工业排放废水中金属元素与浊度的相关性分析

2020-01-09邹可可

世界有色金属 2019年21期

邹可可，杨力

（河南省平顶山水文水资源勘测局，河南平顶山 467000）

工业排放废水中含有大量的悬浮物质、胶状物质以及病原微生物成分，其中前两者中包含了大量的金属元素，并以不同的形态存在[1]。废水中金属元素Fe、Al、Mn、Ti的溶解态浓度相对较低，主要以沉淀的形式存在，且Al的某种形态具有一定的毒性，会对生物造成一定的威胁。金属元素具有较高的络合和沉淀能力，因此能够与多种不同的有机物相结合，从而形成络合物，表现出更加复杂的形态和结构。液体中的浊度构成主要包括悬浮颗粒物、胶体以及有机物，浊度的检测最常用于在饮用水净化过程中对水质的控制标准。通常情况下，对于水厂的浊度检测可通过浊度仪完成，但对于工业排放废水而言，水中含有大量的金属元素，因此检测过程相对更加复杂，涉及到的设备更多。本文针对工业排放废水中金属元素超标的问题，分析金属元素与浊度的相关性，从而控制工业排放废水中金属元素含量，在满足工业生产要求的前提下，通过探究水浊度间接反映出废水的金属元素是否超标，从而使工业区周围环境得到保护。

1 资料与方法

1.1 实验材料

本文实验样本选用某一工业区内排放的废水，废水中包含众多的金属元素，并对废水不进行任何加工处理，同时在保证废水未放入任何药剂成分的情况下进行取样。

1.2 实验流程

取样完毕后，直接将样本放入4℃的恒温容器中进行冷藏储存。样本的采集时间为一年，提取样本时间间隔为一周。在每次提取样本结束后都要及时对样本中的金属元素含量以及水浊度进行测量。此外，在每个月的最后一周时间中，计算出该月的平均金属元素含量数值和水浊度数值[2]。在进行实验的过程中，样本水浊度的测量主要是通过浊度仪完成，而金属含量的测量主要通过电感耦合等离子体质谱法完成。实验设置样本的深度为14.539mm，射频功率为2394W，载气流量为3.584L/min。同时，在进行电感耦合等离子体质谱法测量金属含量时，保证离子的冷却气、体气以及载气均为高纯度氩气。

2 实验结果

2.1 低浓度下金属元素与废水浊度的相关性分析

利用上述采样方法及测量方法完成实验，并将实验过程中产生的各项参数数据进行记录，表1为低浓度工业排放废水中金属元素与浊度的相关性表。

表1 低浓度金属元素与废水浊度相关性表

通过表1中的数据可以得出低浓度条件下，金属元素与浊度之间存在着一定的相关性。通过计算得出该样本一年时间内金属元素含量与浊度之间的相关系数，金属元素1的相关系数为0.2483，即R2=0.2483，相关性方程为：Y=35.678X-25.358；金属元素2的相关系数为0.2455，即R2=0.2455，相关性方程为Y=51.584X-41.284。因此，通过数据可以得出两种方程的相关性均较好，说明废水浊度指标能够准确的反映出低浓度状态下，金属元素在废水中的含量水平。

2.2 高浓度金属元素与废水浊度的相关性分析

利用上文同样的方法计算出金属元素含量与浊度之间的相关系数，金属元素1相关系数为0.2698，即R2=0.2698，相关性方程为：Y=684.56X-23.515；金属元素2相关系数为0.9358，即R2=0.9358，相关性方程为Y=1239X-12.698。

通过实验测量得出，该工业区排放的废水中，金属元素1的含量变化不大，且金属元素1属于污染程度较轻的金属元素，因此该金属元素的含量与废水浊度之间几乎不存在相关性，但通过数据得出，在高浓度条件下，金属元素2的含量与浊度有较好的相关性。

本文实验选择的工业区各类金属元素的输送量可高达7×107t/a。同时，金属元素的种类较多。但随着该工业区的人工排水系统不断地开发，使得原本的自然生态系统被破坏，因此在一定程度上影响了该区域废水的排放模式。因此，废水中金属元素被大量滞留的金属元素影响，使其发生了迁移和转化，同时也阻挡了该工业排放废水中金属元素含量的降低。迁移和转化使得废水中的金属元素均以络合物的形态以及酸性不稳定的形态存在，同时胶体和离子中的含量基本保持稳定。

因此，结合工业区的实际情况以及实验中的数据可以推断出，造成废水浊度升高的原因是由于废水中的金属元素形成了络合形态的大分子物质造成，使得废水底部沉淀的离子释放到废水水体中，从而使金属元素的浓度升高，进而使废水的浊度升高。

3 实验结论分析

通过对表1中的数据进行分析可以得出，该样本中的废水浊度与金属元素之间的变化趋势存在一定的相关性。为了获取到具体的相关度，利用Correl函数公式进行计算。通过计算得出最终的工业排放废水金属元素与浊度之间的相关系数为0.6884，即R2=0.6884，并以此为基础，计算出实验样本中金属元素与浊度之间的相关性方程为：Y=28.657X-28.641。通过相关性方程可以得出，工业排放废水的浊度能够在一定程度上反映出废水中含有的金属元素含量水平，浊度越高说明工业排放废水中金属元素含量越高，反之，浊度越低说明工业排放废水中金属元素含量越低。