煤礦排放廢水的化學耗氧量的特性及其測定方法研究

屈 瑤

（山西焦煤汾西礦業集團環保健康管理部，山西 介休 032000）

0 引言

煤礦是我國社會的動力來源，而煤礦工作可排放大量的工業廢水，對周邊環境造成影響，因此需要對煤礦廢水進行一定的處理，而對煤礦排放廢水的化學耗氧量進行測定，可幫助水質工作人員進一步了解水質狀況，提升煤礦生產污水的處理效果，因此應加強對煤礦排放廢水的分析，并從廢水化學耗氧量特性入手，提升化學耗氧量檢測結果的準確性。

1 煤礦排放廢水化學耗氧量的特性

煤礦生產中，煙氣、脫硫劑、重金屬元素等都會在作業中發生反應，出現多種新的化合物，其中一部分會隨著煙氣進入吸收塔被分解，而另一部分則會隨著爐渣的排出，混合在煤礦開采沖洗水體等廢水內向外排放，該類廢水溫度高，含有硫化物、亞鐵鹽等污染類物質，同時很多廢水的酸性較高，內部具有大量的懸浮物與重金屬離子，例如汞、鉛、鎳等，腐蝕性較強，且在處理后還會產生結垢，如果處理方式不佳，就很容易對周邊環境造成損害。而在處理工作中，水化學的耗氧量則是指水中被氧化物質轉換時的氧需求量，也是一項水受到還原性物質污染的重要參考指標。

同時很多煤礦企業都未對廢水進行有效的處理，在處理方式及處理效果上難以滿足環境保護需求，工作人員應掌握先進的耗氧量測定方式，深入分析廢水的水質情況，控制好廢水內的懸浮物、重金屬等有害物質含量，并以此鑒定廢水處理后的水質情況，從而幫助水污染治理與環保工作，降低排放對環境的危害，有效控制水污染情況[1]。

2 煤礦排放廢水化學耗氧量的測定方法

2.1 高錳酸鉀法

2.1.1 實驗原理

由于煤礦廢水中普遍含有較多的重金屬物質，廢水在轉化后必然伴隨大量的金屬氧化物，如亞鐵鹽、亞硝酸鹽等，而這些物質在與高錳酸鉀混合時會發生各項化學反應，對于化學耗氧量的檢測就可以通過高錳酸鉀的強氧化性。高錳酸鉀是強氧化劑，不僅可檢測水質中存在的鐵離子、二氧化硫等，還可以在水中進行還原性物質的氧化，并與草酸鈉溶液混合后將高錳酸鉀向溶液內滴入，轉化為標準水樣的耗氧量溶液，以此判斷廢水耗氧量情況。

2.1.2 實驗步驟

高錳酸鉀實驗首先應準備1∶3 的硫酸鈉溶液、硫酸銀飽和溶液與高錳酸鉀溶液，實驗中需要將實驗水樣放置在錐形瓶中，使實驗水樣在液面中的高度占據錐形瓶刻度值的一半以下，然后操作人員向其中加入不高于實驗水樣的純凈水與少量高錳酸鉀溶液，一般為5 mL，混合后再滴入硫酸銀飽和溶液，將多種水樣混合并加熱至沸騰后，觀察水樣顏色，若變紅則停止加熱，若不產生變化則應繼續滴入高錳酸鉀溶液，在水樣變深后可利用草酸鈉與高錳酸鉀溶液混合物將其還原，最后可取同樣的污染水樣，直接將實驗水樣加熱，待冷卻后向其中加入高錳酸鉀與草酸鈉混合溶液，對比水樣的差異，從而判斷污染水樣與高錳酸鉀溶液處理后水樣的差異。

2.1.3 實驗分析

由于滴入高錳酸鉀溶液與草酸鈉溶液后，水體顏色會發生明顯變化，因此內部蘊含較多的重金屬污染物，可有效檢測出煤礦廢水的污染情況。同時也應注意高錳酸鉀法的應用較為廣泛，但該項實驗試劑內部經常會含有雜質，且標準溶液的穩定性較差，反應過程較為復雜，還會發生一定的副反應，因此實驗中應嚴格按照試劑溶液的加入順序逐一加入，避免操作失誤的情況對實驗的影響，同時水樣在停止加熱后還應注意水的溫度，一旦水樣低于70 ℃，內部溶解速度就會降低，對實驗造成影響。煤礦企業為加強污水處理效果與污水凈化管理，應通過高錳酸鉀對溶液進行檢測與處理，檢測其內部污染物質，并通過沉淀與過濾等，對水質進行凈化，提升污水處理效果。

2.2 重鉻酸鉀法

2.2.1 實驗原理

重鉻酸鉀法可被運用在多類水質化學檢驗中，特別是在煤礦廢水這種強酸溶液中，可通過加入重鉻酸鉀，對水中的還原性物質進行氧化，且部分試劑會將亞鐵作為標準溶液，并將硫酸亞鐵從水中吸取出來，可測算出水樣中的還原性物質的氧氣消耗量。同時重鉻酸鉀的氧化性較強，可對水中的有機物進行還原，例如氧氣等，同時可加入硫酸銀作為催化劑，其中直鏈脂肪化合物可被氧化，芳香烴有機物不可被氧化，揮發性直鏈脂肪化合物不可與氧化劑液體接觸，因此氧化效果不明顯，可通過硫酸亞鐵的滴定溶液消耗量，判斷還原性物質在污染水體下的氧氣消耗量。

