水质监测技术ppt课件

1、污水化验一般知识,国家环保总局宣传教育中心 环境污染治理设施运行培训 污废水处理工培训班,第一章 实验室基础知识 第二章 溶液的配制与标定 第三章 常规水质分析方法 第四章 误差及数据处理,第一章 实验室基础知识,一）玻璃器皿的洗涤,一般器皿的洗涤：自来水冲洗1至2遍，洗去灰尘和可溶性物质，用合适的毛刷蘸洗涤剂刷洗，用自来水冲净，擦干外壁，观察内壁，若不挂水珠，表示洗净，用少量蒸馏水分多次涮洗，洗去所沾的自来水后，即可使用,特殊器皿的洗涤：用上述方法不能洗净的器皿或不便刷洗的器皿（比色皿、称量瓶），可根据污物的性质，选用相宜的洗液浸泡洗涤。用洗液洗涤后，仍需用自来水冲洗，洗去洗液，再用蒸馏水涮

2、洗，除尽自来水,玻璃器皿的干燥：不急用的，可倒置控去水分，晾干备用。要求无水的器皿应置于110烘箱中烘干。急等用的可用吹风机吹干,二）药品称量,根据称量的精确度选择天平，最小读数在0.1g以下的用电子分析天平，其余用托盘天平,普通托盘天平的使用,电子天平的使用,三）试剂配制的注意事项,浓酸、浓碱的配制,四）溶液量取,确定量取的量与精度（量筒、移液管、滴定管、烧杯、容量瓶、滴管,容量瓶的使用,量筒的使用,五）过滤,玻璃漏斗过滤,真空抽滤系统,六）高压消解,七）烘干箱、干燥器的使用,八）冷凝回流,九）恒温水浴,十）滴定管的使用,用前检验滴定管是否堵塞或漏水。 洗涤和润洗 使用,十一）其他器皿的名称

3、、基本用途,吸收管、比色管、表面皿、坩埚、坩埚钳、蒸发皿、锥形瓶等等,十二)空白试验与平行样,空白试验：用蒸馏水代替样品，用同样的方法进行试验。用于检查试剂或蒸馏水中是否含被测组分，称背景值或空白值，应扣除，背景值太大，应查明原因，修正后再重新测定。 平行样：在同一条件下用同一种方法对同一样品进行双份或多份平行样测定，以测定值的平均值作为分析结果。平等测定的次数越多，平均值越接近真值,第二章 溶液的配制与标定,溶液的基本知识 常用溶液的配制 标准溶液的配制与标定,一、溶液的基本知识,溶液浓度表示 : 质量质量百分比浓度 质量体积百分比浓度 体积体积百分比浓度 体积比浓度 摩尔浓度,二、常用溶液

4、的配制,准确称取适量药品，按方法要求在烧杯中溶解，边溶边搅拌 转移到容量瓶中，定容、摇匀 将容量瓶中试剂倒入相应的试剂瓶中存放 标签,三、标准溶液的配制与标定 标准溶液的配制： 直接配制： 基准物质：纯度高，99.9 组成与化学式符合 性质稳定 (碳酸钠、碳酸氢钠、碳酸氢钾、 草酸钠、重铬酸钾、等） 间接配制： 标准溶液的标定：用基准物标定； 用已知浓度的标液标定,基准试剂的量取,标准溶液是一种已知准确浓度的溶液，用于直接配制或标定标准溶液的物质称基准试剂，基准试剂纯度高、组成恒定且性质稳定。 先要用少量溶液润洗烧杯，然后取适量溶液于烧杯中，用刻度吸管量取。只准倾出，不准吸出；用后弃之，不得还

5、瓶。倾出试剂时，标签应朝上，以免损坏,第三章 常规水质分析方法,重量分析 容量分析 比色分析,重量分析,将被测物质以沉淀的形式析出，经过过滤、洗涤或烘干、灼烧、称重，进而换算得到被测物质的含量。例：悬浮物、总固体、溶解性固体等。 一、基本操作 过滤：常压过滤 减压过滤（抽滤） 干燥 称重,真空抽滤装置,二、常规的重量法分析项目 总固体（总残渣） 103105烘干的总残渣（悬浮物质溶解物质） 溶解性固体 经过滤后水样放在称至恒重的蒸发皿内蒸干，然后在103105烘至恒重，增加的重量为总可滤残渣。 悬浮物（SS） 用滤膜过滤水样，经103105烘干后得到总不可滤残渣含量,混合液悬浮固体（MLSS）

