污水废水质量水质检测监测分析实验方法

污水质量检测方法污水质量检测方法水质监测就是水体质量检测，而水体不仅包括水，而且还包括水中共存的悬浮物、底质和水生生物等。因此，水质监测及评价应该包括水相(水、水溶液)、固相(悬浮物、底质)和生物相，才能得出全面、正确的结论。一、 水质检测的对象和目的1、水质监测的对象水质监测可分为水环境现状监测和水污染源监测对它们的监测可概括为以下几个方面：A、对进入江、河、湖、库、海洋等地表水体的污染物质及渗透到地下水中的污染物质进行经常性监测，掌握水质现状及发展趋势。B、对生产过程、生活设施及其他排放源排放的各类污水进行监视性监测，为污染源管理和排污收费提供依据。2、监测的目的：A、环境保护：判断水体质量是否符合国家制订的水体质量标准，并且提供环保依据。B、规划计划：对天然水进行监测，确定建厂、建区的工程方案。C、评价水处理设施的处理效果。D、科学研究：在水处理技术、水质监测方法等研究中，对新工艺、新方法作出评价。E、积累资料：为水质标准的制订和修改提供资料。3、按照水质污染物的性质可将水体污染分为化学性污染、物理性污染和生物污染三大方面。A、化学性污染：各种矿农企业排出的污水。污染物有无机酸、碱、盐、无机有毒物质Hg、Pb、Cd、Cr、氟化物、氰化物、砷化物。有机有毒物质：有机农药、多环芳烃、酚类等，耗氧物质(蛋白、脂肪、木质素等)，氮磷营养物质、油类等。B、物理性污染：悬浮物(影响水质外观、妨碍植物光合作用等)、热污染(提高水温、降低溶解氧)、放射性物质。C、生物性污染：由生活污水，特别是医院污水、工业污水带入的一些病原微生物，如伤寒、霍乱、细菌性痢疾、各种病毒、寄生虫。4、正确选择监测分析方法是获得准确结果的关键因素之一。选择方法时遵循的原则是：灵敏度高、方法成熟、操作简便、易于普及、抗干扰强。具体有以下三种方法：A、国家标准分析方法：是一些比较经典、准确度高的方法是环境污染纠纷仲裁方法，也是用于评价其他分析方法的基准方法。B、统一分析方法：有些项目的监测方法尚不够成熟，但又急需测定，因此经过研究作为统一方法推广，在使用中积累经验不断完善，为上升为国家标准创造条件。C、等效方法：与1、2类方法的灵敏度、准确度具有可比性的分析方法。二、污水检测方案的制订1、收集资料A、水体的水文、气候、地质和地貌资料。B、水体沿岸城市分布、工业布局、污染源及其排污情况、城市给排水情况等。C、水体沿岸的饮用水源分布和重点水源保护区等。D、历年水质监测资料。2、监测断面和采样点的设置(1)监测断面的设置原则应在水质、水量发生变化及水体不同用途的功能区处设置监测断面:A、大量污水排入河流的居民区、工业区上下游;B、湖泊、水库的主要出入口;C、饮用水源区;D、入海河流的河口处、较大支流汇合口上游和汇合后与干流混合处;(2)采样时间和采样频率的确定A、饮用水源地全年采样监测12次，采样时间根据具体情况选定。B、对于较大水系干流和中、小河流，全年采样监测次数不少于6次。采样时间为丰水期、枯水期和平水期，每期采样两次。C、流经城市或工业区，污染较重的河流，游览水域，全年采样监测不少于12次。采样时间为每月一次或视具体情况选定。(3)湖泊、水库采样点布设对不同类型的湖泊、水库应区别对待。为此，首先判断湖、库的河 流数量，水体的径流量、季节变化及动态变化，沿岸污染源分布及污染物扩散与自净规律、生态环境特点等。然后按照前面讲的设置原则确定监测断面的位置：A、在进出湖泊、水库的河流汇合处分别设置监测断面。B、以各功能区(如城市和工厂的排污口、饮用水源、风景游览 区、排灌站等)为中心，在其辐射线上弧形设置监测断面。C、在湖库中心，深、浅水区，滞流区，不同鱼类的回游产卵区，水生生物经济区等设置监测断面。三、水样的采集、保存和预处理1、水样的采集采样前的准备(1)容器准备 容器的选择原则：水样不溶于容器、容器材质不吸附水样中某些组分、水样与容器不发生直接化学反应、避开物质的“相似相溶”原理。