工業(yè)園區(qū)污水中COD與TOC的相關(guān)性研究

潘 倩，王 晶，趙 超，張建柱，李 晨，張惠源，崔 凱，王 瑩，劉 佳

(1.天津泰達(dá)新水源科技開(kāi)發(fā)有限公司 天津 300457；2.天津泰達(dá)水業(yè)有限公司 天津 300457)

隨著工業(yè)科技和社會(huì)經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，工業(yè)污水對(duì)水資源污染愈加嚴(yán)重，嚴(yán)重影響著人類的生存和發(fā)展。目前人們對(duì)污水最關(guān)注的指標(biāo)是有機(jī)物污染[1]。廢水中有機(jī)污染物含量主要通過(guò)化學(xué)需氧量(簡(jiǎn)稱COD)來(lái)衡量。化學(xué)需氧量是指在酸性條件下，經(jīng)重鉻酸鉀氧化時(shí)，所消耗的氧化劑的量，以其中氧的量來(lái)表示[2]。在工業(yè)污水檢測(cè)中，化學(xué)需氧量是重要的檢測(cè)項(xiàng)目之一。

總有機(jī)碳(簡(jiǎn)稱 TOC)表示水中存在的可溶性和懸浮性有機(jī)碳的碳含量。總有機(jī)碳檢測(cè)時(shí)向水中加入適量的氧化劑，把水中的有機(jī)碳轉(zhuǎn)化為二氧化碳，生成的二氧化碳(CO2)可直接測(cè)定。無(wú)機(jī)碳則經(jīng)酸化和吹脫被除去，或單獨(dú)測(cè)定。總有機(jī)碳也可以一定程度反映水中的有機(jī)物含量[3]。

目前天津污水水體中氯化物過(guò)高，屬于高鹽污水。水樣中氯化物含量過(guò)高，將對(duì) COD的檢測(cè)產(chǎn)生影響，使其檢測(cè)數(shù)值偏高，同時(shí)檢測(cè)耗時(shí)長(zhǎng)，還需用到硫酸汞(HgSO4)、硫酸銀(Ag2SO4)、重鉻酸鉀(K2Cr2O7)等藥品，引起二次污染。研究發(fā)現(xiàn)，藥劑純度也會(huì)影響空白和水樣的檢測(cè)數(shù)據(jù)，從而影響 COD測(cè)定的準(zhǔn)確性。TOC的檢測(cè)方法具有檢測(cè)速度快、檢測(cè)影響因素少、不受氯化物干擾、不產(chǎn)生二次污染等優(yōu)點(diǎn)[4]，在國(guó)外研究中常以TOC代替COD來(lái)表示水體中有機(jī)物污染程度。

本文通過(guò)實(shí)驗(yàn)與數(shù)據(jù)擬合歸納出針對(duì)工業(yè)園區(qū)高鹽污水的 COD與 TOC的比例關(guān)系，使用快速便捷測(cè)定的TOC數(shù)值推算出COD數(shù)值不但檢測(cè)數(shù)據(jù)穩(wěn)定性、準(zhǔn)確性更好，同時(shí)還去除了氯化物對(duì) COD檢測(cè)的干擾。

1 實(shí)驗(yàn)材料與方法

1.1 儀器與藥劑

實(shí)驗(yàn)所用儀器與藥劑分別見(jiàn)表1、表2。

表1 實(shí)驗(yàn)儀器廠家型號(hào)Tab.1 Type of laboratory instrument manufacturer

表2 實(shí)驗(yàn)藥品廠家等級(jí)Tab.2 Level of laboratory drug manufacturers

1.2 實(shí)驗(yàn)檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)

化學(xué)需氧量(COD)的測(cè)定按照 HJ 828—2017《水質(zhì) 化學(xué)需氧量 重鉻酸鹽法》進(jìn)行。總有機(jī)碳(TOC)的測(cè)定按照GB/T 5750.7—2006《生活飲用水標(biāo)準(zhǔn)檢測(cè)方法》進(jìn)行。水中氯化物的測(cè)定按照GB/T,11896—1989《硝酸銀滴定法滴定氯化物》進(jìn)行。

1.3 實(shí)驗(yàn)水樣

各水樣分別取自某工業(yè)園區(qū)污水處理廠四系列出水、氣浮池出水、出廠水及某化工區(qū)污水處理廠出水，檢測(cè)水樣中TOC、COD、氯化物等項(xiàng)目。

某工業(yè)園區(qū)污水處理廠上游水源包括 15%,生活污水，75%,工業(yè)廢水，其中工業(yè)廢水含有電子廠廢水、制藥廠廢水及機(jī)械加工廠廢水等。氯化物范圍在800～1,500,mg/L，UV范圍在0.100～0.300/cm。