6、 是指曝气池中1L活性污泥混合液中悬浮物的重量，单位mg/L或g/L。污泥浓度从表观上反映了活性污泥数量的多少。 氧化沟系统的MLSS一般控制在2000-6000mg/L,预热电子天平,滤纸烘干、冷却,滤纸称重,M纸,过程,真空抽滤系统,真空泵,缓冲瓶,抽滤瓶,取样,铺滤纸,抽滤,样品烘干,样品冷却,样品称重,103-105 2h,M纸+SS,结果表达,二)容量分析 化学需氧量(COD) 生化需氧量(BOD5) 溶解氧(DO,化学需氧量(COD) 是指在强酸并加热条件下，用重铬酸钾作为强氧化剂处理水样时所消耗氧化剂的量，以氧的mg/L来表示. 化学需氧量反映了水中受还原性物质污染的程度，水中还

7、原性物质包括有机物、亚硝酸盐、亚铁盐、硫化物等。水被有机物污染是很普遍的，因此化学需氧量也作为有机物相对含量的指标之一，但只能反映能被氧化的有机物污染，不能反映多环芳烃、PCB、二恶英类等的污染状况。CODCr是我国实施排放总量控制的指标之一,影响化学需氧量测定的因素 水样的化学需氧量，可受加入氧化剂的种类及浓度、反应溶液的酸度、反应温度和时间，水样中的氯离子以及催化剂的有无而获得不同的结果。因此，化学需氧量亦是一个条件性指标，必须严格按操作步骤进行,方法的适用范围 用0.25mol/L浓度的重铬酸钾溶液可测定大于50mg/L 的COD值。用0.025mol/L浓度的重铬酸钾溶液可测定5-50

8、mg/L的COD值，但准确度较差,原理 在强酸性溶液中，一定量的重铬酸钾氧化水样中还原性物质，过量的重铬酸钾以试亚铁灵作指示剂、用硫酸亚铁铵溶液回滴。根据用量算出水样中还原性物质消耗氧的量。 重铬酸钾与有机物的反应： 2Cr2O72-16H+3C(代表有机物) 4Cr3+CO2 过量的重铬酸钾以亚铁灵为指示剂，以硫酸亚铁铵溶液回滴发生的反应： Cr2O72-14H+6Fe2+ 2Cr3+6Fe3+7H2O,步骤 取水样：20.00ml 加药：加入玻璃珠、硫酸汞、重铬酸钾、 硫酸硫酸银等,加热回流：180、2h,滴定：用硫酸亚铁铵标准溶液滴定过量的重铬酸钾，记录硫酸亚铁铵标准溶液的用量,空白实验

9、：用20.00ml蒸馏水代替水样按同样操作步骤作空白实验,标定硫酸亚铁铵: 标定方法：准确吸取10.00ml重铬酸钾标准溶液于500ml锥形瓶中，加水稀释至110ml左右，缓慢加入30ml浓硫酸，混匀。冷却后，加入3滴试亚铁灵指示液（约0.15ml )，用硫酸亚铁铵溶液滴定，溶液的颜色由黄色经蓝绿色至红褐色即为终点。 C(NH4)2Fe(SO4)2= 式中,c硫酸亚铁铵标准溶液的浓 度(mol/L)； V硫酸亚铁铵标准滴定溶液的用量(ml,数据处理 CODcr(O2，mg/L)= ,式中： c硫酸亚铁铵标准溶液的浓度(mol/L) V0滴定空白时硫酸亚铁铵标准溶液用量(ml) V1滴定水样时硫

