化工园区污水处理厂化学需氧量的测试研究

龚丹

摘要：在化工园区污水处理厂污水处理过程中，化学需氧量测试的合理应用非常重要，是增强化工园区污水处理效果的基础保障，只有确保供氧效果符合要求，才能预防出现化工园区污水处理不彻底、不合格的问题。基于此本文研究化工园区污水处理过程中化学需氧量测试的应用原理和测定方法，提出几项化学供氧技术研究应用，旨在为促使化工园区污水处理厂在污水处理效果方面的提升与增强提供帮助。

关键词：化工园区污水;处理;化学需氧量测试

Abstract：In the sewage treatment process of the sewage treatment plant in the chemical industry park，the reasonable application of the chemical oxygen demand test is very important. It is the basic guarantee for enhancing the sewage treatment effect of the chemical industry park. Only by ensuring that the oxygen supply effect meets the requirements can prevent sewage treatment in the chemical industry park. Incomplete and unqualified issues. Based on this，this paper studies the application principles and measurement methods of chemical oxygen demand testing in the sewage treatment process of the chemical industry park，and proposes several research applications of chemical oxygen supply technology，aiming to promote the improvement and enhancement of the sewage treatment effect of the sewage treatment plant in the chemical industry park provide help.

Keywords：chemical industry park sewage;treatment;chemical oxygen demand test

作為衡量水质中有机物质的含量是否符合国家标准，相关检验检测部门经常会对污水处理厂中水样的化学需氧量（COD）进行测定。氯气校正法、回流滴定法和快速消解法是工业测量化学需氧量较为高效的三种方法，而无泡（膜）化学技术和曝气技术时工业较为常见的化学供氧技术方法。

一、化工园区污水处理中化学需氧量测试的应用原理

化工园区污水处理的工艺领域中溶解氧和耗氧微生物的生长存在密切的关联，对出水质量会产生直接影响，甚至会直接决定工艺技术和系统是否可以正常运行，为预防工艺应用问题，19世纪末期阶段出现了活性污水法，由此化学需氧量测试开始应用在化工园区污水好氧处理的工艺中。根据气体和液体接触特点，可以将化学需氧量测试分成曝气类型和无泡类型，其中曝气化学需氧量测试就是气体和液体相互混合接触，需要遵守双膜传递的基本理论，而无泡化学需氧量测试的应用是氧气透过物理膜的膜壁或者是膜壁中存在的微孔，转入水中之后达到气体液体传质的目的，传质的整个过程会受到膜材料的影响出现差异性，目前在无泡化学需氧量测试应用的过程中，主要采用空纤维膜材料，例如：硅橡胶致密膜材料、疏水性微孔膜材料、表面修饰疏水性的微孔膜材料等。

在化学需氧量试验中，气、液混合接触过程中，氧气将通过气膜的部分，液膜的部分，传质的阻力将在两层膜内，液膜中会有难溶气体的阻力。但无泡化学需氧量试验中，采用硅橡胶的致密膜材料，会起到一定的富氧作用，在压差下，氧会沿膜间的间隙扩散，传质方面的阻力很高，整体阻力就是膜阻力、液膜侧阻力的总和。与疏水性微孔膜材料相比，孔径约为0.02 um-0.2 um，比氧分子的直径大得多，氧在膜孔中的扩散效果更好，在传质过程中也不会有很大的阻力。

二、测定方法比较

由于工业废水成分复杂，部分样品中氯离子含量较高，在COD测定时须排除氯离子的干扰，常见标准方法有氯气校正法、回流滴定法、快速消解法等。

氯气校正法适用范围为氯离子浓度高于1000mg/L，同时COD低于250mg/L，但该方法测定结果会产生正偏差，还存在装置复杂、操作繁琐、测定效率低、分析结果不稳定等缺点。

回流滴定法，不适用样品含氯离子浓度大于1000mg/L（稀释后）的废水测定。当氯离子浓度超过1000mg/L时，应作定量稀释，使其含量降低至1000mg/L以下，再进行测定。该方法指出0.4g硫酸汞最高只能络合2000mg/L氯化物。其中高浓度法：用0.25mol/L浓度的重铬酸钾液可测定大于50mg/L的COD值，未经稀释水样的测定上限是700mg/L;低浓度法：用0.025mol/L浓度的重铬酸钾液可测定5～50mg/L的COD值，但低于10mg/L时测量准确度较差。方法规定是向水中加入硫酸汞，使之与氯离子反应生成络合物加以掩蔽，控制好硫酸汞与氯离子质量比，可有效提高检测精度。

快速消解法适用于COD大于1000mg/L或者氯离子浓度大于1000mg/L的水样，可经适当稀释后进行测定;对未经稀释的水样，测定COD值下限为15mg/L，上限为1000mg/L，其氯离子浓度不应大于1000mg/L。

三、化工园区污水处理中化学供氧技术的应用措施

化学工业园区污水处理厂处理污水的工艺流程，要实现高效、高水平的化学需氧量检测应用，应根据具体情况选择最佳技术措施，从根本上提高化学供氧技术的应用效果和水平。關键技术措施有：

（一）无泡（膜）化学技术

近几年，随着我国膜科学技术的飞速发展，高效膜生物反应器技术已在化工园区污水处理领域得到广泛应用，但高效膜生物反应器所处理的污水浓度较高，传统的化学供氧技术方法已不能满足其应用需求，因此在上世纪80年代研究开发了一种新型的化学需氧量测试方法，高效膜生物反应器所处理的废水浓度较高，已不能满足其应用要求，因此在上世纪80年代研制了一种新型的化学需氧量测试方法。与传统的鼓泡化学需氧量试验相比较，采用无泡化学需氧量试验，可以促进曝气效率的提高，特别是在使用纯氧后，可确保氧传质系数达到标准，甚至能达到100%。同时通气过程中不会出现气泡，可以防止供氧过程中产生气泡所带来的问题，避免将水体内的挥发性有机物带出，对环境造成污染。