某化工區(qū)污水處理廠上游水源包括淀粉廠、印染廠、制藥廠廢水。氯化物范圍在 800～1,500,mg/L，UV范圍在0.200～0.500/cm。

2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果及分析

2.1 水樣檢測(cè)數(shù)據(jù)與擬合結(jié)果

當(dāng)氯化物≤1,000,mg/L時(shí)，檢測(cè)數(shù)據(jù)如表3。

表3 氯化物≤1,000,mg/L時(shí)的檢測(cè)結(jié)果Tab.3 Detection results when chloride≤1,000,mg/L

續(xù)表3(1)

續(xù)表3(2)

依據(jù)檢測(cè)數(shù)據(jù)建立了TOC與COD的線性關(guān)系方程：COD＝2.706,1TOC+12.8，相關(guān)系數(shù)為0.878,8。數(shù)據(jù)點(diǎn)相對(duì)誤差均在10%,以內(nèi)。

當(dāng)1,000,mg/L＜氯化物＜1,500,mg/L時(shí)，檢測(cè)數(shù)據(jù)如表4。

表4 1,000,mg/L＜氯化物＜1,500,mg/L的檢測(cè)結(jié)果Tab.4 1,000,mg/L＜chlorides＜1,500,mg/L

續(xù)表4

依據(jù)檢測(cè)數(shù)據(jù)建立了TOC與COD的線性關(guān)系方程：COD＝2.758,6TOC+15.5，相關(guān)系數(shù)為0.861,3。數(shù)據(jù)點(diǎn)相對(duì)誤差在10%,以內(nèi)的概率為93%。

2.2 線性方程驗(yàn)證結(jié)果

現(xiàn)將某化工區(qū)污水處理廠檢測(cè)的TOC代入所得曲線，計(jì)算根據(jù)線性方程推算出的 COD值與實(shí)驗(yàn)測(cè)得的 COD值相對(duì)偏差，探究所得線性關(guān)系是否可以拓寬適用范圍，使線性關(guān)系適用于工業(yè)污水排放的工業(yè)園區(qū)。

當(dāng)氯化物≤1,000,mg/L時(shí)，檢測(cè)數(shù)據(jù)如表5。

表5 氯化物≤1,000,mg/L時(shí)的檢測(cè)結(jié)果Tab.5 Detection results when the chloride≤1,000,mg/L

由表5數(shù)據(jù)可知，使用實(shí)驗(yàn)檢測(cè)出TOC值代入線性關(guān)系方程，推算出 COD值與實(shí)驗(yàn)檢測(cè) COD數(shù)據(jù)的相對(duì)偏差平均值為9.54%,。

當(dāng)1,000,mg/L＜氯化物＜1,500,mg/L時(shí)，檢測(cè)數(shù)據(jù)如表6。

表6 1,000,mg/L＜氯化物＜1,500,mg/L時(shí)的檢測(cè)結(jié)果Tab.6 Detection results when 1,000,mg/L＜chlorides＜1,500,mg/L

由表6數(shù)據(jù)可知，使用實(shí)驗(yàn)檢測(cè)出TOC值代入線性關(guān)系方程，推算出 COD值與實(shí)驗(yàn)檢測(cè) COD數(shù)據(jù)的相對(duì)偏差平均值為8.95%,。

3 結(jié) 論

本文檢測(cè)某工業(yè)園區(qū)污水處理廠和某化工區(qū)污水處理廠出水 TOC與 COD關(guān)系，并探究氯化物濃度對(duì) TOC與 COD關(guān)系的影響。通過(guò)數(shù)據(jù)分析得出如下結(jié)論：

①TOC與COD存在線性關(guān)系，線性關(guān)系非常明顯。當(dāng)氯化物≤1,000,mg/L時(shí)，COD＝2.706,1TOC+12.8，相關(guān)系數(shù)為0.878,8，數(shù)據(jù)點(diǎn)相對(duì)誤差均在10%,以內(nèi)。當(dāng) 1,000,mg/L＜氯化物＜1,500,mg/L時(shí)，TOC與 COD的線性關(guān)系方程為 COD＝2.758,6TOC+15.5，相關(guān)系數(shù)為0.861,3，數(shù)據(jù)點(diǎn)相對(duì)誤差在10%,以內(nèi)的概率為93%,。

②氯化物對(duì)TOC與COD的線性關(guān)系比值有影響，氯化物濃度越大，TOC與COD的比值越小。

③將某化工區(qū)污水處理廠檢測(cè)數(shù)值代入所得線性關(guān)系方程，推算出 COD值與實(shí)驗(yàn)檢測(cè) COD數(shù)值計(jì)算相對(duì)偏差。當(dāng)氯化物≤1,000,mg/L時(shí)，推算出COD值與實(shí)驗(yàn)檢測(cè) COD數(shù)據(jù)的相對(duì)偏差平均值為9.54%,；當(dāng) 1,000,mg/L＜氯化物＜1,500,mg/L 時(shí)，推算出COD數(shù)值與實(shí)驗(yàn)檢測(cè)COD據(jù)的相對(duì)偏差平均值為 8.95%,。由此可推測(cè)，本課題所得 TOC與 COD的線性關(guān)系適用于以工業(yè)污水為主的工業(yè)產(chǎn)業(yè)園區(qū)污水。