城市管網污水COD與TOC的關系

方雅恒，徐 聰，倪星晨，王志豪，戴晶晶，趙國華

(嘉興學院 生物與化學工程學院，浙江 嘉興 314001)

城市管網污水COD與TOC的關系

方雅恒，徐 聰，倪星晨，王志豪，戴晶晶，趙國華

(嘉興學院 生物與化學工程學院，浙江 嘉興 314001)

COD和TOC都是表征水體有機污染程度的指標。我國目前主要以COD作為評價指標，而COD檢測方法較TOC復雜、耗時長。為研究城市管網污水中COD與TOC的相關性，以嘉興市某一段污水管網中污水為研究對象，分別采用德國Element公司的Liqui TOCⅡ總有機碳分析儀及快速消解分光光度法分析水樣的有機污染程度。結果表明，調查期間水體COD與TOC線性關系顯著，但就同一月份不同采樣點的數據以及同一采樣點不同月份的數據而言，相關系數分別為0.293～0.722與0.226～0.977，差異較大，COD與TOC的相關性與水體所處環境氧含量有一定關系。

COD； TOC； 相關性； 城市管網污水； 缺氧環境

化學需氧量(COD)反映水中受還原性物質污染的程度，是有機污染物相對含量的綜合指標之一。COD的測定結果取決于氧化劑的種類、有機化合物的成分及實驗條件與操作等，其指標難以完全反映水體的有機污染情況[1]。同時，COD測定存在測量時間較長、操作繁瑣、耗材貴以及容易引起二次污染等問題[2]。總有機碳(TOC)是以碳的含量表示水體中有機物總量的綜合指標，能夠真實反映水中的有機污染程度。另外，TOC測定儀具有流程簡單、耗時短、重現性好、靈敏度高、穩定可靠、不產生二次污染、抗干擾能力強等優點[3]。美國主要以TOC指標來監測水體中的有機物含量，日本在20世紀70年代初期也把TOC指標列入工業標準[2]。我國目前主要以COD作為水質評價指標來表征水體受有機污染的程度。在實際工作中一般是把TOC監測結果換算成COD，再根據COD的標準進行水質評價[4]。就COD與TOC的相關性而言，從理論分析來看，水中的有機物大部分為含碳、氫、氧的有機化合物，于西龍等[5]分析認為，理論上COD與TOC有線性相關性。很多學者[6-11]分別對地表水、城市污水、不同污染源的廢水等的TOC與COD進行研究，均發現二者存在較好的相關性。不同水體所含污染物的種類、數量等因素不同，相關性不同；同一水體在不同時期因污染程度等不同，相關性也存在一定差異。但對于污染物種類和含量相對穩定的同一類污水，TOC與COD可以呈現很好的相關性，并且水質越穩定，二者的相關性越好[6]。但這些研究中，水體環境均是富氧狀態，很少有研究關注缺氧或厭氧條件時，水體的TOC與COD是否仍存在這樣的關系。為此，以嘉興市某一段污水管網為研究對象，選擇2個泵站和之間的4個窖井為采集點，進一步探討污水管網中TOC與COD的關系。

1 材料與方法

1.1 樣品采集

選擇一級管網泵站的提升井6個(泵2、重2、重10、重12、重36、泵3)作為采樣點，對其進行詳細的調查，獲取管道長度、直徑等第一手資料。

于2015年每月中旬采取水樣，根據HJ 494—2009的要求采集水樣，采集水樣后低溫保存，送回實驗室后分析。

1.2 實驗方法

COD的測定參照HJ/T 399—2007，采用快速消解分光光度法，其中重鉻酸鉀標準溶液c(1/6 K2Cr2O7)=0.160 mg·L-1。測定時選用比色池(皿)分光光度法低量程測定范圍。所用消解儀器為連華科技的COD消解儀。

TOC的測定采用德國Element公司的Liqui TOCⅡ總有機碳分析儀，測量范圍選0～100 mg·kg-1C(非稀釋狀態)，全自動多孔位進樣器，自動進樣，測定誤差與精度≤1%。

1.3 質量控制與數據處理

水樣運回實驗室，經抽濾后及時進行測定，不能及時測定的將其置于冰箱冷凍保存。

實驗過程中，所有移液管、消解管、容量瓶等實驗器材使用前先用自來水洗3遍，再用去離子水洗3遍，消解管使用后用15%的硝酸浸泡。所有樣品做2個平行組，控制相對標準偏差小于10%。

2 結果與分析

2.1 測定結果

所檢測的水樣中TOC濃度為11.33～44.46 mg·L-1，平均濃度為21.81 mg·L-1，與謝馨[8]關于城鎮污水處理廠研究中的TOC平均濃度較接近，但較河流、湖泊等地表水而言要高[4,6-7]。由所得數據來看，同一月份不同采樣點間TOC濃度差異相對于同一采樣點不同月份間的差異較小，這可能與不同時期排入管網的污染物種類含量不同有關。2、5、6、8、9月的管道污水水樣TOC含量相對較低，而12月水樣中TOC含量相對較高。

