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關于化學需氧量COD 你了解多少?
發布時間 : 2019-04-18 10:44 瀏覽量 : 32

化學需氧量COD(Chemical Oxygen Demand)是以化學方法測量水樣中需要被氧化的還原性物質的量。廢水、廢水處理廠出水和受污染的水中,能被強氧化劑氧化的物質(一般為有機物)的氧當量。


在河流污染和工業廢水性質的研究以及廢水處理廠的運行管理中,它是一個重要的而且能較快測定的有機物污染參數,常以符號COD表示。


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測定方法:重鉻酸鹽法、高錳(KMnO4)酸鉀法、分光光度法、快速消解法、快速消解分光光度法。


水樣在一定條件下,以氧化1升水樣中還原性物質所消耗的氧化劑的量為指標,折算成每升水樣全部被氧化后,需要的氧的毫克數,以mg/L表示。它反映了水中受還原性物質污染的程度。該指標也作為有機物相對含量的綜合指標之一。


一般測量化學需氧量所用的氧化劑為高錳(KMnO4)酸鉀或重鉻酸鉀,使用不同的氧化劑得出的數值也不同,因此需要注明檢測方法。為了統一具有可比性,各國都有一定的監測標準。根據所加強氧化劑的不同,分別成為重鉻酸鉀耗氧量(習慣上稱為化學需氧量,chemical oxygen demand,簡稱cod )和高錳(KMnO4)酸鉀耗氧量(習慣上稱為耗氧量,chemical oxygen,簡稱oc,也稱為高錳酸鹽指數)。


化學需氧量還可與生化需氧量(BOD)比較,BOD/COD的比率反映出了污水的生物降解能力。生化需氧量分析花費時間較長,一般在20天以上水中生物方能基本消耗完全,為便捷一般取五天時已耗氧約95%為環境監測數據,標志為BOD5。


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詳解


化學需氧量表示在強酸性條件下重鉻酸鉀氧化一升污水中有機物所需的氧量,可大致表示污水中的有機物量。COD是指標水體有機污染的一項重要指標,能夠反應出水體的污染程度。


所謂化學需氧量(COD),是在一定的條件下,采用一定的強氧化劑處理水樣時,所消耗的氧化劑量。它是表示水中還原性物質多少的一個指標。水中的還原性物質有各種有機物、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含量多少的指標?;瘜W需氧量越大,說明水體受有機物的污染越嚴重?;瘜W需氧量(COD)的測定,隨著測定水樣中還原性物質以及測定方法的不同,其測定值也有不同。目前應用較普遍的是酸性高錳(KMnO4)酸鉀氧化法與重鉻酸鉀氧化法。高錳(KMnO4)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時,可以采用。


重鉻酸鉀(K2Cr2O7)法,氧化率高,再現性好,適用于測定水樣中有機物的總量。有機物對工業水系統的危害很大。嚴格的來說,化學需氧量也包括了水中存在的無機性還原物質。通常,因廢水中有機物的數量大大多于無機物質的量,因此,一般用化學需氧量來代表廢水中有機物質的總量。


在測定條件下水中不含氮的有機物質易被高錳(KMnO4)酸鉀氧化,而含氮的有機物質就比較難分解。因此,耗氧量適用于測定天然水或含容易被氧化的有機物的一般廢水,而成分較復雜的有機工業廢水則常測定化學需氧量。


含有大量的有機物的水在通過除鹽系統時會污染離子交換樹脂,特別容易污染陰離子交換樹脂,使樹脂交換能力降低。有機物在經過預處理時(混凝、澄清和過濾),約可減少50%,但在除鹽系統中無法除去,故常通過補給水帶入鍋爐,使爐水pH值降低。


有時有機物還可能帶入蒸汽系統和凝結水中,使pH降低,造成系統腐蝕。在循環水系統中有機物含量高會促進微生物繁殖。因此,不管對除鹽、爐水或循環水系統,COD都是越低越好,但并沒有統一的限制指標。在循環冷卻水系統中COD(KMnO4法)>5mg/L時,水質已開始變差。


