(环境管理类)废水有机污染综合指标分析与评价

17废水有机污染综合指标分析与评价

水体中有机物的种类繁多，不易逐个辨认，因此也难以进行全面的分析。目前常以

化学需氧量(COD)、生化需氧量(BOD)、总有机碳(TOC)等综合指标来表明有机物质含量。

17.1实验目的

1）掌握水体化学需氧量(COD)、生物化学需氧量(BOD5)、总有机碳(TOC) 等有机

污染综合指标的意义及测定原理；

2）熟练掌握化学需氧量(COD)的测定方法；

3)掌握880型BOD测定仪的使用方法；

4)了解multi N/C 3100 TOC/TN分析仪的基本结构和使用方法；

5）根据所测定的COD、BOD和TOC数值，结合有关环境标准对所测水样有机物

污染状况进行评价。

17.2实验原理

化学需氧量(COD)是指用强氧化剂(如重铬酸钾)在强酸和加热回流条件下对有机物进

行氧化，并加入银离子作催化剂，把反应中氧化剂的消耗量换算成氧气量即为化学需氧量，单位为mg/L。本实验原理为在强酸性溶液中，用重铬酸钾将水样中的还原性物质(主要是

有机物)氧化，过量的重铬酸钾以试亚铁灵作指示剂，用硫酸亚铁铵溶液回滴。根据所消

耗的重铬酸钾计算出水样的化学需氧量，以氧的mg/L表示。

生化需氧量(BOD)是指在好氧条件下，水中有机物由于微生物的作用被氧化分解，在一定期间内所消耗溶解氧的量，单位为mg/L。BOD的测定有稀释接种法（也称标准稀释法、五天培养法，是国家标准方法）、微生物电极法、库仑法、测压法等。

稀释接种法的原理：水样经稀释后，在20℃±1℃条件下培养5天，求出培养前后水样中溶解氧的含量，二者的差值为五日生化需氧量（BOD5）。溶解氧测定一般用修正的碘量法。

本实验采用测压法, 其原理是：在密闭培养瓶中，水样中溶解氧由于微生物降解有机物而被消耗，产生与耗氧量相当的CO2被碱吸收后，使密闭系统的压力降低，用压力计测出此压降，即可求出水样的BOD值。实际测定中，先以标准葡萄糖-谷氨酸溶液的BOD值和相应的压差作关系曲线，然后以此曲线校准仪器，便可直接读出水样BOD值。本实验所用880型BOD测定仪，在出厂前已经过校正，直接数字显示水样BOD值。

为了保证培养水样中有足够的溶解氧，水样及稀释水要充氧至饱和或接近饱和。应加入一定量的无机营养物质(磷酸盐、钙盐、镁盐和铁盐等)，以保证微生物生长时的需要。

对于某些含有不易被一般微生物所分解的有机物的工业废水，需进行微生物的驯化。这种驯化的微生物种群最好从接受该种废水的水体中取得。为此，可以在排水口以下3～

8km处取得水样，经培养接种到稀释水中；也可以人工方法驯化，即采用一定量的生活污水，每天加入一定量待测废水，连续曝气培养，直至培养成含有可分解废水中有机物的微

生物种群为止。培养后的菌液用相同方法接种到稀释水中。

总有机碳(TOC)是以碳的含量表示水体中有机物质总量的综合指标。测定TOC 的原

理是基于把不同形式的有机碳(OC)通过氧化转化为易定量测定的CO2, 利用CO2与TOC

间碳含量的对应关系, 从而对水溶液中TOC 进行定量测定。方法通常分为直接测定法和间接测定法(差减法)。直接测定法一般是通过将无机碳( IC) 除去后测定全碳( TC) 的方法。TC 的测定可采用干法氧化（即燃烧法）和湿法氧化将其转化为CO2 后进行定量。在间接测定法中, TOC 是通过TC 减去IC 得到，将所有的碳氧化得到TC , IC 则是通过测定样品经酸分解的CO2 量得到的。

本实验采用德国耶拿分析仪器公司生产的multi N/C 3100 TOC/TN 分析仪测定废水样品中的TOC含量，该仪器的测定原理是基于燃烧氧化-NDIR(非色散红外光谱检测)法。通过高精度地注射样品到燃烧炉的高温区来执行总碳（TC）分析。高温区内样品在催化剂存在下被分解和氧化，有机化合物和无机碳酸盐均转化成为CO2。氧气既是载气又是氧化剂，产生的分析物气体通过干燥单元被输送到NDIR 检测器。因CO2能够选择吸收一定波长的红外光，在一定浓度范围内CO2对红外光吸收的强度与二氧化碳的浓度成正比，因此可做定量分析。结果以积分面积表示，利用保存在系统中的校正曲线，计算样品的浓度，单位为ug/l 或mg/l。对于TIC 的测定，一定体积的样品被注入TIC 反应罐（又起冷凝作用），反应罐里预先加入10%的磷酸。酸化后，样品中的碳酸盐和碳酸氢盐被转化为CO2释放出来，同时有载气吹扫样品。如果样品中有溶解的CO2，在这个吹扫过程中也被释放出来。产生的CO2 的检测与TC分析时类似。multi N/C 3100 分析TOC，原则上采用差减法，即先进一定体积的样品测量出TIC 值，然后进相同体积的样品测量出TC 值，二者之差即为TOC 值。NPOC 分析(即直接法) 是测量TOC 的又一方法，样品先在分析仪的外面用2N 的盐酸酸化。酸化后，溶液的PH≤2 。溶解的CO2、碳酸盐和碳酸氢盐通过吹扫被去除，然后已除去无机碳的样品溶液被注入燃烧炉分析，得到非挥发性的总有机碳TOC。

multi N/C 3100 的基本单元包括燃烧单元、TIC 和冷凝单元、分析气干燥系统、电子系统、氧气流量控制系统、NDIR 检测器及内部计算机，另外还可包括CHD (电化学检测器)或NDIR（测量TNb）。

17.3仪器和试剂

17.3.1仪器

JH—12型COD恒温加热器；880型BOD测定仪；恒温培养箱：20℃±l℃；multi N/C 3100 TOC/TN 分析仪；酸式滴定管：50mL；锥形瓶500mL；量筒：100ml、1000mL；烧杯、移液管、容量瓶等实验室常用玻璃仪器。

17.3.2试剂

1．测量COD试剂1）重铬酸钾标准溶液（c 1/6K2Cr2O7 = 0.2500 mol/L）：准确称取12.258g基准或优级纯重铬酸钾(预先在105～l10℃烘箱中干燥2 h，并贮存于干燥器中冷却至室温) 溶于水中，移至1000mL容量瓶中，用水稀释至标线，摇匀。

2）试亚铁灵指示剂：称取1.49 g邻菲罗啉(C12H8N2·H2O，l，10－phenan-throline)，0.695g 硫酸亚铁(FeSO4·7H2O)溶于水中，稀释至100mL，贮于棕色试剂瓶中。

3）硫酸亚铁铵标准溶液[c(NH4)2Fe(SO4)2·6H2O ≈0.1 mol/L]：称取39.5g硫酸亚铁铵溶于水中，边搅拌边缓慢加入20mL浓硫酸，冷却后稀释至1000mL容量瓶中，摇匀。临用前用重铬酸钾标准溶液标定。