所檢測的水樣中COD濃度為31.00～151.50 mg·L-1，平均濃度為90.89 mg·L-1，同樣與謝馨[8]的研究濃度較為接近，較一般地表水高[4,6-7]。總的來說，COD的標準偏差比TOC的標準偏差要大。同一月份不同采樣點間COD濃度的差異相對同一采樣點不同月份的差異較小，其中1、2、4、8、9月COD濃度相對較小，12月相對較高，結果與TOC變化趨勢相似，反映出兩者之間存在一定的相關性。

2.2 整體數據相關性分析

對本研究獲得的TOC與COD數據進行線性回歸分析，自由度f=69，相關系數r=0.505，當置信區間為99%時，查表得r>r0.01,69，故所測管網污水樣品COD與TOC之間呈極顯著線性關系(圖1)。

圖1 COD與TOC的關系

2.3 不同采樣點處相關性分析

同一采樣點不同月份TOC與COD數據的相關系數在0.293～0.722(表1)，重10處線性極顯著相關，泵2、泵3處線性顯著相關，重2、重12、重36處無線性相關性。袁蕾等[6]在研究珠江口水體TOC與COD關系時發現，對于各個口門來說，TOC與COD的相關性差異較大，相關系數在0.001～0.907，而對所測八大口門整體數據進行分析時，二者線性關系顯著。經其分析，相關系數低的口門，TOC與COD分布較均勻，濃度相差不大，推測可能系實驗過程中誤差疊加所致。本研究中，各采樣點濃度差異均較大，且未發現相關系數低的采樣點TOC、COD濃度分布較均勻。但是通過對比數據發現，線性相關系數較低的采樣點COD、TOC值分布在較低濃度的數據較多，這些數據在檢測時較易造成誤差。此外，泵2、泵3處采樣點為格柵入口處的泵房，屬于開放式水體，處富氧環境，而其他采樣點在污水管道中，處于缺氧環境。泵2、泵3相關系數十分接近且都線性相關，而其他采樣點除重10外均無顯著線性相關性。而先前顯示COD與TOC相關性較好的研究基本也都為開放式水體，這表明COD與TOC的相關性與水體所處環境含氧量可能存在一定關系。

表1 不同采樣點COD與TOC的相關性

注：*與**分別表示顯著(P<0.05)與極顯著(P<0.01)線性相關。表2同。

從同一月份不同采樣點水樣的TOC與COD關系來看，相關系數在0.226～0.977(表2)。其中，9月份線性關系極顯著；2、3、5、7、11月線性關系顯著；1、4、6、8、10、12月無線性相關性。各個月間線性關系差異較大，可能是由于管網污水污染物成分復雜，含量波動較大，且含懸浮物較多，而同一個月時采樣個數有限，偶然性較大。

表2 同一月份COD與TOC的關系

3 小結

本研究發現，城市管網污水TOC與COD值線性相關關系顯著。但不同采樣點間相關性差異較大，推測COD與TOC的相關性與水體所處環境氧含量有一定關系。同一采樣點不同月份間COD與TOC的相關性差異較大，需要在今后的研究中進一步增加測定頻次，定期試驗，以明確其關系。

[1] 張正斌. 海洋化學[M]. 青島: 中國海洋大學出版社, 2004:108.

[2] 陳光, 劉廷良, 孫宗光. 水體中TOC與COD相關性研究[J]. 中國環境監測, 2005, 21(5):9-12.

[3] 石愛軍, 李振聲. 廢水中有機污染指標監測方法的選擇[J]. 中國環境監測, 2002, 18(2):4-7.

[4] 孫立巖, 姚志鵬, 張軍,等. 地表水中TOC與COD換算關系研究[J]. 中國環境監測, 2013(2): 125-130.

[5] 于西龍, 張學典, 潘麗娜,等. COD與TOC、BOD相關性的研究及其在水環境監測中的應用[J]. 應用激光, 2014(5):455-459.

[6] 袁蕾, 張純超, 呂彥儒. 珠江口水體TOC與COD關系研究[J]. 海洋環境科學, 2015(5):700-705.

[7] 江莉, 張業明, 曹剛,等. 富營養化東湖水中COD與TOC的相關性研究[J]. 環境科學與技術, 2007, 30(10):37-39.

[8] 謝馨. 城鎮生活污水中CODCr與TOC的相關性分析[J]. 中國資源綜合利用, 2015(4):53-55.

[9] 錢瑾. 城鎮污水處理廠TOC與COD相關性分析及應用[J]. 環境監測管理與技術, 2013(5):52-55.

[10] 韋利杭. 污染源廢水中TOC與COD的相關性研究[J]. 現代科學儀器, 2009(4):76-80.

[11] 方李忠, 郭燕君. 生活和工業混合污水中TOC與COD的相關性分析[J]. 科技創新導報, 2013(23):79.

(責任編輯：高 峻)

2016-08-01

國家自然科學基金-青年基金項目(51408262)

方雅恒(1994—)，女，浙江淳安人，本科生，研究方向為環境工程，E-mail:1585537343@qq.com。

10.16178/j.issn.0528-9017.20170240

X832

A

0528-9017(2017)02-0320-03

文獻著錄格式：方雅恒，徐聰，倪星晨，等. 城市管網污水COD與TOC的關系[J].浙江農業科學，2017，58(2)：320-322.