污水监测技术研讨PPT课件.pptVIP

,污水监测技术研讨,食药微生物检测,目录一、污水监测概述二、国内外发展现状三、污水中常见污染物的测定四、油田污水产生情况及我站现有监测现状五、下步打算及努力方向,污水监测指为了掌握污水中污染物的动态变化，对污水的各种特性指标取样、测定，并进行记录或发出讯号的程序化过程。1.1水质污染类型,一、污水监测概述,1.2水质监测的对象,一、污水监测概述,一、污水监测概述,1.3污水监测点位布设1）第一类污染物：不分行业和污水排放方式，不分受纳水体的功能类别，一律在车间或车间处理设备的废水排放口设置采样点。其中主要包括：总汞、烷基汞、总镉、总砷、总铅、六价铬、总镍、总放射性、总放射性、苯并a芘、总银、总铍、总铬；2）第二类污染物：在排放单位排放口布设采样点。,1.4油田污水常见监测项目,一、污水监测概述,1.5污水监测方法1.5.1方法选用原则：1）灵敏度、准确度能满足定量要求；2）方法成熟；3）操作简便，易于普及；4）抗干扰能力好。,一、污水监测概述,1.5.2监测方法分类,一、污水监测概述,国家或行业的标准分析方法,水和废水监测分析方法（第四版）,国外相关分析方法,一、污水监测概述,污水监测主要分析方法包含化学法、电化学法、原子吸收分光光度法、离子色谱法、气相色谱法、等离子体发射光谱(ICP-AES)法等。其中，化学法(重量法、容量滴定法和分光光度法)目前在国内外水质常规监测中普遍被采用，占测定方法总数的50以上。,1.5.3常见监测方法：,一、污水监测概述,2.1水质自动监测系统相关技术2.1.1国外水质自动监测早在70年代初期，美国和日本等发达国家就对河流、湖泊等地表水开展了自动在线监测,同时对城市和企业的污水处理厂排水也实行自动在线监测。所采用的方法有实时在线监测和间歇式在线监测两种。其测定项目有水温、氧化还原电位、DO、浊度、电导率、氨氮、氟化物、氰化物等。随着地表水富营养化的日趋严重和执法的严格化以及总量控制制度的实施,在70年代末期又增加了COD、Hg、TN和TP等项目。近年来随着污水处理力度的加大和地表水环境质量的改善,许多发达国家又把综合市政污水排放口纳入自动在线监测的重点监控范围内。,二、国内外发展现状,自动监测的数据是否有代表性,是在线监测的关键。优化布点、水样采集后，自动在线监测需要与手工分析对照后确定数据取舍。一般还要求自动在线监测系统具有自动清洗、自动校正、装置的异常情况诊断、报警及联网、数据远程传输等功能。2.1.2自动在线监测系统目前各国对于COD、BOD、TOC等反映机污染物污染状况的项目比较重视,尤其是COD是最早实现自动在线监测的项目。此外TN、TP是湖泊等水域富营养化的重要指标,其自动监测系统也开发和应用得较早。氨氮、硝酸盐氮、氰化物、Hg、石油类等在发达国家都有自动在线监测系统应用。相比较而言，已经广泛投入在线监测的项目pH、水温、电导率、DO、浊度、氧化还原电位等从环保角度出发，远不如前述项目重要和迫切。,二、国内外发展现状,二、国内外发展现状,2.2简易现场检测我国地域辽阔，环境污染事故时有发生,简易现场快速监测设备在我国有着广阔的应用市场。车载型x射线荧光光谱仪(XRF)是测量常量、少量至微量金属成分的便利手段,尤其对土壤、底质、固废等样品,不经消解处理可直接测量；车载型GC-MS、GC-PID是测量有机污染物的最佳手段,在发达国家已较普遍应用,我国在此方面刚刚起步；便携式离子色谱仪是测量阴离子的常规手段,在我国已有应用；此外国内还开发了用于现场测量的氨氮、挥发酚、Cr6+、氟化物、硫化物和COD的快速检测管，在实际使用中收到了良好的效果。