2.2.2 實驗步驟

重鉻酸鉀的實驗中，需要準備250～500 mL 的錐形瓶回流裝置、電熱板或電路等加熱裝置以及酸式滴定劑，還需準備重鉻酸鉀溶液、亞鐵靈指示劑、硫酸亞鐵滴定溶液及硫酸汞等試劑。首先應取占錐形瓶整體容積一半以下的污染水樣，并加入微量重鉻酸鉀滴定溶液，并在冷凝管中加入硫酸銀溶液，攪拌均勻后進行加熱，加熱期間應充分觀察溶液顏色的變化情況，若顏色發綠，則應繼續加熱，若顏色無明顯變化，則應繼續滴入重鉻酸鉀溶液，直到顏色發綠。

其次，加熱后的溶液還應繼續滴入5 滴亞鐵靈指示劑，并用硫酸亞鐵滴定溶液相互混合，直到顏色變成紅褐色時停止加入滴定溶液，同時記錄此時的溶液體積。最后繼續選取污染水樣重復滴定、加熱、滴入指示劑等步驟，應注意第二種污染水樣應待溶液完全冷卻后加入硫酸亞鐵溶液，并記錄溶液的體積，再進行對比分析。

2.2.3 實驗分析

重鉻酸鉀實驗中應記錄溶液的體積變化，通過體積變化可測定污染水樣中的有機物與污染物含量，以此為后續的水污染檢測提供解決思路。重鉻酸鉀法可通過氯離子在酸溶液內的活躍性，對耗氧情況與含氧情況進行判斷，實驗中需要確保溶液內氯離子的含量，以此為后續硫酸亞鐵體積測定耗氧情況提供依據。同時為了確保重鉻酸鉀實驗的順利進行，工作人員應在污染水樣中隨時注意氯離子含量，在含量較少時滴入硫酸汞，調節內部離子情況，使工作人員順利開展預處理操作，保證甲基橙指示內的SnCl2能夠還原，同時在水樣加熱出現回流后，應在溶液中適當加入微量重鉻酸鉀滴定溶液，保持內部離子平衡，最后在測量溶液體積時，若兩種處理的污染水樣體積對比值相差過高，則說明內部含有大量污染物，為后續污水質污染處理提供解決思路[2]。

3 提升化學耗氧量測定結果準確性的實踐措施

3.1 選擇高精度測量儀器

為確保耗氧量檢測實驗結果的準確性，有關部門應對檢測部門的使用設備進行檢查，并引入精確度較高的試驗儀器，為工作人員提供有力檢測條件，降低廢水檢測中的各項誤差情況。檢測部門所使用的檢測分析儀器也應及時記錄并上報，只有通過校驗部門檢測的儀器才可投入使用，且在廢水檢測中，由于污染水樣內部蘊含的大量的重金屬離子、腐蝕性物質等會對儀器使用壽命造成影響，因此在每次測量實驗后，還應對儀器進行修復與保養，消除其中的雜質，全面保證儀器的精準度。當前我國提高了對水質檢測工作的要求，這也是由于煤礦生產作業中，所蘊含的有害物質日益增多，傳統的水質檢測方式或儀器已經難以滿足當前環保工作的需求，為此檢測部門應積極選用更為先進的儀器進行實驗，增加檢測精準性。

3.2 制定質量控制方案

檢測工作中，應依據完善的質量控制方案，增強檢測規范性與有效性。這就需要工作人員做好水體周邊環境的勘察工作，且在測量前，應詳細記錄實驗環境，如溫度、濕度等，并確保所選用的方式與實驗環境符合國家規定的相關標準，同時在純水實驗中，也應保證實驗室的用水質量，降低水中雜質對測量的影響。工作人員也應積極制定出具備時效性的工作曲線，例如選一個低濃度、高濃度，或滴定時間點，確保可合理測量出濃度范圍內的所有數值，并在曲線上進行記錄，實驗后檢測人員就可依據時間曲線對實驗過程進行檢查，確保不出現錯項與漏項，確保實驗的準確性，提升檢測工作效果。

3.3 提升檢測人員素質水平

化學耗氧量檢測實驗中，實驗結果出現差錯，大多數原因都是由于人為失誤所引起，因此檢測部門就應注重檢測人員的素質水平與專業能力，確保所有工作人員都充分掌握檢測方法，降低人為失誤因素對檢測結果的影響。同時為了確保實驗的準確性，檢測部門也應積極招聘具有豐富工作經驗或專業素質較強的畢業生，確保工作人員具有豐富的基礎知識，達到檢測工作的要求。此外還應根據有關單位的要求，對工作人員進行培訓教育工作，例如對某煤礦廠區排放的廢水進行檢測考試，并將其中所蘊含的化學物質種類分別列舉，并從中判斷各類物質的污染情況及耗氧量等，強化工作人員業務能力，從而提升檢測實驗結果的準確性，降低誤差影響[3]。

4 結語

煤礦排放廢水的化學耗氧量的檢測，是當前城市環境治理工作的重要部分，可為后續水資源凈化等工作提供決策建議，其中高錳酸鉀法與重鉻酸鉀法是兩種常用方式，可有效檢測出污染水樣耗氧情況，為此各檢測單位應積極選擇高精度儀器、制定質量控制方案、提升檢測人員水平，提升檢測實驗的精準性，為環境保護工作提供助力。