(2)采样器的准备：选择合适的采样器、冲洗干净(三洗)2、采样方法和采样器A、采样方法：船只采样、桥梁采样、涉水采样、索道采样B、采样器：水桶、单层采样器、急流采水器、双层溶解气体采样器C、水样的类型：瞬时水样、混合水样、综合水样工业污水的采集污水污染源一般经管道或渠、沟排放，截面积比较小，不需设置断面，而直接确定采样点位。(1)在车间或车间设备污水排放口设置采样点监测第一类污染物。这类污染物主要有汞、镉、砷、铅，六价铬有机氯化合物和强致癌物质等。(2)在工厂污水总排放口布设采样点监测二类污染物。这类污染物主要有悬浮物、硫化物、挥发酚、氰化物、有机磷化合物、石油类、铜、锌、氟、硝基苯类、苯胺类等。(3)已有污水处理设施的工厂，在处理设施的进出口布设采样点。地下水的采集地下水监测以浅层地下水(又称潜水)为主，应尽可能利用各水文地质单元中原有的水井(包括机井)。还可对深层地下水(也称承压水)的各层水质进行监测。A、背景值监测点的设置：背景值采样点应设在污染区的外围不受或少受污染的地方。对于新开发区，应在引入污染源之前设立背景值监测点。B、监测井的布设：对于工业区和重点污染源所在地的监测井(点)布设，主要根据污染物在地下水中的扩散形式确定。例如，渗坑、渗井和堆渣区的污染物在含水层渗透性较大的地区易造成条带状污染;污灌区、污养区及缺乏卫生设施的居民的污水渗透到地下易造成块状污染，此时监测井(点)应设在地下水流向的平行和垂直方向上，以监测污染物在两个方向上的扩散程度。一般监测井在液面下0.30.5m处采样。若有多含水层分布，可按具体情况分层采样。3、流量的测定A、流速仪法：对于水深大于0.05m，流速大于0.015m/s的河、渠，可用流速仪测定水流速度，然后按 Q=V?SB、浮标法：选一平直河段，测量该河段2m间距内水流横断面的面积，求出平均横断面积。在上游投入浮标，测量浮标流经河段(L)所需时间，重复测定几次，求出所需时间的平均值(t)，计算出流速，再按Q=60V?S计算出流量。C、堰板法：用三角形或柜形、梯形堰板拦住水流，形成溢流堰，测量堰板前后水头和水位，计算流量。4、水样的运输和保存A、水样在运输过程中不应有损失和丢失，要包装好，贴上标签、密封好。B、储存水样的容器可能吸附、玷污水样，因此，要选择性能稳定、杂质含量低的材料作容器，常用的有硼硅玻璃、石英、聚乙烯、聚四氟乙烯，最常用的是硼硅玻璃、聚乙烯瓶。C、运输过程要求尽快，常用监测车、汽车、船，甚至飞机。(1)、水样的运输水样采集后，原则上要尽快分析。因为水样离开水源后，原来的平衡可能遭到破坏，在各种物理、化学和微生物作用下使样品的成分发生变化。样品分析越快越好。有些项目如pH、电导率、水温等还要求现场测定。但由于各种条件的限制(如仪器、场地等)，往往只有少数项目可以在现场进行，大多数项目仍需送往实验室内分析测定，有时因人力、时间不足，还需将水样在实验室放置一段时间后才能测定。所以水样有运输和保存的问题。(2)、水样的保存水样保存期的长短取决于水样的性质、测定要求和保存条件，未经任何处理的水样最长保存时间大致为：清洁水： 72小时(3天)轻度污染： 48小时(2天)严重污染水： 12小时(半天)冷藏冷冻法：温度小于5度，有的需要深度冷藏。加化学试剂：可以在采样后立即加入化学试剂，也可以事先加到容器中。控制pH：最常用的是加酸，它能大大抑制和防止微生物的徐宁和沉淀，减少容器表面地的吸附。多使pH2。四、物理性质的检验1、水温：可用温度计来测定，最普遍的温度计有水银温度计，在一些特殊的场合如深层水的温度测定也可以选用颠倒温度计，颠倒温度计一般装在采水器上，由主温表和副温表组成，主温表观测水温，副温表观测气温，已校正因环境温度改变而引起的主温表读数的变化，测试时随采水器伸入预定深度，放置57min，提出、读数。2、浊度：所谓浊度是指水的混浊程度。水的浊度是由于水中含有泥沙、粘土、有机物、浮游生物、微生物等悬浮物质引起的。