,二、国内外发展现状,常用的水质快速监测仪,实际上是一台小型便携式紫外-可见分光光度计,配以各种显色溶液和显色兼作比色皿的试管,使用该仪器现场测量Zn、Fe、Pb、Cd、Hg、Cr6+、Mn等重金属及卤族元素、氨氮、硝酸盐氮、亚硝酸盐氮、磷酸盐、氰化物、酚类、阴离子洗涤剂等物质。最有应用前景的是PASTELUV型水质快速监测仪,可在40秒内同时测量BOD、COD及TOC等。使用该仪器不仅能快速实现多参数现场测定,还省略了繁杂的前处理,同时不用任何化学试剂,从而减少了二次污染。,美国HACH多参数水质分析仪,2.3实验室监测仪器和技术目前国内外环境监测站主要配备的分析仪器有气相色谱-质谱仪(GC-MS)、液相色谱-质谱仪(HPLC-MS)、富里叶红外光谱仪(FTIR)、等离子体光谱-质谱仪(ICP-MS)、等离子发射光谱仪(ICP-AES)、X-射线荧光光谱仪(XRF)等。在这些大型仪器中,除GC-MS和ICP-AES已在我国用于环境监测外,其它仪器还没有相应的标准或统一监测分析方法。而在先进国家,这类仪器的研究开发以及在环境分析中的应用发展较快。由于此类仪器尚不能完全国产化,所以在我国常规环境监测中的普及和应用尚需时日。原子吸收光谱仪(包括火焰FLAAS和石墨炉GFAAS)、气相色谱仪(GC)、高效液相色谱仪(HPLC)、离子色谱仪(IC)、紫外-可见分光光度计(UV-Vis)等属于中型仪器。目前国内外使用这类仪器的标准环境监测分析方法仍占主导地位。,二、国内外发展现状,二、国内外发展现状,其中FLAAS、UV-Vis已经国产化,仪器的性能指标已达到或接近国际先进水平。GC和GFAAS在国内发展较快,研制和生产技术也日趋成熟,产品已基本能满足我国环境监测的需要,目前我国这类仪器的应用技术已达到了发达国家的同等水平。我国自行研制生产的原子荧光光谱仪,国外尚无同类仪器,已批量向国外出口。原子荧光光谱仪对Hg、As、Sb、Bi等环境污染元素和Se的测定有很高的灵敏度,可以满足我国环境监测的需要,可以说我国的原子荧光仪器生产和应用技术处于世界领先水平。,三、污水中常见污染物的测定,3.1有机污染物的测定,3.1.1化学需氧量（ChemicalOxygenDemand）,化学需氧量：水样在一定条件下，氧化升水样中还原性物质所消耗的氧化剂的量，以mg/L表示（综合指标）。反映了水中受还原性物质污染的程度。水中还原性物质：有机物、亚硝酸盐、硫化物、亚铁盐等。,测定方法：1）水质化学需氧量的测定重铬酸盐法GB/T11914-19892）高氯废水化学需氧量的测定氯气校正法HJ/T70-2001,三、污水中常见污染物的测定,VS:还原性物质的量,剩余K2Cr2O7,水样：VS,VS:还原性物质,剩余K2Cr2O7,空白：VS,H2SO4介质加热回流2h,计算,原理,取水样20.00mL（原样或经过稀释）于250mL锥形瓶中,HgSO40.4g（消除CL-干扰）,混匀,0.25mol/L（1/6K2Cr2O7）10.00mL,沸石数粒,混匀，接上回流装置,自冷凝管上口加入Ag2SO4-H2SO4溶液30mL,混匀,回流加热2h,冷却,自冷凝管上口加入80mL水于反应液中,取下锥形瓶,加入试亚铁灵指示