校园中水回用工程污水处理站水质监测与评价

关键词：污水COD TN TP

0.前言 (3)

1.采样点的设置与水样的采集 (5)

2.测定中水所用的实验分析法 (6)

3.中水测定所需仪器和设计 (6)

3.1中水COD的测定所需仪器和试剂 (6)

3.1.1测定COD所需试剂 (6)

3.1.2测定CODS所需实验仪器 (7)

3.2中水TN的测定所需仪器和试剂 (8)

3.2.1测定TN所需试剂 (8)

3.2.2测定TN所需仪器 (8)

3.3中水TP所需仪器和试剂 (8)

3.3.1中水TP所需试剂 (8)

3.3.2中水TP所需仪器 (9)

4.实验过程 (10)

4.1水样的预处理 (10)

4.1.1中水COD的预处理 (10)

4.1.2中水TN的预处理 (10)

4.1.3中水TP的预处理 (10)

4.2水样的的测定 (11)

4.2.1中水COD的测定 (11)

4.2.2中水TN的测定 (12)

4.2.3中水TP的测定 (12)

5.数据的记录和处理 (13)

5.1中水COD的实验数据及处理…………………………………

5.2中水TN的实验数据及处理 (13)

5.3中水TP的实验数据及处理 (14)

6.数据分析与结论 (15)

7.参考文献 (16)

前言

水和我们的生活是密不可分的，水的质量更是关系到我们每一个人的生命安全，

在工业极度发展的今天，工业的突飞猛进是我们的国家更加繁荣富强，但是与此同时它的发展也给人们赖与生存的生态环境带来了严重的破坏，尤其近几年来，水的污染更是日益严重。综合许多国家报告表明，全世界在水中已发现2221种有机化学污染物，其中765种存在于饮水中，有20种为确认致癌物，23种是可疑致癌物，18种是促癌物，56种是致突变物[1]。目前我国共有1500余所各级各类高校，在校学生4000余万人。从有关资料看，高校学生人均用水量为100L/(人·d)，消耗清洁水源410万m3/d。这些生活污水排放到城市污水管网经城市污水处理厂集中处理，而校园绿化、学生公寓冲厕消耗大量自来水，造成能源和资源的浪费。节水型校园数量不足，管理水平和节水效益参差不齐[2]。中水是指各种排水经过处理，达到规定的水质标准后，可以在一定范围内重复利用的非饮用的杂用水，应用于市政杂用、农业灌溉、工业用水和地下回灌等领域。将污水处理为中水后，加以回收利用的过程就是中水回用[3]。故需对其学校污水处理站的处理前后水进行测定，其测定内容包括化学需氧量（COD）、总氮（TN）、总磷（TP）。多年来，国内外对化学需氧量(COD)测定法的研究涉及各个方面，取得不少进展，相关的文献报道亦很多。重铬酸钾法在消化时间的缩短、半微量分析和助催化剂的应用、快速测定法、测定试验废液的回收和利用等方面先后取得了很大成绩，尤其是在无机还原性物质的干扰及其干扰的消除这方面进行了大量研究工作，取得一些突破，逐步完善了化学需氧量的测定方法。尽管CODcr法使用时帕J已近百年，且其内容不断得到完善，但至今仍存在许多不尽

人意之处。在化学耗氧量的测定中干扰最严重也最难以消除其影响的是Cl-。对于C

氯

<2000mg／L的水样测定中氯离子干扰的消除国内外有许多研究报道，对于高含氯(C

>2000mg／L)，尤其对于高Cl-．低COD比值的水样测定中氯离子干扰消除的研究氯

报道极少，有待进一步研究解决之。

而总氮是指水体中各种形态的氮(氨氮、硝酸盐氮、亚硝酸盐氮和各种有机态氮)的总量，是反映水体所受污染程度和湖泊、水库水体富营养化程度的重要指标之一。水体中含氮量的增加将导致水体质量下降。特别对于湖泊、水库水体，由于含氮量的增加，使水体中浮游生物和藻类大量繁殖而消耗水中的溶解氧，从而加速湖泊、水库水体的富营养化和水体质量恶化。测定总氮的方法有碱性过硫酸钾一紫外分光光度法、还原一偶氮比色法、高效液相色谱法、离子色谱法、气相分子吸收光谱法等。本次采用的是碱性过硫酸钾一紫外分光光度法。