水中所含的杂质中，除呈溶解状态的分子、离子和其他粒子外，其它全部物质都是使水呈混浊的原因，混浊度是水样对光线散射和吸收所产生的一种光学现象。饮用水的浊度不仅影响水的外观，更重要的是产生混浊的物质中容易隐藏病原微生物，因此，饮用水的水质对浊度有严格要求(30，特殊情况50)。某些工业用水也不能太混浊，如冷却水浊度太高易堵塞冷凝器和管道。地面水浊度太高，有些是由于泥沙造成的，如黄河水浊度可达几十克/升，通常称之为高浊度水。但有的也可能是由工业污染造成的。因此，在选择给水水源时必须测浊度。浊度的测定方法有以下几种：目视比浊法：将水样与硅藻土(或白陶土)制成的浊度标准也进行比较。 定义1mg一定粒度(150目)的硅藻土在1升蒸馏水中所形成的混浊度为10，配成一系列的标准来对比。分光光度法：将硫酸肼与六次甲基四胺聚合物形成白色的高分子聚合物，以此作为参比浊度液，用3cm比色皿在660nm处测吸光度，配成标准系列并与水样进行比较。浊度仪法：浊度仪是通过测量水样对一定波长光的透射或散射强度而实现浊度测定的专用仪器，有透射光式浊度仪、散射光式浊度仪和透射光散射光式浊度仪。3、色度水的色度往往是由于水中融入的各种腐殖质、各种有机物及无机杂质所引起的，另外，工业污水也可引起水的色度。水色分为真色和表色。简单说表色是可以去除的，是由于水中悬浮物质引起的，真色则是溶解性物质引起的，水样的色度是指真色，即去除了悬浮物质后水显的颜色。无论是饮用水还是工业用水都不希望有颜色，因此，色度是衡量水质好外的重要指标。A、铂钴比色法：用氯铂酸钾和氯化钴的混合液作为标准溶液，规定1升蒸馏水中1mg氯铂酸离子形式存在的铂和0.5mg钴离子所形成的颜色为10。测量时用目视比色法。若水样混浊，可放置澄清或离心澄清后目视比色，但不能用滤纸过滤。该法适用于较清洁地面水及地下水(带黄色调)，不适用于污染严重的工业污水。B、稀释倍数法：该方法适用于受污染的地面水和工业污水颜色测定。取一定量的污水样品置于100mL或50mL比色管中，用蒸馏水反复稀释到刚好看不到颜色为止(和蒸馏水一样颜色)，稀释水的倍数为水样的色度，单位为倍。4、臭味臭味是检验源水和处理水中水质必测项目之一，可追踪污染源和判断水处理效果。臭味来源于生活污水和工业污水中的污染物、天然物质的分解或微生物的活动。无臭无味的水虽然不能保证不含污染物，但有利于使用者对水质的信任，也是人类对水的美学评价的感官指标。其主要测定方法有定性描述法和阈值法。5、残渣水中的残渣分为，总残渣、可滤残渣和不可滤残渣三种。它们是表征 水中溶解性物质和不溶解性物质含量的指标。总残渣：总残渣是水或污水样在一定的温度下蒸发、烘干后剩余的物质，包括不可滤残渣和可滤滤残渣。可滤残渣(含盐量)：可滤残渣量是指将过滤后的水样放在称至恒重的蒸发皿内蒸干，再在一定温度下恒重所增加的重量。不可滤残渣悬浮物(SS)：将经过滤后留在滤纸上的物质，在103105烘箱内烘至恒重6、电导率电导率是常用于推测水中各种离子总浓度或含盐量的一个指标。常用微西门子/厘米(?S/cm)作单位。水的纯度不同，其电导率值也不相同。电导率是监测水体被无机盐污染情况的水质指标之一。7、浊度浊度(turbidity)是由于水中含有泥沙、粘土、有机物、无机物、生物、微生物的悬浮体造成的。浊度的测定方法主要有分光光度法(适用于高浊度水)、浊度计测定法(利用浑浊液对光的散射原理而制成)和目视比色法(适用于低浊度水)等，同时可以查看中国污水处理工程网更多关于污水检测的技术文档。五、无机物的监测(一)、金属化合物的测定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，有些是有害于人体健康的，如汞、镉、铬、铅、砷、铜、锌、镍、钡、钒等。受“三废”污染的地面水和工业污水中有害金属化合物的含量往往明显增加。有害物质侵入人体的肌体后，将会使某些酶失去活性而使人体出现不同程度的中毒症状。