分析儀在污水處理中的應用

【摘 要】本文簡要介紹了污水處理的基本知識、污水處理指標以及污水處理中常用的儀表，其中通過兩種典型的分析儀表-TOC分析儀和COD分析儀向人們介紹了儀表的組成、測定原理、測定方法、標準液的配置、日常維護及應用。

【關鍵詞】污水處理；總有機碳；化學需氧量；標準液

0.引言

近年來，面對日益嚴重的水資源短缺、水環(huán)境污染等問題，以及全球?qū)?jié)能降耗、環(huán)境保護的日益重視，在線水質(zhì)分析儀及其應用技術(shù)得到了飛速發(fā)展。而大多數(shù)人對污水處理的很多概念不是很了解，對污水處理在線儀表也僅限于耳聞。下面就污水處理中的一些知識和常用的兩種在線水質(zhì)分析儀作以簡單介紹。

1.污水處理知識

1.1污水分類

按來源分類，污水可分為生產(chǎn)污水和生活污水。生產(chǎn)污水包括工業(yè)污水、農(nóng)業(yè)污水、醫(yī)療污水等，生活污水就是人們在日常生活中產(chǎn)生的各類廢水，是各類有機物和無機物的混合物。

1.2污水處理方法

污水處理的方法基本可以分為物理法、化學法和生物法等。

1.3污水處理指標

國家對水質(zhì)的分析和檢測制定有許多標準，其指標可分為物理、化學、生物三大類。

1.4污水處理中的儀表

污水處理中的儀表主要有：

濁度計、污泥界面儀、電導率儀、溶解氧測定儀、余氯/總氯測定儀、PH計、COD分析儀、TOC分析儀、NH3-N分析儀、水中油分析儀等。

2.TOC分析儀

2.1什么是TOC

TOC：

中文名稱：總有機碳

英文名稱：total organic carbon

它是以碳含量表示水體中有機物質(zhì)總量的綜合指標。TOC的測定一般采用燃燒法，此法能將水樣中有機物全部氧化，可以很直接地用來表示有機物的總量。因而它被作為評價水體中有機物污染程度的一項重要參考指標。

2.2 TOC的測定原理

總有機碳（TOC），由專門的儀器——總有機碳分析儀（以下簡稱TOC分析儀）來測定。TOC分析儀，是將水溶液中的總有機碳氧化為二氧化碳，并且測定其含量。利用二氧化碳與總有機碳之間碳含量的對應關系，從而對水溶液中總有機碳進行定量測定。

儀器按工作原理不同，可分為燃燒氧化—非分散紅外吸收法、電導法、氣相色譜法等。其中燃燒氧化—非分散紅外吸收法只需一次性轉(zhuǎn)化，流程簡單、重現(xiàn)性好、靈敏度高，因此這種TOC分析儀廣為國內(nèi)外所采用。

2.3 TOC的測定方法

2.3.1電導率法

使用紫外燈將水中有機物轉(zhuǎn)化為二氧化碳，二氧化碳溶解在水中形成碳酸根離子。有機物轉(zhuǎn)化前后都測量電導率，通過電導率的差值可算出增加的碳酸根含量，就可以算出水中的TOC了。

2.3.2燃燒氧化—非分散紅外吸收法

按測定TOC值的不同原理又可分為差減法和直接法兩種。

（1）差減法測定TOC值的方法原理。

TOC=TC（總碳）-TIC（總無機碳）。

水樣分別被注入高溫燃燒管（900℃）和低溫反應管（150℃）中。經(jīng)高溫燃燒管的水樣受高溫催化氧化，使有機化合物和無機碳酸鹽均轉(zhuǎn)化成為二氧化碳。經(jīng)反應管的水樣受酸化而使無機碳酸鹽分解成為二氧化碳，其所生成的二氧化碳依次導入非分散紅外檢測器，從而分別測得水中的總碳（TC）和無機碳（TIC）。總碳與無機碳之差值，即為總有機碳（TOC）。

（2）直接法測定TOC值的方法原理

將水樣酸化后曝氣，使各種碳酸鹽分解生成二氧化碳而驅(qū)除后，再注入高溫燃燒管中，可直接測定總有機碳。但由于在曝氣過程中會造成水樣中揮發(fā)性有機物的損失而產(chǎn)生測定誤差，因此其測定結(jié)果只是不可吹出的有機碳值。

2.4 TOC儀器的組成

TOC分析儀主要由以下幾個部分構(gòu)成：進樣口、無機碳反應器、有機碳氧化反應器（或是總碳氧化反應器）、氣液分離器、非分光紅外CO2分析器、數(shù)據(jù)處理部分。