在飲用水的標準中Ⅰ類和Ⅱ類水化學需氧量(COD)≤15mg/L、Ⅲ類水化學需氧量(COD)≤20mg/L、Ⅳ類水化學需氧量(COD)≤30mg/L、Ⅴ類水化學需氧量(COD)≤40mg/L。COD的數值越大表明水體的污染情況越嚴重。


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生態影響


化學需氧量高意味著水中含有大量還原性物質,其中主要是有機污染物?;瘜W需氧量越高,就表示江水的有機物污染越嚴重,這些有機物污染的來源可能是農藥、化工廠、有機肥料等。如果不進行處理,許多有機污染物可在江底被底泥吸附而沉積下來,在今后若干年內對水生生物造成持久的毒害作用。


在水生生物大量死亡后,河中的生態系統即被摧毀。人若以水中的生物為食,則會大量吸收這些生物體內的毒素,積累在體內,這些毒物常有致癌、致畸形、致突變的作用,對人極其危險。另外,若以受污染的江水進行灌溉,則植物、農作物也會受到影響,容易生長不良,而且人也不能取食這些作物。


但化學需氧量高不一定就意味著有前述危害,具體判斷要做詳細分析,如分析有機物的種類,到底對水質和生態有何影響。是否對人體有害等。如果不能進行詳細分析,也可間隔幾天對水樣再做化學需氧量測定,如果對比前值下降很多,說明水中含有的還原性物質主要是易降解的有機物,對人體和生物危害相對較輕。


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去除方法


提供了一種清洗水系統的方法和一種用于該方法的單過硫酸鉀化合物。含有低濃度(<0.5%)的氧代二硫酸鉀副產物的單過硫酸鉀用于該方法。由于含有低的氧代二硫酸鉀,該化合物不受單過硫酸鉀化合物的嚴格使用限制。本文還提供了一種聚糖涂料,用于控制單過硫酸鉀的分解率。使用該涂料,單過硫酸鉀能夠連續使用而不是定期沖擊式處理。含有低氧代二硫酸鉀化合物使該方法的使用與是否使用水系統無關。


 減排工程政策措施建議:


1、把污水處理廠、污水管網、污泥處理、再生水利用作為污水處理工程不可或缺的組成部分,實施系統建設。


2、將發揮污水處理廠運營實效作為優先領域,實現從建設為主向運行維護為主的轉變。


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測定方法


重鉻酸鹽法


化學需氧量測定的標準方法以我國標準GB11914《水質化學需氧量的測定重鉻酸鹽法》和國際標準ISO6060《水質化學需氧量的測定》為代表,該方法氧化率高,再現性好,準確可靠,成為國際社會普遍公認的經典標準方法。


其測定原理為:在硫酸酸性介質中,以重鉻酸鉀為氧化劑,硫酸銀為催化劑,硫酸汞為氯離子的掩蔽劑,消解反應液硫酸酸度為9mol/L,加熱使消解反應液沸騰,148℃±2℃的沸點溫度為消解溫度。以水冷卻回流加熱反應反應2h,消解液自然冷卻后,以試亞鐵靈為指示劑,以硫酸亞鐵銨溶液滴定剩余的重鉻酸鉀,根據硫酸亞鐵銨溶液的消耗量計算水樣的COD 值。所用氧化劑為重鉻酸鉀,而具有氧化性能的是六價鉻,故稱為重鉻酸鹽法。