总磷是水质监测中极为重要的监测分析项目，通常采用钼锑抗分光光度法进行测定。在中性条件下，对含磷水样进行消解，将所含的磷全部氧化为正磷酸盐，在酸性介质中，正磷酸盐与钼酸铵反应，在锑盐存在下生成磷钼杂多酸后，立即被抗坏血酸还原，生成蓝色的络合物，进行比色测定[4]。传统的消解方法一般采用硝酸-高氯酸-电热板消解法或过硫酸钾-高温高压消解法，在这两种方法中，前者重现性差，而且在消解过程中存在不安全因素；而后者操作繁琐、费时；若遇特殊水样，还可能消解不彻底，过硫酸钾如果分解不彻底，还会影响后面吸光度的测定。但由于条件有限，就

只能用过硫酸钾消解的钼锑抗分光光度法进行测定。

第一章采样点的设置与水样的采集

由于此次实验是要做污水处理前后的COD,TN,TP的测定，故我们所采集的试样水分别在流入污水处理站的入口和出口处采样。采集到的样品分别装入到2个1L大小的容量瓶中，并在样品中加入硫酸，以保证样品液中pH<2,并放置阴凉存保存。采

样方法

(1)、浅水采样：可用容器直接采集，或用聚乙烯塑料长把勺采集；

(2)、深层水采样：可使用专制的深层采水器采集；

(3)、自动采样：采用自动采样器或连续自动定时采样器采集。

。采样时应注意的事项如下所示:

（1）用样品容器直接采样时，必须用水样冲洗三次后再行采样。但当水面有浮油时，采油的容器不能冲洗。

（2）采样时应注意除去水面的杂物、垃圾等漂浮物。

（3）用于测定悬浮物、BOD5、硫化物、油类、余氯的水样，必须单独定容采样，全部用于测定。

（4）在选用特殊的专用采样器（如油类采样器）时，应按照该采样器的使用方法采样。

（5）采样时应认真填写“污水采样记录表”，表中应有以下内容：污染源名称、监测目的、监测项目、采样点位、采样时间、样品编号、污水性质、污水流量、采样人姓名及其它有关事项等。

（6）凡需现场监测的项目，应进行现场监测。

水样的类型

(1)、瞬时水样：指在某一时间和地点从水体中随机采集的分散水样。对于组成较稳定的水体，或水体的组成在相当长的时间和相当于大的空间范围变化不大，采瞬时样品具有很好的代表性。

(2)、混合水样：

等时混合水样：指在某一时段内，在同一采样点按等时间间隔所采等体积水样的

混合水样。

等比例混合水样：指在某一时段内，在同一采样点所采水样量随时间或流量成比

例的混合水样。

(3)、综合水样：把不同采样点同时采集的各个瞬时水样混合起来所得到的样品称作“综合水样”。

第二章测定中水所用的实验分析方法

本次中水的测定均采用国标法，即

1、《地表水环境质量标准》(GB3838-2002)[5]

2、《地表水和污水监测技术规范》(HJ/T91-2002)[6]

3、《水质采样技术指导》(HJ494-2009)[7]

4、《水质采样方案设计技术规定》(HJ495-2009)[8]

5、《水质采样样品的保存和管理技术规定》( HJ493-2009)[9]

6 《水环境检测方法标准》[10]

第三章中水测定所需仪器和试剂

3.1中水COD的测定所需仪器和试剂

3.1.1测定COD所需试剂

(1)硫酸银（Ag2SO4），化学纯；

(2)硫酸汞（Hg2SO4），化学纯；

(3) 硫酸（H2SO4）1.84 g/mL；

(4) 硫酸银-硫酸试剂：向1 L硫酸（3）中加入10 g硫酸银（1），放置1-2天使之溶解，并混匀，使用前小心摇动。

(5) 重铬酸钾标准溶液：浓度为C(1/6K2Cr2O7)=0.250 mol/L的重铬酸钾标准溶液：将12.258 g105℃干燥2 h后的重铬酸钾溶于水中，稀释至1000 mL。

(6)浓度为C(1/6K2Cr2O7)=0.0250 mol/L的重铬酸钾标准溶液：将5中的溶液稀释10倍而制成。

(7)硫酸亚铁铵标准滴定溶液

a）浓度为C[(NH4)2Fe(SO4)2·6H2O]≈0.10 mol/L的硫酸亚铁铵标准滴定溶液：溶解39 g 硫酸亚铁铵(NH4)2Fe(SO4)2·6H2O于水中，加入20 mL硫酸（3），待其溶液冷却后稀释至1000 mL。