2.5試劑準備

（1）磷酸/稀鹽酸（酸化）。

（2）蒸餾水（清洗）。

2.5.1標準試劑準備

（1）鄰苯二甲酸氫鉀（KHC8H4O4）：基準試劑。

（2）無水碳酸鈉：基準試劑。

（3）碳酸氫鈉：基準試劑。

（4）無二氧化碳蒸餾水。

2.5.2 TOC標定液

標準貯備液的制備。

（1）有機碳標準貯備液：稱取干燥后的適量鄰苯二甲酸氫鉀（KHC

8H4O4），用水稀釋，一般貯備液的濃度為400mg/L有機碳。

（2）無機碳標準貯備液：稱取干燥后適量比例的碳酸鈉和碳酸氫鈉，用水稀釋，一般貯備液的濃度為400mg/L無機碳。

2.6水樣中TOC的分析步驟

2.6.1校準曲線的繪制

由標準溶液逐級稀釋成不同濃度的有機碳、無機碳標準系列溶液，分別注入燃燒管和反應管，測量記錄儀上的吸收峰高，與對應的濃度作圖，繪制校準曲線。

2.6.2水樣測定

取適量水樣注入TOC儀器進行測定，所得峰高從標準曲線上可讀出相應的濃度，或由儀器自動計算出結(jié)果。

2.6.3計算

（1）差減法：總有機碳（mg/L）=總碳-無機碳。

（2）直接法：總有機碳（mg/L）=總碳。

2.7 TOC分析儀的應用

目前，衛(wèi)生防疫和水質(zhì)監(jiān)測部門越來越重視水中有機物的污染情況。TOC的檢測必不可少，各種類型的TOC分析儀在這些部門也得到了比較廣泛的應用。

3.COD分析儀

3.1 COD概念

化學需氧量又稱化學耗氧量（chemical oxygen demand），簡稱COD。是利用化學氧化劑（如高錳酸鉀）將水中可氧化物質(zhì)（如有機物、亞硝酸鹽、亞鐵鹽、硫化物等）氧化分解，然后根據(jù)殘留的氧化劑的量計算出氧的消耗量。它和生化需氧量（BOD）一樣，是表示水質(zhì)污染度的重要指標。COD的單位為ppm或毫克/升，其值越小，說明水質(zhì)污染程度越輕。

3.2 COD測定方法

水中的還原性物質(zhì)有各種有機物、亞硝酸鹽、硫化物、亞鐵鹽等。但主要的是有機物。因此，化學需氧量（COD）又往往作為衡量水中有機物質(zhì)含量多少的指標。如果化學需氧量越大，說明水體受有機物的污染越嚴重。化學需氧量（COD）的測定，隨著測定水樣中還原性物質(zhì)以及測定方法的不同，其測定值也有不同（所以通常水中還原性的無機物也會影響測量結(jié)果，常見的比如亞硝酸鹽、硫化物、二價鐵離子等）。

目前應用最普遍的是酸性高錳酸鉀氧化法與重鉻酸鉀氧化法。高錳酸鉀（KMnO4）法，氧化率較低，但比較簡便，在測定水樣中有機物含量的相對比較值及清潔地表水和地下水水樣時，可以采用。重鉻酸鉀（K2Cr2O7）法，氧化率高，再現(xiàn)性好，適用于廢水監(jiān)測中測定水樣中有機物的總量。

3.3 COD分析儀工作步驟

水樣、重鉻酸鉀、硫酸銀溶液和濃硫酸的混合液（催化劑使直鏈芳香烴化合物氧化更充分）在消解池中被加熱到175℃， 在此期間鉻離子作為氧化劑從Ⅵ價被還原成III價而改變了顏色，顏色的改變度與樣品中有機化合物的含量成對應關系，儀器通過比色換算直接將樣品的COD顯示出來。主要干擾物為氯化物，加入硫酸汞形成絡合物去除。

3.4分析儀的日常維護

（1）更換藥劑。

（2）清洗、更換管路。

（3）定期標定。

（4）定期檢查、處理故障。

4.結(jié)論

隨著人們環(huán)保意識的逐漸提高，國家環(huán)保部門對各類水質(zhì)指標的逐漸重視，水處理儀表將在今后的生產(chǎn)生活中發(fā)揮越來越重要的作用。

【參考文獻】

[1]QuickTOC操作手冊.北京比爾泰克公司.