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、容量法。1、汞的测定：汞及其化合物属于剧毒物质，无机盐中以氯化汞毒性最大，有机汞以甲基汞、乙基汞毒性最大。汞是唯一一个常温下呈液态的金属，易挥发进入人体呼吸道，亦可为皮肤吸收，造成汞中毒。水体中的微量汞可经食物链成百万倍的富集，引发“水俣病”。天然水中含汞极少，一般不超过0.1g/L。我国饮用水标准限值为0.001mg/L。汞的最低检出浓度为2g/L，测定上限为40g/L。方法适用于工业污水和受汞污染的地面水的监测。测定方法：冷原子吸收法、双硫腙分光光度法2、镉的测定：镉在浓度很低的情况下都具有很强的毒性，可在人体的肝、肾等组织中蓄积，造成各脏器组织的损坏，尤以对肾脏损害最为明显。还可以导致骨质疏松和软化。镉在土壤和岩石中的自然存在，通常情况下与锌及其化合物共存。绝大多数淡水的含镉量低于1g/L，海水中镉的平均浓度为0.15g/L。镉的主要污染源是电镀、采矿、冶炼、染料、电池和化学工业等排放的污水。测定方法：(测定镉、铜、铅、锌等元素时)直接火焰原子吸收分光光度法(适用于污水和受污染的水)萃取或离子交换法富集FAAS(适用于清洁水)石墨炉AAS(适用于清洁水，其测定灵敏度高于前两种方法，但基体干扰较火焰原子化法严重)A、直接吸入FAAS测定镉(铜、铅、锌) 清洁水样可不经预处理直接测定;污染的地面水和污水需用硝酸或硝酸-高氯酸消解，并进行过滤、定容。定量分析方法：标准曲线法、标准加入法测定条件和方法适用浓度范围列于表2-9。B、双硫腙分光光度法原理：方法基于在强碱性介质中，镉离子与双硫腙生成红色螯合物，用三氯甲烷萃取分离后，于518nm处测其吸光度，与标准溶液比较定量。干扰情况：水样中含铅20mg/L、锌30mg/L、铜40mg/L、锰和铁4mg/L，不干扰测定，镁离子浓度达20mg/L时，需多加酒石酸钾钠掩蔽。本方法适用于受镉污染的天然水和污水中镉的测定，测定前应对水样进行消解处理。3、铅的测定铅是可在人体和动植物组织中蓄积的有毒金属，其主要毒性效应是导致贫血、神经机能失调和肾损伤等。铅对水生生物的安全浓度为0.16mg/L。铅的主要污染源是蓄电池、冶炼、五金、机械、涂料和电镀工业等部门的排放污水。测定方法：测定水体中铅的方法与测定镉的方法相同。广泛采用原子吸收分光光度法和双硫腙分光光度法，也可以用阳极溶出伏安法和示波极谱法。双硫腙分光光度法基于在pH8.59.5的氨性柠檬酸盐-氰化物的还原介质中，铅与双硫腙反应生成红色螯合物，用三氯甲烷(或四氯化碳)萃取后于510nm波长处比色测定。测定时，要特别注意器皿、试剂及去离子水是否含痕量铅，这是能否获得准确结果的关键。Bi3+、Sn2+等干扰测定，可预先在pH23时用双硫腙三氯甲烷溶萃取分离。为防止双硫腙被一些氧化物质如Fe3+等氧化，在氨性介质中加入了盐酸羟胺。4、铜的测定铜是人体所必须的微量元素，缺铜会发生贫血、腹泄等病症，但过量摄入铜亦会产生危害。铜对水生生物的危害较大，有人认为铜对鱼类的毒性浓度始于0.002mg/L，但一般认为水体含铜0.01mg/L对鱼类是安全的。铜对水生生物的毒性与其形态有关，游离铜离子的毒性比络合态铜大得多。世界范围内，淡水平均含铜3g/L，海水平均含铜0.25g/L。铜的主要污染源是电镀、冶炼、五金加工、矿山开采、石油化工和化学工业等部门排放的污水。测定方法：二乙氨基二硫代甲酸钠萃取分光光度法、新亚铜灵萃取分光光度法5、铬的测定铬化合物的常见价态有Cr()和Cr() ，受水温、pH值、氧化还原物质、有机物等因素的影响，二者之间可以互相转化。铬的毒性与其存在价态有关。铬的工业污染源主要来自铬矿石加工、金属表面处理、皮革鞣制、印染。照相材料等行业的污水。铬是水质污染控制的一项重要指标。(1)六价铬的测定 在酸性介质中，六价铬与二苯碳酰二肼(DPC)反应，生成紫红色络合物，于540nm波长处进行比色测定。