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不同水体CODcr和BOD5相关性及其在环境监测中的应用

2019-12-30刘骏张海军蒋祖斌肖娟胡艳丽

绿色科技 2019年22期
关键词:环境保护局水样生化

刘骏 张海军 蒋祖斌 肖娟 胡艳丽

摘要:以3种常见水体为例,实验研究了五日生化需氧量(BOD5)和化学需氧量(CODcr)之间存在的相关性。实验结果表明:①嘉陵江南充段水样所含有机污染物较少BOD5和CODcr比值(B/C)在0.15~0.19之间,两者线性关系不明显。②对城市污水处理厂出口水样而言,B/C的数值都在0.3上下浮动BOD5和CODcr有较为显著的的线性关系。③BODS标准样品的B/C的数值在0.6左右浮动,两者线性关系良好,相关系数R达到0.992。这种相关性分析结果有利于提高检测人员分析BOD5的效率和准确性;有利于环境监测审核人员判断环境监测数据的合理性,降低了不合格监测报告出现的几率。

关键词:生化需氧量(BOD5);化学需氧量(CODcr);相关性;环境监测

中图分类号:X131 文献标识码:A 文章编号:1674-9944(2019)22-0100-03

1 引言

化学需氧量(CODcr)是指在酸性条件下,使用强氧化剂重铬酸钾标准溶液氧化水体中所含有的还原性物质的消耗量[1]。五日生化需氧量(BOD5)是指在规定的条件下,水中的某些可氧化的物质被微生物所分解,特别是其中有机物的生物化学过程中所消耗的溶解氧[2]。CODcr和BOD5是《地表水环境监测质量标准》(GB 3838-2002)[3]的基本项目,也是《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB 18918—2002)[4]、《污水综合排放标准》(GB 8978-1996)[5]等多个行业水污染排放标准的控制项目,是反映水体污染程度的两个重要指标。长期以来,国内外对于水体有机污染程度的评价指标中,均包含了CODcr和BOD5者两项重要指标。研究表明,若污水的水质稳定,在CODcr与BOD5之间具有一定的正相关性[6~8]。

CODcr和BOD5的测定方法目前均比较成熟,实验室一般分别采用国家标准“重络酸盐法”及“稀释与接种法”进行分析。前者分析方法具有如耗时短、成本低、测定条件容易控制且准确度高等特点,而后者的测定耗时较长,测定条件苛刻,测定结果易受多种因素影响(如温度、pH值、稀释倍数、接种水等)[0,10],导致其测定值不容易准确测量。如果两者的数值存在一定的关系,在日常环境监测工作中可起到重要的指导作用。一方面,环境监测分析人员可以通过测定待测水样的CODcr的值而初步推断其BOD5的值,可以确定BOD5的合理的稀释倍数,适当减少BOD5测定时稀释梯度,增加BOD;测定值的准确度,提高了实验操作人员测定BOD5的工作效率。另一方面,环境监测审核人员和质量管理人员在长期的数据审核工作中,通过了解各种水体的CODcr值和BOD5值的大致关系,初步判断环境监测数据的合理性,避免错误报告的签发。因此,研究不同水体的CODcr值和BOD5值之间的线性关系,在环境监测的日常分析监测、数据审核、环境监测质量管理等工作有重要的指导意义。

2 实验部分

2.1 环境水样的采集和分析

本文实验研究对象为实验室常见3种类型水体,即嘉陵江南充段不同斷面的地表水、南充市某污水处理厂出口不同时间所采集的废水及不同编号的BOD5标准样品。

水样的采集、保存、运输和分析严格按照《地表水和污水监测技术规范》[11](HJ/T 91-2002),《水质化学需氧量的测定重络酸盐法》(HJ 828—2017)及《水质五日生化需氧法(BOD5)的测定稀释与接种法)(HJ505—2009)等要求执行。

2.2 3种水体的BOD5和CODcr的测定结果

分析方法按照现行有效的国家环境标准方法HJ505-2009和HJ 828—2017的要求,测定BOD5时,水样培养前后溶解氧的分析方法采用电化学探头法[12](HJ 506-2009),培养箱的温度为20±1℃。按照上述标准方法,对3种有代表性的水样进行经过多次的测定,其分析结果如表1、表2和表3。

