煤礦排放廢水的化學耗氧量(COD)的特性及其測定方法的分析

馬 麗

(山西焦煤汾西礦業集團環保處，山西 介休 032000)

引 言

煤炭是社會發展的主要動力來源。隨著社會工業文明逐步進步，煤炭產業的開發、應用各個環節逐步向著高轉換、低污染的趨向變革，而工業廢水治理作為煤礦生產的關鍵環節，也逐漸成為工業治理開發的主要部分。為進一步提升煤礦生產后污水的處理效果，需從廢水污染的特征入手，實行針對性治理與凈化。

1 煤礦排放廢水的化學耗氧量(COD)的特性

水化學耗氧量(COD)，是指氧化水中被可氧化的物質轉換時所需的氧需求量，是水樣受還原性物質污染的參考指標之一，該類物質包括：各種有機物、亞硝酸鹽、亞鐵鹽、硫化物等[1]。煤礦排放的廢水主要來源于煤礦開采沖洗水體，煤炭熔煉時所需的水體，該類廢水多為高溫、含亞鐵鹽、硫化物較多的污染排泄物。由此，水體經試驗測定時，均會出現置換、還原、氧化等化學反應。

同時，煤礦所排放的工業廢水中，鐵、銅等金屬物質也是廢水污染成分之一，廢水經實驗轉化后，必然會有大量的金屬氧化物出現，對煤礦排放廢水化學耗氧量分析時，需注意以上這兩個方面。

2 煤礦排放廢水的化學耗氧量(COD)的測定方法

2.1 高錳酸鉀測定法

2.1.1 實驗原理

高錳酸鉀在酸性溶液中呈現強氧化性，它可將水還原性物質氧化。同時，高錳酸鉀可與草酸鈉溶液反應，將反應物經高錳酸鉀過量滴入溶液，轉化為標準水樣化耗氧量溶液。

2.1.2 實驗制劑

本次煤礦排放污水化學耗氧量測定所用溶液包括：1∶3濃度的硫酸鈉溶液、硫酸銀飽和溶液、草酸鈉標準滴定溶液、高錳酸鉀溶液。

2.1.3 實驗步驟

首先，將150 mL實驗水樣放置在350 mL的錐形瓶中，加入100 mL純凈水，5 mL的硫酸溶液，硫酸銀飽和溶液5滴，10 mL高錳酸鉀溶液，搖晃均勻后加熱至沸騰，沸騰后再加熱10 min停止[2]。觀察水樣樣色，若水樣顏色變紅停止加熱，若水樣無變化，繼續加入10 mL～15 mL高錳酸鉀后重復以上步驟。

其次，水樣冷卻至75 ℃～80 ℃，在溶液中加入10 mL～15 mL草酸鈉溶液，觀察溶液顏色。若顏色紅色加深，運用高錳酸鉀將其還原為淡紅色；若溶液顏色無變化，繼續添加草酸鈉溶液，直至顏色變深，再運用高錳酸鉀將其還原。

最后，取150 mL實驗水樣，將其直接進行加熱，并冷卻加入高錳酸鉀、滴入草酸鈉溶液，對比兩組水樣之間的差異。

2.1.4 實驗結果與分析

1) 實驗結果

結合實驗中得到的相關數據，運用水樣的耗氧量公式：ρ(COD)=C×(V1-V2)×8.00/V×1 000進行計算，其中“C”表示高錳酸鉀的溶液量濃度，“V1”表示水樣高錳酸鉀溶液還原草酸鈉的體積，“V2”表示空白溶液中高錳酸鉀還原草酸鈉的體積，“V”表示水樣體積；“8.00”表示單元質量的與氧氣質量值。計算后，本次實驗結果值為：加入溶液的計算值為22.17 mg/L；空白水樣的計算值為5.50 mg/L，平行計算結果比偏差≤2.5%，說明本次實驗方法可有效檢測出煤礦生產排放污水中的污染情況，且滴入高錳酸鉀和草酸鈉溶液的水樣中，水體顏色發生了明顯的變化，說明水樣采取地區的污水中污染物質含量較多。

2) 實驗分析

進行化學耗氧量污水處理測驗時，也應注意實驗測定過程應嚴格按照試劑加入的順序逐步加入，盡量避免操作不當對污水耗氧量檢驗結果造成的影響。同時，水樣煮沸后冷卻時應注意水溫度，一旦水溫低至70 ℃之下，溶液在水中的溶解速度就會變慢，從而對實驗結果造成干擾。

為進一步解決水污染問題，該地區的煤礦排放污水治理時，需加強對區域污水排放凈化工作的管理，隨時做好煤礦生產企業污水凈化監管。如要求煤礦生產企業利用高錳酸鉀污水處理法對水中污染物質進行處理，將游離狀物質轉換為固態物質，然后通過沉淀、過濾等環節，對煤礦污水進行凈化。以上案例中所描繪的煤礦污水治理方法，正是合理運用化學耗氧量測定方法進行生產污水處理的有效策略。