本方法最低检出浓度为0.004mg/L，使用10mm比色皿，测定上限为1mg/L。其测定要点如下：对于清洁水样可直接测定;对于色度不大的水样，可用以丙酮代替显色剂的空白水样 作参比测定;对于浑浊、色度较深的水样，以氢氧化锌做共沉淀剂，调节溶液pH至89，此时Cr3+、Fe3+、Cu2+均形成沉淀被过滤除去;存在亚硫酸盐、二价铁等还原性物质和次氯酸盐等氧化性物质时，也应采取相应消除干扰措施。(2)总铬的测定 在酸性溶液中，首先，将水样中的三价铬用高锰酸钾氧化成六价铬，过量的高锰酸钾用亚硝酸钠分解，过量的亚硝酸钠用尿素分解;然后，加入二苯碳酰肼显色，于540nm处进行分光光度测定。其最低检出浓度同六价铬。清洁地面水可直接用高锰酸钾氧化后测定;水样中含大量有机物时，用硝酸-硫酸消解。硫酸亚铁铵滴定法：本法适用于总铬浓度大于Img/L的污水。其原理为在酸性介质中，以银盐作催化剂，用过硫酸铵将三价铬氧化成六价铬。加少量氯化钠并煮沸，除去过量的过硫酸铵和反应中产生的氯气。以苯基代邻氨基苯甲酸作指示剂，用硫酸亚铁铵标准溶液滴定，至溶液呈亮绿色。(二)、非金属无机物的测定1、PH值的测定pH是常用的水质指标之一，反映水的酸碱性的强弱。A、pH=-logH+活度与浓度：考虑离子强度影响B、水的离子积Kw=H+OH-=1x10-14 (25时)C、天然水的pH二氧化碳、重碳酸盐、碳酸盐平衡系统4.58.5pH值的测定方法A、电位测定法pH计构成：溶液中的指示电极(玻璃电极)和参比电极(饱和甘汞电极)构成电池原理：能斯特方程 E=E0+0.059logH+=E0-0.059pH标准溶液校准磷酸二氢钾+磷酸氢二钠 温度补偿精度：0.1pH单位B、比色测定法利用常用pH指示剂pH试纸2、溶解氧的测定(1)影响气体在水中溶解度的因素? 气体性质： 与水反应的程度越大，溶解度越大 溶解度增大：氧气、氮气、氢气二氧化碳、二氧化硫、硫化氢氨? 气体的分压? 温度-温度升高，溶解度下降? 其它杂质，如对氧：清水100%，生活污水95%，海水82%(2)水中溶解气体的来源? 空气的溶入空气中的氮气78%、氧气21%在水中都有一定的溶解度? 水中有机物质的分解二氧化碳-主要分解产物，一部分以气态溶于水中，一部分变成碳酸盐和重碳酸盐氨-含氮物质的分解产物。pH升高时有气态氨硫化氢和甲烷-厌氧分解产物? 水生生物的新陈代谢-藻类呼吸作用：氧气和二氧化碳DO测定意义 水的类型 DO值 地表水 清洁水 DO接近饱和 含大量藻类水体 DO过饱和(光合作用) 受污染水体 DO小于饱和值(微生物氧化好氧) 地下水 一般较小,深层为0 (3)溶解氧水样的采集A、碘量法原理：氧在碱性溶液中使二价锰氧化成四价锰，而四价锰在酸溶液中使I-氧化成I2，释放出来的碘量=水中的溶解氧量，碘用Na2S2O3测定。普通法适用于比较清洁的水;叠氮化钠修正法用于消除亚硝酸盐的干扰;高锰酸盐修正法用于消除亚硝酸盐、铁及有机物的干扰;B、溶解氧电极法原理：将两个金属电极浸没在一个电解质溶液中，电极和电解质溶液装在一个用氧半透膜(仅氧和其它一些气体可以通过)包围的容器内。当外加电压时，产生电极反应产生一个扩散电流。该扩散电流在一定温度下与水中氧的浓度成正比。优点：干扰少易于现场测定和深水测定易于自动连续测定(4)注意事项 避免和空气接触、避免搅动用溶解氧瓶，磨口塞、装满，不留气泡河、湖、水池取水，专用取样器最好现场测定，避免生物活动引起DO变化保存样品于暗处，在6小时内测定。3、含氮化物的测定氮的形态：氨氮(包括游离氨、离子氨)、亚硝酸盐氮、硝酸盐氮、有机氮、总氮。前四种之间通过生物化学作用可以相互转化测定各种形态的含氮化合物，有助于评价水体被污染和自净状况。(1)氨氮 生活污水中含氮有机物受微生物作用分解焦化、合成氨等工业污水、农田排水测定方法：1)纳氏试剂分光光度法HgI2和KI的强碱溶液(纳氏试剂)与氨作用生成黄棕色胶态化合物，410-425nm测定2)水杨