3 结果分析

3.1 3种水体BOD5和CODcr的相关性分析

以所选3类水样为例,实验结果表明嘉陵江不同断面水样BOD5和CODcr的比值较低,在0.15~0.19之间;不同时间采集的南充市某污水处理厂出口水样的BODcr的比值在0.3上下浮动BOD标准样品的BOD5cr的比值最高,在0.6~0.7之间。对实验室常见水样而言,通过长期分析测试发现,不同水体的生化需氧量随着化学需氧量的增大而增大,然而增大的幅度并不固定,可能与水体类别、含有有机污染物的种类及微生物含量等因素有关。

3.2 BOD5和CODcr的线性相关性

以CODcr的测定值为横坐标(x),BOD5测定值为纵坐标(y),分别对所研究水体进行一元线性方程回归(y=a+hx),如图1~4的线性回归分析。

将以上不同分析方法的线性分析所得信息与《相关系数的临界值γ表》相比较,结果如表4。经分析,除嘉陵江不同断面水样的线性关系不显著之外,其他三种分析方式其BOD5cr含量的线性分析所得相关系数R均大于临界值,即在显著水平为0.01时,其线性显著。但是结合长期环境监测工作经验,将不同类别水样的BOD5cr进行综合分析所得的图1,其线性关系虽然较为显著,但截距较大,并不能较好地应用于实际,而具体类别水体的线性相关性分析在环境监测实际应用较为常见。

4 结论

对实验室常见的3种水体的研究表明,嘉陵江南充段作为清洁水体的代表,所含有机污染物较少,BOD5和CODcr的值均较低,B/C的值在0.15~0.19之间,两者线性关系不明显;城市污水处理厂出口水样,其水质成分比较复杂,一天内不同时间所采样品的BOD5和COD,的数值虽有变化,但两者比值相对稳定在0.3左右,且两者有一定的的线性关系,但截距较大;BOD,标准样品成分稳定,浓度不同的样品其B/C的数值在0.6左右,两者线性关系良好,相关系数R达到0.992。

这种相关性分析结果有利于提高检测人员分析BOD5的效率和准确性;也有利于审核人员判断环境监测数据的合理性,降低不合格监测报告出现的几率。虽然不同水体性质不同,BOD5和CODcr的相关性也不尽相同,但是实验室人员可以通过长期的监测或管理工作,对常见不同类型水体(如地表水、污水处理厂废水、印染废水等)的BOD5和CODcr测定值进行相关性分析,也可对实验室其它环境监测项目(如总氮和氨氮等)进行相关性分析,其分析结果在环境监测分析和管理过程中将有重要价值和意义。

参考文献:

[1]国家环境保护局.水质化学需氧量的测定重络酸盐法HJ 828-2017[S].北京:中国标准出版社,2017.

[2]国家环境保护局.水质五日生化需氧量的測定 稀释与接种法:HJ506-2009[S].北京:中国标准出版社,2009.

[3]国家环境保护局.地表水环境监测质量标准:GB3838-2002 [S].北京:中国标准出版社,2002.

[4]国家环境保护局.城镇污水处理厂污染物排放标准:GB18918-2002[S].北京:中国标准出版社,2002.

[5]国家环境保护局.污水综合排放标准:GB8978-1996[S].北京:中国标准出版社,1996.

[6]刘思栋,王小文.南湖水体CODcr与BOD5相关性及其应用的探讨[J].中国水运(下半月),2010,10(6):139~140.

[7]Prashant K I.alwani,Malu D Devadasan.Reduction of COD AndBOD By Oxidation:A Cetp Case Study [J].International Journalof Engineering Research andApplications(IJERA),2013,3(3):108~112.

[8]Cossua R,Fantinato G,Pivato A,et al.Further steps in thestandardization of BODS/COD ratio as a biological stability indexfor MSW [J].Waste Management,2017(68):16~23.

[9]耿燕,陈哲,顾海峰.稀释接种法测定五日生化需氧量的影响因素分析[J].生物技术世界,2016,13(5):45.

[10]金媛娟.测定“五日生化需氧量”的影响因素浅析[J].能源与环境,2012(3):77~78.

[11]国家环境保护局.地表水和污水监测技术规范:HJ/T 91-2002[S].北京:中国标准出版社,2002.

[12]国家环境保护局.水质溶解氧的测定,电化学探头法:HJ 506-2009[S].北京:中国标准出版社,2009.

收稿日期:2019-10-28

作者简介:刘骏(1990-),男,助理工程师,研究方向为环境监测。

通讯作者:胡艳丽(1983-),女,高级工程师,硕士,研究方向为环境科学和工程。

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