b）每日临用前，必须用重铬酸钾标准溶液（5）准确标定此溶液的浓度。取10.00 mL 重铬酸钾标准溶液（5）置于锥形瓶中，用水稀释至约100mL，加入30 mL硫酸（1.1.3），混匀，冷却后，加3滴（约0.15 mL）试亚铁灵指示剂，用硫酸亚铁铵滴定溶液的颜色由黄色经蓝绿色变为红褐色，即为终点。记录下硫酸亚铁铵的消耗量（mL）。(8)邻苯二甲酸氢钾标准溶液，C(KC8H5O4)=2.0824mmol/L：称取105 ℃时干燥2 h的邻苯二甲酸氢钾0.4251 g溶于水，并稀释至1000 mL，混匀。以重铬酸钾为氧化剂，将邻苯二甲酸氢钾完全氧化的COD值为1.176 g氧/克（指1 g邻苯二甲酸氢钾耗氧1.176 g）故该标准溶液的理论COD值为500 mg/L。 1.1.9 1,10-菲绕啉指示剂溶液：溶解0.7 g七水合硫酸亚铁（FeSO4·7H2O）于50 mL的水中，加入1.5 g1,10-菲绕啉，搅拌至溶解，加水稀释至100 mL。 1.1.10 防爆玻璃珠。

3.1.2测定COD所需实验仪器

（1）T6紫外分光光度计及10mm石英比色皿

（2）具玻璃磨口塞比色管，25ml

（3）立式高压灭菌器

3.2中水TN的测定所需的仪器和试剂

3.2.1测定TN所需试剂

1）无氨水：用新制备的去离子水。或每升水中加入0.1ml浓硫酸，蒸馏。

2）20%的氢氧化钠：称取20g氢氧化钠，于无氨水中至100ml。（调pH）

3）碱性过硫酸钾溶液：称取40g过硫酸钾（K2S2O8），15g氢氧化钠，溶于无氨水中，至1000ml。存于塑料瓶中，可存一周。

4）1+9盐酸。

5）硝酸钾标准溶液：（1）储备液：称取0.7218g经105-110℃烘干4小时的优级纯硝酸钾（KNO3）溶于无氨水中，移至1000ml容量瓶定容。此溶液为100ug/ml硝酸盐氮。加入2ml三氯甲烷为保护剂，稳定6个月。（2）使用液：将储备液稀释10倍。取10ml稀释至100ml，含硝酸盐氮10ug/ml

3.2.2 测定TN所需仪器

（1）紫外分光光度计

（2）压力锅，压力1.1-1.3kg/cm2，相应的温度为120-124℃

（3）25ml具塞比色管。每组3个，各组作曲线16只，共38个。

（4）移液管、容量瓶等玻璃仪器。

3.3中水TP所需试剂和仪器

3.3.1中水中TP所需的试剂

（1）硫酸(H2SO4)，密度为1.84g/mL。

（2）硫酸(H2SO4)，1：1。

（3）过硫酸钾，50g/L溶液：将5g过硫酸钾(K2S2O8)溶解干水，并稀释至100mL。（4）抗坏血酸，100g/L溶液：溶解10g抗坏血酸(C6H8O6)于水中，并稀释至100mL。此溶液贮于棕色的试剂瓶中，在冷处可稳定几周。如不变色可长时间使用。

（5）钼酸盐溶液：溶解13g钼酸铵[(NH4)6Mo7O24·4H2O]于100mL水中。溶解0.35g 酒石酸锑钾[KSbC4H4O7· 1 H2O]于100mL水中。在不断搅拌下把钼酸铵溶液徐徐加到300mL硫酸(3.4)中，加酒石酸锑钾溶液并且混合均匀。此溶液贮存于棕色试剂瓶中，在冷处可保存二个月。

（6）浊度-色度补偿液：混合两个体积硫酸(2)和一个体积抗坏血酸溶液(4)。使用当天配制。

（7）磷标准贮备溶液：称取0.2197±0.001g于110℃干燥2h在干燥器中放冷的磷酸二氢钾(KH2PO4)，用水溶解后转移至1000mL容量瓶中，加入大约800mL水、加5mL 硫酸(3.4)用水稀释至标线并混匀。1.00mL此标准溶液含50.0μg磷。本溶液在玻璃瓶中可贮存至少六个月。