10、酸亚铁铵标准溶液用量(ml) V水样的体积(ml) 8氧( 1/2 O)摩尔质量(g/mol) COD去除率,溶解氧,通过测定DO判断水体是否受到污染 是活性污泥处理系统的重要监控指标 为测定BOD5打基础,测定方法的选择,碘量法 修正法碘量法 膜电极法,清洁水可直接采用碘量法测定,测定方法的选择,碘量法 修正法碘量法 膜电极法,测定方法的选择,碘量法 修正法碘量法 膜电极法,根据分子氧透过薄膜的扩散速率来测定水中溶解氧。方法简便、快速，干扰少，可用于现场测定,溶解氧测定仪,碘量法原理,白色沉淀,棕色沉淀,步骤,1、取样 水样常采集到溶解氧瓶中 ，注意不要在瓶中留有气泡,步骤,1、取样 水样常

11、采集到溶解氧瓶中 ，注意不要在瓶中留有气泡,2、固定 将吸管插入液面下，加入1ml硫酸锰溶液、2ml碱性碘化钾溶液，盖好瓶塞，颠倒混合数次，静置。待棕色沉淀物降至瓶内一半时，再颠倒混合一次，待沉淀物下降到瓶底。一般在取样现场固定,3、析出碘 轻轻打开瓶塞,立即用吸管插入液面下加入2.0 ml硫酸.小心盖好瓶塞,颠倒混合摇匀至沉淀物全部溶解为止,放置暗处5min。 4、滴定 吸取100.0ml上述溶液于250ml锥形瓶中用硫代硫酸钠溶液滴定至溶液呈淡黄色,加入1ml淀粉溶液,继续滴定至蓝色刚好褪去为止，记录硫代硫酸钠溶液用量,5、计算 式中: M硫代硫酸钠溶液浓度（mol/L）； V滴定时消耗硫

12、代硫酸钠溶液体积(ml,叠氮化钠修正法 水样中含有亚硝酸盐会干扰碘量法测定溶解氧，可用叠氮化钠将亚硝酸盐分解后再用碘量法测定。分解亚硝酸盐的反应如下： 2NaN3H2SO42HN3+Na2SO4 HNO2NH3N2ON2H2O 亚硝酸盐主要存在于经生化处理的废水和河水中，它能与碘化钾作用释放出游离碘而产生正干扰，2HNO22KI H2SO4 K2SO42 H2O N2O2I2 如果反应到此为止，引入误差尚不大；但当水样和空气接触时，新溶入的氧将和N2O2 作用，再形成亚硝酸盐：2 N2O2 2 H2O O24 HNO2 如此循环,不断地释放出碘,将会引入相当大的误差.当水样中三价铁离子含量较高

13、时,干扰测定,可加入氟化钾或用磷酸代替硫酸酸化来消除,步骤 如水样中含有Fe3干扰测定，在水样采集后，用吸管插入液面以下加入1ml40氟化钾溶液， 1ml硫酸锰溶液和2ml碱性碘化钾叠氮化钾溶液，盖好瓶盖，混匀,6、标定硫代硫酸钠,硫代硫酸钠不稳定，在放置过程中Na2S2O3浓度会发生改变，故每次用时应进行标定，以确定其当前浓度,6、标定硫代硫酸钠 250ml碘量瓶 + 100ml蒸馏水 + 1g KI + 10.00ml，0.025mol/l重铬酸钾 5ml（15）硫酸 用Na2S2O3滴定到淡黄色 1ml淀粉溶液 继续滴定至蓝色刚好褪去为止，记录硫代硫酸钠溶液用量,摇匀，放置暗处5min,

14、计算： 式中,V滴定时消耗硫代硫酸钠溶液体积(ml,生活污水与工业废水中含有大量各类有机物.当其污染水域后,这些有机物在水体中分解时要消耗大量溶解氧,从而破坏水体中氧的平衡，使水质恶化.水体因缺氧造成鱼类及其它水生物的死亡。 水体中所含的有机物成分复杂,难以一一测定其成分.人们常常利用水中有机物在一定条件下所消耗的氧,来间接表示水体中有机物的含量,生化需氧量即属于这类的一个重要指标,生化需氧量(BOD5,稀释接种法(生化需氧量的经典测定方法) 差压法,稀 释 接 种 法,原理 生化需氧量是指在规定条件下,微生物分解存在水中的某些可氧化物质、特别是有机物所进行的生物化学过程中消耗溶解氧的量.此生

