高氯离子低COD污水的处理工艺研究

来源:http://www.shuizhifenxi.com/ 作者:余氯检测仪 时间:2019-09-02

  环境保护是全球共同的主题,大力发展环保事业,节能减排是人类社会实现可持续性发展的必然要求。我国是水资源严重缺乏的国家,人均水资源占有量远低于世界平均水平,保护水资源,防止和改善水污染,提高污水处理效果是当今社会的重要课题。为了保护有限的水资源,我国出台了一系列关于污水排放和处理的法规和标准,对污水排放有严格的控制标准,其中对于COD的排放总量有严格的要求,对COD进行测定和消除处理是污水排放控制的一项重要指标。

  化学需氧量(以下简称COD),是在强酸环境中,在加热的前提条件下,在对水样进行处理的过程中使用的氧化剂的量,用氧的mg/L来对其进行表示。国标法多采用重铬酸钾作为主要的氧化剂对水样进行氧化处理,用汞盐来对氯化物的干扰进行消除,此种方法对于浓度在2000mg/L的水样处理有明显的效果,但是在高氯离子的条件下,效果并不明显。同时,使用此种方法耗时较长,测定值波动幅度大,工艺复杂而且污水处理效果不够理想。国内外大量的研究资料表明采用国标法还对COD进行测定,氯离子是具有干扰性的,而且干扰程度的大小与有机物浓度的高低有密切的关系,浓度越高干扰越小。当COD含量较低,一般在小于100mg/L的条件下,高氯离子会对测量结果造成严重的干扰,从而使测量结果存在明显的误差。针对这一问题,本文对高氯离子对低COD测定的影响和消除进行分析,探讨高效的处理工艺,旨在提高测定结果的准确度,提高污水处理效果。

  1、氯离子的干扰分析

  1.1氯离子的干扰机理

  在实验条件下对COD进行测定,假设氯离子在氧化剂的作用下被完全氧化,从理论角度来说,每氧化1mg氯离子相应的需要消耗约0.23mg的氧,因为氧化剂被消耗的原因,必然会有正干扰产生。在使用硫酸-重铬酸钾氧化的过程中,硫酸银作为氧化的催化剂对氧化反应进行催化作用,从而使氧化反应更为彻底。水样中的氯离子与银离子发生作用生成能够沉淀的氯化银,会削弱催化剂所具有的催化作用。而氯化银沉淀又受到重铬酸钾的氧化作用,是氧化剂被进一步消耗,反应生成的白色沉淀滴定的准确判定受到干扰,影响滴定的准确性。

  1.2氯离子的干扰结果

  以某污水处理厂为例,该厂出水有机物含量较低,为了研究氯离子对低COD测定的干扰程度,本实验配制了氯离子含量不同的溶液,配制COD含量为50mg/L的溶液采用重铬酸钾法对氯离子溶液进行逐一的试验检测。按照污水处理厂日常的水样测定工艺,分别采用高浓度重铬酸钾(0.250mol/L)溶液和低浓度重铬酸钾(0.025mol/L)溶液,对配制的水样逐一进行测定。

  从测定结果来看,在采用高浓度重铬酸钾进行测量时,氯离子含量在1000mg/L的低氯离子溶液的测定结果存在较小的误差,相对准确度更高。但是在高氯离子含量的情况下,即氯离子含量在1000mg/L以上时,虽然已经对水样进行了稀释处理并使用了HgSO4掩蔽,但是测定结果仍然存在明显的误差,而氯离子含量越高,误差也相应的增大。在采用低浓度重铬酸钾进行测量时,与高浓度重铬酸钾的测定结果相比,低浓度重铬酸钾测定结果更为准确,与实际值误差小,但是效果并不十分理想,测定结果仍然处于偏高的状态。因此,如何消除高氯离子的干扰作用,提高结果的准确性仍然是亟待解决的重点问题。

  2、测定方法的确定

  考虑到污水处理厂有限的实验条件,以及方法推广的经济性和可行性,在方法的选择和确定方面,本着简单易行的原则,既要便于操作,又具有经济性,同时又要提高测定的准确性。从目前来看,多采用汞盐法、低浓度氧化剂法、标准曲线校正法等方法对氯离子的干扰作用进行消除。相对来说,标准曲线校正法检测设备更为简单,也更易于操作,而且不需要使用汞盐和银盐,经济性更高。采用此种方法在测定COD的过程中不需要对氯离子进行掩蔽,将该COD含量扣除氯离子校正值后,即得到最终的COD值。需要注意的是,在测定的过程中,氯离子与硫酸银发生反应生成的沉淀物会使催化作用降低,而且会对滴定的准确性造成干扰,在此方面需要进一步加以改进,以保证检测的准确性。在硫酸一重铬酸钾氧化体系的氧化过程中,开始30分钟内暂时不添加硫酸银,使重铬酸钾氧化氯离子。待氯离子成为氯气挥发后再将硫酸银加入,使绝大部分有机物被氧化,再从测得的COD总量表观值中将氯离子校正值扣除,即可得到真实的COD值。

  3、结果与检验

  3.1氯离子标准曲线

  取总量同为20ml的多瓶氯化钠溶液,氯化钠含量不同,逐一向溶液中加入重铬酸钾溶液10ml,再逐一加入浓硫酸30ml,然后加热回流30分钟,对不同氯离子含量下的COD表观值进行测定。

  需要注意的是,使用此种方法浓硫酸的加入顺利为,先加入15ml,加热30分钟后再加入浓度为20g/L的硫酸-硫酸银15ml,这样可有效的防止硫酸银在硫酸一重铬酸钾溶液中消解的过程中发生爆沸,而且能够与国标法规定的催化剂浓度保持一致性。用得到的COD总量值减掉氯离子校正值,得到的结果即为COD测定值。从实验结果可知,氯离子含量与表观COD测定值之间有良好的线性关系。

  3.2准确度的检验

  通过上面的测定方法,对总量相同而氯离子含量不同的标准溶液中的COD进行测定,得到COD测定的真实值,对COD测定结果进行对比分析可以看出,使用此种方法对于高氯离子低COD含量的测定准确性良好,而且设备简单,操作方便。同时使用此种方法无需使用硫酸汞,有效的防止了硫酸汞的毒害作用,使检测更加清洁,更加安全。通过在污水处理厂的实际投入使用,采用此种方法对出口水样进行COD测定得到的测定值与环保部门的测定结果保持一致,表明此种方法可有效的减少测定值与实际值之间的误差,准确度更高。

  4、结论

  对高氯离子低COD的水样在常用的硫酸-重铬酸钾氧化体系的氧化过程中,虽然已经加入硫酸汞用以对氯离子进行掩蔽,但是COD测定值仍然具有明显的误差,而且氯离子浓度越高,误差就越大。本文提出的方法采用先使用重铬酸钾对大部分的氯离子进行氧化作用,当氯气跑掉后再加入硫酸银来对有机物发挥氧化作用,从测定的COD表观值中扣除氯离子校正值,可得到COD真实值。由此得到的COD测定值准确度更高,且具有良好的经济性,具有很好的推广价值。

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