剂3滴,用硫酸亚铁铵标准溶液滴定，溶液颜色由黄色经蓝绿色变成红褐色即为终点,过程,三、污水中常见污染物的测定,该方法适用于氯离子含量小于1000mg/L的水样,高氯废水中COD的测定氯气校正法的原理,其原理就是水样中未络合而被氧化的那部分氯离子转化为氯气导出，再用氢氧化钠水溶液吸收后，加入碘化钾，用硫酸调节pH约为23，以淀粉为指示剂，用硫代硫酸钠标准滴定溶液，所消耗的硫代硫酸钠的量换算成消耗氧的质量浓度，即为氯离子的校正值，表观COD与氯离子校正值之差，即为所测水样的真实COD值。为此其需要一个回流吸收装置。,三、污水中常见污染物的测定,高氯废水COD测定装置,三、污水中常见污染物的测定,高氯废水中COD的测定氯气校正法的计算式,表观氯离子校正值,式中：c1-硫酸亚铵标准滴定溶液的浓度，mol/L；c2-硫代硫酸钠标准滴定溶液的浓度，mol/L；V1-空白试验所消耗的硫酸亚铁铵标准溶液的体积，ml;V2-试样测定所消耗的硫酸亚铁铵标准溶液的体积，ml；V3-吸收液测定所消耗的硫代硫酸钠标准溶液的体积，ml；V0-试样的体积，ml；8000-1/4O2的摩尔质量以mg/L为单位的换算值。,三、污水中常见污染物的测定,本方法适用于氯离子含量小于20000mg/L的水样,3.1.2生化需氧量(BiologicalOxygenDemand),生化需氧量：指在有溶解氧的条件下，好氧微生物在分解水中有机物的生物化学氧化过程中所消耗的溶解氧量。有机物在微生物作用下好氧分解大体上分两个阶段：第一阶段称为含碳物质氧化阶段，主要是含碳有机物氧化为二氧化碳和水。第二阶段称为硝化阶段，主要是含氮有机化合物在硝化菌的作用下分解为亚硝酸盐和硝酸盐。对生活污水及性质与其接近的工业废水，硝化阶段大约在57日以后才显著进行，故BOD5方法测定BOD值一般是不包括硝化阶段的。,三、污水中常见污染物的测定,测定方法：水质五日生化需氧量（BOD5）的测定稀释与接种法HJ/T505-2009,大多数水样，尤其是废水样品的BOD5测定需采用稀释与接种法。稀释的目的是降低废水中有机物的浓度，保证在五天培养过程中有充足的溶解氧。接种是为水样提供足够的微生物。根据培养前后溶解氧的变化，并考虑到水样的稀释比，即可求得水样的五日生化需氧量。具体测定步骤见下页：,三、污水中常见污染物的测定,稀释水的配制曝气使溶解氧含量接近饱和；磷酸盐调节pH值为7.2；加入钙镁铁、氮磷钾等微量营养元素；不接种稀释水的BOD5不能超过0.2mg/L。,稀释倍数的确定稀释的程度应使五天培养中所消耗的溶解氧大于2mg/L，而剩余溶解氧在1mg/L以上。在此前提条件下，稀释倍数可以估算，也可以依据经验值法来确定。,稀释水的接种一般情况下，生活废水中有足够的微生物，不存在接种的问题。而工业废水，尤其是一些有毒工业废水，微生物含量甚微，往往需要接种才能测定BOD5。接种的目的是把能够分解有机物的微生物菌种引入废水水样中。,三、污水中常见污染物的测定,水样BOD5的计算BOD5（mg/L）(C1-C2)(B1-B2)f1/f2C1稀释水样在培养前的溶解氧浓度（mg/L）；C2稀释水样在培养后的溶解氧浓度（mg/L）；B1稀释水在培养前的溶解氧浓度（mg/L）；B2稀释水在培养后的溶解氧浓度（mg/L）；f1稀释水在培养液中所占比例；f2水样在培养液中所占比例。,三、污水中常见污染物的测定,BOD测定的环境意义BOD是一个能反映废水中可生物氧化的有机物数量的指标。