15、物氧化全过程进行的时间很长，如在20培养时,完成此过程需100多天。目前国内外普遍规定于201培养5d,分别测定样品培养前后的溶解氧,二者之差即为BOD5值，以氧的毫克/升（mg/L）表示,步骤 1、水样的预处理 (1)水样的pH值若超出6.57.5范围时，可用盐酸或氢氧化钠稀溶液调节pH近于7，但用量不要超过水样体积的0.5%。若水样的酸度或碱度很高，可改用高浓度的碱液或酸液进行中和。 (2)水样中含有铜、铅、锌、镉、铬、砷、氰等有毒物质时，可使用经驯化的微生物接种液的稀释水进行稀释，或提高稀释倍数以减少毒物的浓度,3）含有少量游离氯的水样，一般放置12h，游离氯即可消失。对于游离氯在短时间

16、不能消散的水样，可加入亚硫酸钠溶液以去除。其加入量由下述方法决定。 取已中和好的水样100ml，加入1+1乙酸10ml，10%（m/V）碘化钾溶液1ml，混匀。以淀粉溶液为指示剂，用亚硫酸钠溶液滴定游离碘。由亚硫酸钠溶液消耗的体积，计算出水样中应加亚硫酸钠溶液的量,4）从水温较低的水域或富营养化的湖泊中采集的水样，可遇到含有过饱和溶解氧，此时应将水样迅速升温至20左右，在不使满瓶的情况下，充分振摇，并时时开塞放气，以赶出过饱和的溶解氧。 从水温较高的水域或废水排放口取得的水样，则应迅速使其冷却至20左右，并充分振摇，使与空气中氧的分压接近平衡,2、不经稀释水样的测定 溶解氧含量较高、有机物含量

17、较少的地面水，可不经稀释，而直接以虹吸法，将约20的混匀水样转移入两个溶解氧瓶内，转移过程应注意不使产生气泡。以同样的操作使两个溶解氧瓶充满水样后溢出少许，加塞。瓶内不应留有气泡。 其中一瓶随即测定溶解氧，另一瓶的瓶口进行水封后，放入培养箱中，在201培养5d。在培养过程中注意添加封口水,从开始放入培养箱算起，经过五昼夜后，弃去封口水，测定剩余的溶解氧,培养箱,3、需经稀释水样的测定 （1）稀释倍数的确定：根据实践经验，提出下述计算方法，供稀释时参考,地面水，由测得的高锰酸盐指数与一定的系数的乘积，即求得稀释倍数,工业废水，由重铬酸钾法测得的COD值来确定。通常需作三个稀释比。 使用稀释水时，

18、由COD值分别乘以系数0.075、0.15、0.225，即获得三个稀释倍数。 使用接种稀释水时，则分别乘以0.075、0.15和0.225三个系数,2）稀释操作： 一般稀释法 按照选定的稀释比例，用虹吸法沿筒壁先引入部分稀释水（或接种稀释水）于1000ml量筒中，加入需要量的均匀水样，再引入稀释水（或接种稀释水）至800ml，用带胶板的玻璃棒小心上下搅匀。搅拌时勿使搅棒的胶板露出水面，防止产生气泡。 按不经稀释水样的测定相同操作步骤，进行装瓶、测定当天溶解氧和培养5d后的溶解氧。 另取两个溶解氧瓶，用虹吸法装满稀释水（或接种稀释水）作为空白试验。测定5d前后的溶解氧,直接稀释法：直接稀释法是在

19、溶解氧瓶内直接稀释。在已知两个容积相同（其差1ml）的溶解氧瓶内，用虹吸法加入部分稀释水（或接种稀释水），再加入根据瓶容积和稀释比例计算出的水样量，然后用稀释水（或接种稀释水）使刚好充满，加塞，勿留气泡于瓶内。其余操作与上述一般稀释法相同。 BOD5测定中，一般采用碘量法测定溶解氧。如遇干扰物质，应根据具体情况采用其他测定,结果讨论 1、不经稀释直接培养的水样 BOD5（mg/L）=C1C2 式中, c1在培养前的溶解氧浓度（mg/L）； c2水样经5d培养后,剩余溶解氧浓度(mg/L,2、经稀释后培养的水样 BOD5(mg/L)= 式中, B1稀释水(或接种稀释水)在培养前的溶解氧(mg/L