（8）磷标准使用溶液：将10.0mL的磷标准溶液(7)转移至250mL容量瓶中，用水稀释至标线并混匀。1.00mL此标准溶液含2.0μg磷。使用当天配制。

3.3.2中水TP所需仪器

（1）医用手提式蒸汽消毒器或一般压力锅(1.1～1.4kg/cm2)。

（2）50mL具塞(磨口)刻度管。

（3）分光光度计。注：所有玻璃器皿均应用稀盐酸或稀硝酸浸泡。

第四章实验过程

4.1水样的预处理

4.1.1中水COD的预处理

在中水COD的测定中，对于污染严重的水样，可选取所需体积1/l0的试料和1/10的试剂，放入10×150 mm硬质玻璃管中，摇匀后，用酒精灯加热至沸数分钟，观察溶液是否变成蓝绿色。如呈蓝绿色，应再适当少取试料，重复以上试验，直至溶液不变蓝绿色为止。从而确定待测水样适当的稀释倍数。

4.1.2中水TN的预处理

分别吸取0、0.5、1.00、2.00、3.00、5.00、7.00、8.00ml硝酸钾标准使用液于25ml比色管中，用无氨水稀释至10ml标线。加入5ml碱性过硫酸钾溶液，塞紧磨口塞，用纱布和纱绳裹紧管塞，以防溅出。将比色管置于压力锅中，升温至120-124℃（或顶压阀放气时）开始计时，加热0.5h。自然冷却，开阀放气，移去外盖，取出比色管冷至室温。

4.1.3中水TP的预处理

向试样中加4mL过硫酸钾，将具塞刻度管的盖塞紧后，用一小块布和线将玻璃塞

扎紧(或用其他方法固定)，放在大烧杯中置于高压蒸汽消毒器中加热，待压力达

1.1kg/cm2，相应温度为120℃时、保持30min后停止加热。待压力表读数降至零后，取出放冷。然后用水稀释至标线。

4.2水样的测定

4.2.1中水COD的测定

取试料(1.3.2)于锥形瓶中，或取适量试料加水至20.0mL。

空白试验：按相同步骤以20. 0 mL水代替试料进行空白试验，其余试剂和试料测定相同，记录下空白滴定时消耗硫酸亚铁钱标准溶液的毫升数V1。

校核试验：按测定试料提供的方法分析20. 0 mL邻苯二甲酸氢钾标准溶液的COD 值，用以检验操作技术及试剂纯度。

该溶液的理论COD值为500 mg/L，如果校核试验的结果大于该值的96%，即可认为实验步骤基本上是适宜的，否则，必须寻找失败的原因，重复实验，使之达到要求。

去干扰试验：无机还原性物质如亚硝酸盐、硫化物及二价铁盐将使结果增加，将其需氧量作为水样COD值的一部分是可以接受的。

该实验的主要干扰物为氯化物，可加入硫酸汞部分地除去，经回流后，氯离子可与硫酸汞结合成可溶性的氯汞络合物。

当氯离子含量超过1000 mg/L时，COD的最低允许值为250 mg/L，低于此值结果的准确度就不可靠。

水样的测定：于试料中加入10.0 mL重铬酸钾标准溶液和几颗防爆沸玻璃珠，摇匀。

将锥形瓶接到回流装置冷凝管下端，接通冷凝水。从冷凝管上端缓慢加入30 mL 硫酸银—硫酸试剂,以防止低沸点有机物的逸出，不断旋动锥形瓶使之混合均匀。自溶液开始沸腾起回流两小时。

冷却后，用20—30 mL水自冷凝管上端冲洗冷凝管后，取下锥形瓶，再用水稀释至140 mL左右。溶液冷却至室温后，加入3滴1，10—菲绕琳指示剂溶液，用硫酸亚铁铵标准滴定溶液滴定。溶液的颜色由黄色经蓝绿色变为红褐色即为终点。记下硫酸亚铁铵标准滴定溶液的消耗毫升数V2。

4.2.2中水TN的测定

往预处理过的溶液中加入（1+9）盐酸1ml，用无氨水稀释至25ml标线。在紫外分光光度计上，以无氨水作参比，用10mm比色皿分别在220nm和275nm波长处测定吸光度，用校正的吸光度（A=A220-2 A275）绘校准曲线。

取10ml水样，或取适量（含氮量20-80ug），按校准曲线上述操作。然后以校正吸光度（A=A220-2 A275），在曲线上查出相应的总氮量m

4.2.3中水TP的测定

分别向各份消解液中加入1mL抗坏血酸溶液混匀，30s后加2mL钼酸盐溶液充分混匀。

注：①如试样中含有浊度或色度时，需配制一个空白试样(消解后用水稀释至标线)然后向试料中加入3mL浊度-色度补偿液，但不加抗坏血酸溶液和钼酸盐溶液。然后从试料的吸光度中扣除空白试料的吸光度。