根据废水的BOD5/COD比值，可以评价废水的可生化性以及是否可以采用生化法处理等。通常情况下，若该比值大于0.3，认为此种废水适宜采用生化处理方法；若该比值小于0.3，说明废水中不可生物降解的有机物较多，需寻求其他处理途径。,三、污水中常见污染物的测定,3.2金属化合物的测定3.2.1常见金属化合物的种类及危害种类：水体中的金属元素有些是人体健康必须的常量元素和微量元素，但有些是有害于人体健康的，如汞、镉、铬、铅、铜、锌、镍、钡、钒、砷等。受“三废”污染的地表水和工业废水中有害金属化合物的含量往往明显增加。危害：有害金属侵入人的肌体后，将会使某些酶失去活性而出现不同程度的中毒症状。其毒性大小与金属种类、理化性质、浓度及存在的价态和形态有关。,三、污水中常见污染物的测定,汞及其化合物有强烈毒性，易被吸收和蓄积。天然水中含汞量少于0.1g/L。我国饮用水卫生标准规定汞浓度为0.001mg/L。汞的测定方法有双硫腙比色法、冷原子吸收法、原子荧光法等。,镉中毒产生呕吐、头痛、肺气肿、肝、肾病等症状。海水中镉浓度在0.1g/L以下，土壤在1g/kg以下。溶于水中的镉易被人体吸收，必须严格控制饮水中镉含量。我国饮用水卫生标准规定镉浓度小于0.005mg/L。,镉中毒的人,三、污水中常见污染物的测定,3.2.2常用金属测定方法：测定水体中金属元素广泛采用的方法有分光光度法、原子吸收分光光度法、阳极溶出伏安法及容量法。通常光谱法测定又可分为发射光谱和吸收光谱。,三、污水中常见污染物的测定,发射光谱:构成物质的分子、原子或离子热、电或化学等能激发所产生的光谱。吸收光谱:物质吸收光源辐射所产生的光谱。,3.2.3原子吸收分光光度法原理原子光激发过程可表示为：式中，h为普朗克常数，v为光的频率。电子从基态跃迁到激发态（通常指第一激发态，j1）所产生的吸收谱线和从该激发态跃迁回基态所辐射的谱线，分别称为该元素原子的共振吸收线和共振发射线，简称共振线。,原子的能级状态,三、污水中常见污染物的测定,当电子在两个能级之间发生跃迁时，所吸收或释放的能量必需等于两个能级的能量之差，即：c为光速，为光谱的波长。共振线是所有谱线中最灵敏的。,基态元素原子蒸气吸收信号共振线,三、污水中常见污染物的测定,原子化技术分类：火焰原子化和非火焰原子化；非火焰原子化包括，电热原子化、氢化物发生并原子化、冷原子化等。,三、污水中常见污染物的测定,原子吸收分光光度计原理示意,三、污水中常见污染物的测定,石墨管构造,三、污水中常见污染物的测定,PSD石墨炉自动进样器,定量依据定量基础是朗伯比耳定律，即原子蒸气对特征波长的光的吸收符合下列关系式：Alog=KLN式中，A为吸光度，I0为入射光强，I为透过光强，K为原子吸收系数，L为基态原子蒸气的宽度，N为基态原子的数目。在一定实验条件下，K和L是常数，A与被测元素的浓度成正比，即：AkCk常数C待测元素在溶液中的浓度,三、污水中常见污染物的测定,外标法,定量方法原子吸收光谱分析的定量方法有标准曲线法、标准加入法和内标法。,三、污水中常见污染物的测定,4.1油田现有污水现状中原油田用水量数据如下所示：（统计基准年2009年）,四、油田污水产生情况及我站现有监测现状,中原油田污水中各类污染物占比情况如下图：,四、油田污水产生情况及我站现有监测现状,中原油田各生产部门产生污水情况一览表（基准年2009年）,四、油田污水产生情况及我站现