20、)； B2稀释水(或接种稀释水)在培养后的溶解氧(mg/L)； f1稀释水(或接种稀释水)在培养液中所占比例； f2水样在培养液中所占比例。 注：f1、f2的计算：例如培养液的稀释比为3%，即3份水样，97份稀释水，则f1=0.97，f2=0.03,三)比色分析,水中氨氮的测定 硝酸盐氮的测定 亚硝酸盐氮的测定 总磷的测定,分光光度法原理（附,1、光的吸收定律（朗伯比耳定律） 分光光度计的定量依据是朗伯比耳定律 式中：K比例常数，与入射光的波长及物质的性质有关； L液层的厚度； C溶液的浓度,T为透射度（表征光的透过程度），以百分数表示。 T100%，则A0； T0%，则A1,2、分光光度计构

21、成,电源开关,波长旋钮,比色皿槽,微安表,拉杆,调百旋钮,调零旋钮,灵敏度调节旋钮,水中氨氮的测定,一、概 述,1、与氮有关的水质指标 (1)总氮：紫外分光光度法测定 (2)凯式氮：有机氮+氨氮蒸馏滴定方法测定 (3)氨氮：NH3+NH4+ (组成取决于溶液的pH值) (4)亚硝酸盐氮 (5)硝酸盐氮,2、水处理系统中氮的转化过程,3、测定含氮物质的原因 测定水中各种形态的氮化合物，评价水体被污染和“自净”状况: 当发现水中氨氮或有机氮的浓度很高时,表明水体刚刚受到污染,其潜在的危害较大. 当水中硝酸盐氮浓度高时，表明水已经过生化自净,方法的选择,氨氮的测定方法： 纳氏试剂比色法 苯酚次氯酸盐

22、比色法 水杨酸次氯酸盐比色法 电极法,具有操作简便、灵敏等特点。 水中钙、镁和铁等金属离子、硫化物、醛和酮类、颜色，以及混浊等均干扰测定，需作相应的预处理,纳氏试剂分光光度法原理,HgI和KI的碱性溶液与氨反应生成淡红棕色胶态化合物，此颜色在较宽的波长范围内具强烈吸收。通常测量用波长在410-425nm范围,步骤,1、水样预处理 絮凝沉淀法： 取100ml水样（进水、出水、无氨水） 1ml 10%硫酸锌溶液 25%的NaOH溶液，调节pH至10.5左右，混匀静置沉淀,过滤（弃去初滤液20ml,2、校准曲线的绘制： （1）配置铵标准使用液： 移取5.00ml铵标准贮备液于500ml容量瓶，定容。

23、此溶液浓度为0.010mg/ml,2）标准色列配置： 移取0、0.50、1.00、3.00、5.00、7.00和10.0ml铵标准使用液于50ml比色管中，加水至标线； 1.0ml酒石酸钾钠溶液，混匀； 1.5ml纳氏试剂，混匀； 放置显色10min后，在波长420nm处，用光程10mm比色皿，以蒸馏水为参比，测量吸光度,3）绘制标准曲线 由测得的吸光度，减去 零浓度空白管的吸光度 后，得到校正吸光度， 绘制以氨氮含量（mg） 对校正吸光度的校准曲 线,2、水样的测定 取适量经预处理后的水样(使氨氮含量不超过0.1mg),加入50ml比色管中,稀释至标线, 1.0ml酒石酸钾钠溶液,混匀； 1

24、.5ml纳氏试剂,混匀； 放置10min后,在波长420nm处,用光程10mm比色皿,以蒸馏水为参比,测量吸光度,3、计算 水样测得的吸光度减去空白试验的吸光度后，从校准曲线上查得氨氮含量（mg,Ax=A - A空白,mx由校准曲线查得的氨氮量（mg） V水样体积（ml,硝酸盐氮的测定 酚二磺酸分光光度法,硝酸盐氮 硝酸盐是在有氧环境中最稳定的含氮化合物，也是含氮有机化合物经无机化作用最终阶段的分解产物。 清洁的地面水硝酸盐氮（NO3-N）含量较低，受污染水体和一些深层地下水中（NO3-N）含量较高。制革、酸洗废水，某些生化处理设施的出水及农田排水中常含大量硝酸盐。人体摄入硝酸盐后，经肠道中微