②砷大于2mg/L干扰测定，用硫代硫酸钠去除。硫化物大于2mg/L干扰测定，通氮气去除。铬大于50mg/L干扰测定，用亚硫酸钠去除。

分光光度测量

室温下放置15min后，使用光程为30mm比色皿，在700nm波长下，以水做参比，测定吸光度。扣除空白试验的吸光度后，从工作曲线上查得磷的含量。注：如显色时室温低于13℃，可在20～30℃水花上显色15min即可。

工作曲线的绘制

取7支具塞刻度管分别加入0.0，0.50，1.00，3.00，5.00，10.0，15.0mL磷酸盐标准溶液。加水至25mL。然后按测定步骤进行处理。以水做参比，测定吸光度。扣除空白试验的吸光度后，和对应的磷的含量绘制工作曲线。

第五章数据的记录和处理

5.1中水COD的实验数据及处理

所消耗Fe(NH4)2(SO4)2的体积V/ml C Fe(NH4)2(SO4)2=0.139mol/L

所以由COD（O2,mg/L）=（V0-V1）×C Fe(NH4)2(SO4)2×8×1000/V得

COD入（O2,mg/L）=（26.6-16.9）×0.139×8×1000/20=539.32mg/L

COD出（O2,mg/L）=（26.6-11.53）×0.139×8×1000/20=837.89mg/L 5.2中水TN的实验数据及处理

其标准曲线方程为y=2.586x+0.0327 (R=0.9987)

方程中x为吸光度，y为浓度（mg/L）

所测得入水口的吸光度为0..768，出口水的吸光度为0.231，所以入口水和出水口的总氮量分别为y1=2.586*0.768+0.0327=2.02mg/L

y2=2.586*0.231+0.0327=0.63mg/L

5.3中水TP 的实验数据及处理

所以其标准曲线为0.0

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

0.6

0.7

0.8

吸光度A V NaH 2PO 4/ml

图1磷酸二氢钠的吸光度与体积的关系

其曲线方程为A=0.06053+0.04934V (R=0.9919)

样品消解后所测得的吸光度为

所以V

入1=9.15ml C入1=9.15*2.06/25=0.754μg/ml

V入2=2.07ml C入2=2.07*2.06/5=0.856μg/ml

V出1=2.58ml C出1=2.58*2.06/25=0.212μg/ml

V出2=0.56ml C出2=0.56*2.06/5=0.231μg/ml

=（0.754+0.856）/2=0.805μg/ml

故入口处的总磷含量为C

入

出口处的总磷含量为C出=（0.212+0.231）/2=0.221μg/ml

第六章数据分析与结论

根据《地表水环境质量标准基本项目标准限值》可知，总氮和总磷的出口水的含量分别符合国家Ⅲ类和Ⅳ类水的标准，但入口水的总氮和总磷含量均为超Ⅴ类水。从总氮和总磷的实验结果可知，污水处理站处理前后的总氮和总磷含量的浓度分别降低为之前的1/3和1/4，可得出污水处理站的污水处理效果良好。

但此次实验中所测得的入口水和出口水的COD指数都非常的高，且出口水的COD比入口水的COD含量还高，我认为有以下几种原因：

1、蒸馏水被污染了，含有较多的氧化性物质导致蒸馏水中的COD含量大大增

加，从而测得的结果COD含量增加。

2、废水中氯离子浓度过高，导致实验结果不准确。

3、可能是污水处理站用的淤泥沉淀法本来就会使氧化性物质增加，从而使出口水的COD指数比入口水的要大。

由于这次课程设计给的实际较短，做得很仓存，在实验细节上把我不够好，造成了一定的误差，不过此次课程设计也让我学到了很多东西，不仅是课本上的，理论知识，实验设计和操作能力，更是一种团队精神，总之，受益匪浅，以后希望老师多组织此类课程。

第七章参考文献

[1]朱惠刚．中国环境科学．1987．7(4)，67～73

[2]朱建良.区域视角的浙江高校节水型校园建设初探[J] .节水灌溉,2011,(5):67-69．

[3] angelakis A N，Bontoux Ｌ.Wastewater reclamation and reuse in Eureau countries[J].Water Policy,2011,(3):47-59.

[4]国家环保局《水和废水监测分析方法》编委会.水和废水监测分析方法[M].第4版.北京：中国环境科学出版社，2002.

[5]《地表水环境质量标准》(GB3838-2002)

[6]《地表水和污水监测技术规范》(HJ/T91-2002)

[7]《水质采样技术指导》(HJ494-2009)

[8]《水质采样方案设计技术规定》(HJ495-2009)