2.2 重鉻酸鉀法

重鉻酸鉀法適用于各類水體水質化學檢驗測定中，實驗測定具體步驟歸納為。

2.2.1 實驗原理

鉻金屬在強酸溶液中可將水樣中的O2進行還原，且重鉻酸鉀中剩余部分試劑會以亞鐵作為溶液指示試劑，將硫酸亞鐵從溶液中還原出來，再根據硫酸亞鐵標準滴定溶液的用量，就可以得到還原物質在水體污染狀態下的氧氣消耗量了。

2.2.2 實驗試劑

本次實驗中所應用到的試劑包括：重鉻酸鉀溶液、亞鐵靈指示劑、硫酸亞鐵標準滴定溶液、硫酸-硫酸銀溶液、硫酸汞[3]。

2.2.3 實驗過程

重鉻酸鉀法進行化學耗氧量測定實驗過程如下。

首先，取混合污水水樣200 mL，將水樣放置于300 mL的回流錐形瓶中，并加入10 mL的重鉻酸鉀標準滴定溶液、沸石數粒，連接磨口回流冷凝管，從冷凝管出加入25 mL～30 mL的硫酸-硫酸銀溶液，攪拌均勻后，加熱回流1.5 h～2 h。加熱期間注意觀察溶液水體顏色是否發生變化，若顏色加熱期間水體變為綠色，可持續加熱至時間截止。若溶液加熱30 min后液體顏色并無明顯變化，可在水樣中按一次加入10 mL～15 mL標準放入重鉻酸鉀，直至水體顏色變為綠色。

其次，將加熱后的溶液冷卻至50 ℃～60 ℃后加入3滴～5滴亞鐵靈指示劑，用硫酸亞鐵標準滴定溶液進行融合，此時需注意觀察溶液顏色變化，當溶液顏色從黃色完全變為紅褐色時，停止硫酸亞鐵的加入，并記錄下此時加入的溶液體積。

最后，再取實驗水樣200 mL，按照以上步驟重新進行加熱，冷卻后加入硫酸亞鐵溶液，記錄溶液體積，對比兩種實驗水體溶液實驗后數據結果。

2.2.4 實驗結果與分析

1) 實驗結果

結合重鉻酸鉀法實驗的具體步驟，記錄硫酸亞鐵實驗中的傾倒體積，并按照公式：ρ(COD)=C×(V1-V2)×8.00/V×1 000進行計算，本次計算結果顯示：滴入溶液的實驗液體中硫酸亞鐵的體積為670 mg/L，未滴入溶液中所滴入硫酸冶鐵的體積為16.75 mg/L，兩者平行對比結果值等于2.5%，符合化學耗氧量檢測分析的對比誤差標準，說明該地區所取的實驗水樣中含有較豐富的有機物污染物，需著重加強對該區域污水的治理。

2) 實驗分析

重鉻酸鉀法是利用氯離子在酸性溶液中金屬活躍性強的特征，對污水水樣中的含氧情況進行檢測，由此，借助重鉻酸鉀法進行化學耗氧量探究時，必須要保障金屬溶液中氯離子的含量，這樣方可在后續硫酸亞鐵的體積測定中，得知污水中耗氧情況。為確保重鉻酸鉀測定方法能夠順利實施，測驗人員要在實驗溶液中氯離子減少的狀態下加入硫酸汞進行離子調節，盡量保持溶液中硫酸汞與氯離子之比為10∶1。同時，實驗水樣體積測定時，需注意水樣加入液體的比例。如，硫酸亞鐵標準滴定溶液、硫酸-硫酸銀溶液、硫酸汞的比例應控制在每次加入10 mL～15 mL作用。

為進一步解決煤礦排放廢水的化學耗氧量(COD)問題，應加強對煤礦生產企業污水處理技術的綜合推廣，提升煤礦企業在污水治理過程中的主動性。如某區域煤礦企業進行污水治理時，當地政府積極推行污水電解脫硫、脫酸凈化法，并為實踐企業提供污水治理稅收減免優惠，這一政策在當地煤礦排放污水治理中取得了較好的成效。

3 結語

煤礦排放廢水的化學耗氧量(COD)的特性及其測定方法的分析，是城市發展中環境綜合治理的有效方式。在此基礎上，本文主要介紹了高錳酸鉀測定法、重鉻酸鉀法兩種煤礦排放廢水的化學耗氧量(COD)測定要點，并結合實驗結果對治理策略方面進行了要點歸納。因此，文章的探究結果將為社會工業持續性、可持續性發展提供方法借鑒。