25、生物作用转变成亚硝酸盐而呈现毒性作用,酚二磺酸分光光度法 硝酸盐在无水存在情况下与酚二磺酸反应，生成硝基二磺酸酚，于碱性溶液中又生成黄色的硝基酚二磺酸三钾盐，于410nm 处测其吸光度，并与标准溶液比色定量。也可以用NaOH 或NH4OH 碱液，但显色灵敏度不同，不能随意互用,水样中共存氯化物、亚硝酸盐、铵盐、有机物和碳酸盐时，产生干扰，应作适当的前处理。如加入硫酸银溶液，使氯化物生成沉淀，过滤除去之； 滴加高锰酸钾溶液，使亚硝酸盐氧化为硝酸盐，最后从硝酸盐氮测定结果中减去亚硝酸盐氮量等。水样浑浊、有色时，可加入少量氢氧化铝悬浮液，吸附、过滤除去,该方法测定浓度范围大，显色稳定，适用于测定饮用

26、水、地下水和清洁 地面水中的硝酸盐氮。最低检出浓度为0.02mg/L；测定上限为2.0mg/L,亚硝酸盐氮的测定 N-(1-萘基)-乙二胺光度法,亚硝酸盐（NO2N）是氮循环的中间产物，不稳定。根据水环境条件，可被氧化成硝酸盐，也可被还原成氨。亚硝酸盐可使人体正常的血红蛋白（低铁血红蛋白）氧化成为高铁血红蛋白，发生高铁血红蛋白症，失去血红蛋白在体内输送氧的能力，出现组织缺氧的症状。亚硝酸盐可与仲胺类反应生成具致癌性的亚硝胺类物质，在pH值较低的酸性条件下，有利于亚硝胺类的形成,水中亚硝酸盐氮的测定方法通常采用重氮偶联反应，使生成红紫色染料。方法灵敏、选择性强。所用重氮和偶联试剂种类较多，最常用

27、的，前者为对氨基苯磺酰胺和对氨基苯磺酸，后者以 N-（1萘基）-乙二胺和a-萘胺,原理 在磷酸介质中，pH值为1.80.3时，亚硝酸盐与对氨基苯磺酰胺反应，生成重氮盐，再与N-(1-萘基)-乙二胺偶联生成红色染料。在540nm波长处有最大吸收,总磷的测定（钼锑抗分光光度法,原理,水中磷的测定，通常按其存在的形式不同，分别测定总磷、溶解性正磷酸盐和可溶性总磷酸盐，下图为测定水中各种磷的流程图,消解的目的：将其他形式的磷转化为正磷酸盐,钼锑抗分光光度法的原理,PO43- + 钼酸盐 + 抗坏血酸,H,蓝色络合物（磷钼蓝,步骤,预处理 ()水样: 取适量的进水和出水于50mL具塞比色管蒸馏水于25m

28、L标线4mLK2S2O8加塞后管口包一小块双层纱布并用线扎紧，置于高压蒸汽消毒器中消解 ()标准曲线: 取七支50mL具塞比色管,分别加入磷酸盐标准使用液0、0.50、1.00、3.00、5.00、10.0、15.0mL,加蒸馏水至25ml+4mLK2S2O8 ，加塞捆纱布后,同样放在高压蒸汽消毒器中消解,锅内压力达0.11Mpa或蒸汽相对温度为121开始计时，30min后停止加热，待压力指针降至零后，取出放冷,标准曲线的绘制 将冷却后的校准系列蒸馏水至50mL+1mL抗坏血酸+2mL钼酸盐充分混匀,放置15min显色后，用10mm比色皿，于700nm处，以零浓度溶液为参比，测量吸光度绘制以磷含量（g）对吸光度的校准曲线,水样的测定 将冷却后的水样蒸馏水至50mL+1mL抗坏血酸混匀+2mL钼酸盐充分混匀，放置15min显色。用10mm比色皿，于700nm波长处，以零浓度溶液为参比，测量吸光度。从校准曲线上查出含磷量,C(PO43-,mg/L)= mx / V mx 由校准曲线查得的磷含量（ug） V 水样体积（mL,数据处理,第四章 误差及数据处理,一、误差分类及产生原因,一）系统误差及其产生原因 （二）偶然误差及其产生原因,一）系统误差,1特点：具单向性（大小、