在具体应用过程中，根据气相在中空纤维膜中的流动形式，可分为死端型和流通型两种，根据气相和液相的相对流向差异，可分为平行流和横向流两种。（1）对于流通型无泡化学需氧量测试，不仅可以向水中输送氧气，也可以将水中所排出的二氧化碳气体吹出水中，但是氧的利用率很低，可能会把水中有害挥发性有机物带出，再加上膜丝两端都是固定的，导致膜污染问题发生率增加。（2）死端类型无泡化学需氧量测试，所使用的中空纤维膜在水体内呈半自由漂浮特征，水流方向与气流方向相同，气体进入纤维腔后会全部被压入水中，氧利用效率极高，可防止水体中的有毒挥发性有机物被带出，膜丝会随着水流方向变化而变化，从而防止悬浮物在膜表面附着沉积问题，从而防止对膜造成污染。为了充分发挥无泡化学需氧量试验的价值，可采用旋转式无泡供氧设备，这类设备主要是在转轴上安装中空纤维膜材料，受外界动力的影响，膜的组件在容器内部处于旋转状态，气相和液相就会形成一定角度的横向流运作形式，膜的表面受动力影响，膜的各个组件在容器内部处于旋转状态，气相和液相会形成一定角度的横向流运作形式，膜表面水力剪切力很高，不仅可以提高传质的速率，而且可以提高膜的使用效率，从而提高膜的使用效率。

（二）曝气技术

这种技术的应用是通过专用设备为气相、液相提供更多的接触界面，使气相中的氧能够持续地输送到液相内系统。当前，在曝气化学供氧技术领域中，主要涉及的是鼓风型、机械型与射流型、悬链型，不同工艺应用效果和要求不同，应结合技术特点和实际情况科学合理地应用于化工园区污水处理的工艺流程。

1.机械类型的曝气技术

机械式曝气技术主要是通过安装在曝气池内的叶轮转动，使液面处于剧烈搅动状态，使空气进入其中，叶轮在旋转过程中水面不断翻动，快速更新气相和液相接触的界面，使氧能够在水内持续溶解。在化工园区污水处理的工艺领域中，采用机械曝气设备和技术，按具体安装位置可分为浸没型和表面型两种，表面型技术是通过膜式供氧工艺处理的，浸没型技术是采用成泡化学需氧量测试处理，根据其安装位置可分为浸没型和表面型两种，表面型技术是通过膜式供氧工艺处理的，而浸没型技术则是利用膜式供氧技术来进行能量转换的。

2.射流曝气技术

这类技术混合动力很强，即使再高浓度的污水也能保证活性、抗负荷冲击性能好、结构相对简单、操作灵活、调节具有方便性、可节约鼓风设备或机械曝气设备等优点。如：在含酚组分的化工园区污水处理工作中采用射流曝气技术，可结合流体力学理论、气液两相质量转移理论，在铺贴式喷嘴上设置凸形圆环结构，并通过减缩型喷嘴的喷射方式形成“收缩脉动”现象，进而产生二次吸气的过程，在化工园区污水处理过程中不仅可以增强接触面积和时间，而且可以改善溶氧的性能。

3.鼓风曝气技术

鼓风曝气技术所需设备的主要组成部分就是空气净化设备、鼓风机设备、管路部件、空气扩散器设备、曝气头部件，其中曝气头属于非常关键的部分，作用在于将空气分散转变成为空气泡，提升气相和液相的接触面积，确保空气内的养分可以溶解于水。但是由于鼓风曝气技术在化工园区污水处理的过程中能源消耗量较高，大约占有70%左右，所以目前我国和西方发达国家都已经开始重点研究开发节能环保的曝气设备和技术，当前国外已经研发出微孔曝气器设备，根据材质可以将其划分成为陶瓷类型、橡胶类型和塑料类型几种，根据外形可以分成钟罩类型、球冠类型、板式类型、盘式类型、管式类型几种，一般情况下微孔曝气器设备多数都是采用工程塑料ABS所制作而成，钟罩类型与板式类型的空气扩散部分多数都是使用陶瓷材料制作，盘式型和球罐类型的设备则使用橡胶膜片制作扩散部分，管式类型的设备多数使用聚合材料进行制作。虽然微孔曝气器设备的形式有所不同，但是不同设备之间的性能参数较为相近，例如，微孔平均孔径在100um到200um之间，在孔隙率分之40到50%之间，服务面积在0.3平方米到0.7平方米之间，氧利用率在20%到25%之间，单盘通气阻力在150PA到400PA之间，和中型大型气泡扩散器设备相互对比，微孔曝气器设备的氧气利用效率有所提升，可以节约大约50%的电力能源。因此在化工园区污水处理的工艺领域中应重点使用管式曝气器设备，节约能源、增强供氧效果、预防出现成本损失问题，增强整体的化学需氧量测试应用有效性与可靠性，从根本层面提高化学需氧量测试应用水平。

结语

综上所述，化工园区污水处理的过程中采用化学需氧量测试，应准确分析不同技术的应用效果、作用，按照化学需氧量测试应用需求和特点，科学选择不同的技术方式。目前我国的化工园区污水处理期间主要有无泡化学需氧量测试、曝气化学需氧量测试，而各类技术的应用内容、应用类型、应用特点有所不同，因此应结合化工园区污水的浓度情况、化学需氧量测试的应用需求等，科学选择不同的化学需氧量测试方式，确保能够提升供氧效果，降低能源损失，达到预期的技术应用目的。

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