然而這一經典標準方法還是存在不足之處:回流裝置占的實驗空間大,水、電消耗較大,試劑用量大,操作不便,難以大批量快速測定。


高錳(KMnO4)酸鉀法


以高錳(KMnO4)酸鉀作氧化劑測定COD,所測出來的稱為高錳(KMnO4)酸鉀指數。


分光光度法


以經典標準方法為基礎,重鉻酸鉀氧化有機物物質,六價鉻生成三價鉻,通過六價鉻或三價鉻的吸光度值與水樣COD 值建立的關系,來測定水樣COD 值。


 采用上述原理,國外最主要代表方法是美國環保局EPA.Method 0410.4 《自動手動比色法》、美國材料與試驗協會ASTM:D1252—2000《水的化學需氧量的測定方法B—密封消解分光光度法》和國際標準ISO15705—2002《水質化學需氧量(COD)的測定小型密封管法》。我國是國家環??偩纸y一方法《快速密閉催化消解法(含分光度法)》。


快速消解法


經典的標準方法是回流2h 法,人們為提高分析速度,提出各種快速分析方法。主要有兩種方法:一是提高消解反應體系中氧化劑濃度,增加硫酸酸度,提高反應溫度,增加助催化劑等條件來提高反應速度的方法。


國內方法以GB/T14420—1993《鍋爐用水和冷卻用水分析方法化學需氧量的測定重鉻酸鉀快速法》及國家環??偩滞扑]的統一方法《庫侖法》和《快速密閉催化消解法(含光度法)》為該方法的代表。國外以德國標準方法DIN38049 T.43 《水的化學需氧量的測定快速法》為代表。


上述方法同經典標準方法相比,消解體系硫酸酸度由9.0mg/l 提高到10.2mg/l,反應溫度由150℃提高到165℃,消解時間由2h 減少到10min~15min。


二是改變傳統的靠導熱輻射加熱消解的方式,而采用微波消解技術提高消解反應速度的方法。由于微波爐種類繁多,功率不一,很難試驗出統一功率和時間,以求達到最好的消解效果。微波爐的價格也很高,較難制訂統一的標準方法。


快速消解分光光度法


化學需氧量(COD)測定方法無論是回流容量法、快速法還是光度法,都是以重鉻酸鉀為氧化劑,硫酸銀為催化劑,硫酸汞為氯離子的掩蔽劑,在硫酸酸性條件測定COD 消解體系為基礎的測定方法。在此基礎,人們為達到節省試劑減少能耗、操作簡便、快速、準確可靠為目的開展了大量研究工作。


快速消解分光光度法綜合了上述各種方法的優點,是指采用密封管作為消解管,取小計量的水樣和試劑于密封管中,放入小型恒溫加熱皿中,恒溫加熱消解,并用分光光度法測定COD 值;密封管規格為φ16mm 長度100mm~150 mm壁厚度為1.0mm~1.2 mm 的開口為螺旋口,并加有螺旋密封蓋。該密封管具有耐酸,耐高溫,抗壓防爆裂性能。一種密封管可作為消解用,稱為消解管。


另一種型密封管即可作為消解用,還可作為比色管用于比色用,稱為消解比色管。小型加熱消解器以鋁塊為加熱體,加熱孔均勻分布??讖溅?6.1mm,孔深50mm ~100mm,設定的加熱溫度為消解反應溫度。


同時,由于密封管適宜的尺寸,消解反應液占據密封管適宜的空間比例。盛有消解反應液的密封管一部分插入加熱器加熱孔中,密封管底部恒定165℃溫度加熱;密封管上部高出加熱孔而暴露在空間,在空氣自然冷卻下使管口頂部降到85℃左右;溫度的差異確保了小型密封管中反應液在該恒溫下處于微沸騰回流狀態。


緊湊的COD 反應器可放置25 只密封管。采用密封管消解反應后,消解液轉入比色皿可在一般光度計上測定,用密封比色管消解后可直接用密封比色管在COD 專用光度計上測定。在600nm 波長可測定COD 值為100mg/L~1000mg/L 的試樣,在440nm 波長處可測定COD 值為15mg/L~250mg/L 的試樣。


該方法具有占用空間小,能耗小,試劑用量小,廢液減到最小程度,能耗小,操作簡便,安全穩定,準確可靠,適宜大批量測定等特點,彌補了經典標準方法的不足。


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