CN101551319B - 污水处理行业中排水中悬浮粒子浓度的测定方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及污水处理行业中排水中悬浮粒子浓度的测定方法，首先配置一系列不同浓度悬浮液，并在一定的波长下分别以待测试样为检测标准和蒸馏水为检测标准，测定上述悬浮液的吸光度，并在直角坐标系内对两个标准下的吸光度和悬浮液浓度作直线，随后对相同悬浮液浓度在不同检测标准下的吸光度的差值，并对所有浓度下的数值求平均值，该平均值除以两条线斜率的平均值即为待测样中悬浮粒子的浓度；计算出该试样中粒子浓度后对以蒸馏水为检测标准时的粒子浓度进行校正，得到新的工作曲线；该曲线既能测定污水系统排水中悬浮粒子浓度。本发明中关于排水中悬浮粒子浓度的测定方法具有原理可靠、操作简单、分析快速、取样少、重复性强、结果准确等优点。

Description

污水处理行业中排水中悬浮粒子浓度的测定方法

技术领域

本发明涉及一种污水处理行业中排水中悬浮粒子浓度的测定方法，属于污水处理和固体废弃物处理领域的污水分析技术。

背景技术

随着社会经济的发展与城市化进程的加快，城镇污水及其污泥数量快速增加。我国“十一五”规划报告中明确指出污水排放化学需氧量减排要在“十五”基础上减排10％。因此，近年来，我国污水厂数量得到飞快增加。然而，目前的城市污水厂出水悬浮粒子浓度的测定方法往往采用中速滤纸过滤或0.45um膜孔的膜过滤或石棉坩埚法过滤后烘干截留固体并称重的方法来测定悬浮粒子浓度。《污水综合排放标准》(GB8978-1996)中对城镇二级污水处理厂悬浮物(SS)一级标准为20mg/L，二级标准为30mg/L。由于排水中悬浮粒子浓度往往是毫克每升，因此，为了减少称量的准确性，必须大量过滤水溶液。这给过滤造成较大压力，而且烘干时间较长，并且每次测定排放水中的悬浮粒子浓度时都要重复上述过程，因此，传统的分析方法不仅需要过滤大量的待测样品，而且分析时间较长，比较麻烦。因此，对于污水厂经常监测排水中悬浮粒子时采用更为简便、精确方法来测定排水中悬浮粒子浓度具有重要意义。

发明内容

本发明的目的是提供一种准确、简便测定城镇污水处理行业中排水中悬浮粒子浓度的测定方法，可为污水处理效果评价提供技术支持。

本发明主要需要的设备有可见光分光光度计、烘箱、容量瓶、精密电子天平，所需的原料为待测悬浮液(即污水厂二沉池出水)、该污水厂二沉池干污泥以及蒸馏水(不含粒子)。

本发明的专利方法如下：

(1)首先配置一系列不同浓度悬浮液，并在一定的波长下分别以待测试样为检测标准和蒸馏水为检测标准，测定上述悬浮液的吸光度，

(2)并在直角坐标系内对两个标准下的吸光度和悬浮液浓度作直线，随后对相同悬浮液浓度在不同检测标准下的吸光度的差值，并对所有浓度下的数值求平均值，该平均值除以两条线斜率的平均值即为待测样中悬浮粒子的浓度；

(3)计算出该试样中粒子浓度后对以蒸馏水为检测标准时的粒子浓度进行校正，得到新的工作曲线；该曲线既能测定污水系统排水中悬浮粒子浓度。

下面详细说明：

第一步，制备污泥悬浊液：准确称取一定质量的经过烘干和研磨后的分散干污泥，并在容量瓶中用待测水溶液配置一系列不同低浓度干污泥的悬浮液。由于待测水溶液与污泥已经经过充分接触，因此待测水溶液相对于污泥来说为饱和状态，因此用待测水溶液来配置污泥悬浮液可以尽量减少污泥在水中的溶解。如果采用蒸馏水来配置则会溶解部分干污泥，无法准确计算干污泥悬浮液中污泥浓度。

第二步，检测波长的确定：在城镇污水生物处理过程中产生的剩余污泥中含有大量的蛋白质、核酸、多糖以及腐殖质，特别是当污水中这些有机物浓度较大时水溶液则往往带有黄色物质(特别是当污泥发生明显的溶胞现象时)，其吸收波长范围一般在410nm至490nm之间，为了利用光学信号准确反应中悬浮系统中粒子浓度，则必须尽量减少溶液颜色对检测光线的吸收，因此，本专利推荐采用630nm检测波长。

第三步，数据测定：

在一定的检测波长下，分别以待测溶液和蒸馏水溶液作为标准，分别测定不同浓度的配置污泥悬浮液的吸光度。

第四步，数据处理：

无论是以待测溶液为标准还是以蒸馏水为标准，数据只取污泥浓度与吸光度成线性范围的数据，并在直角坐标系内作图，记录二种测量标准下污泥浓度与吸光度的斜率，且两个斜率的平均值计为k。随后以待测溶液为标准时的配置悬浮液的吸光度减去以蒸馏水为标准下的吸光度，再除以斜率k即得到待测液中初始的悬浮粒子浓度。到此，待测溶液中悬浮粒子浓度被检测出来了。

第五步，校正后工作曲线的利用：

当经过第四步计算出待测溶液中粒子含量后，对悬浮液中污泥固体真实浓度在原先配置浓度的基础上进行校正，可以得到以蒸馏水为标准时的污泥浓度与吸光度的标准曲线。随后当再测定该污水厂出水中悬浮粒子浓度时即可以直接采用以蒸馏水为标准测定待测水样的吸光度，并利用校正后的工作曲线直接计算该吸光度下排水中的悬浮粒子浓度。

本发明专利的方法原理：

当溶液颜色对检测光线无干扰时，根据朗泊-比尔定律，低浓度悬浮系统的吸光度和粒子浓度应该为线性关系。

A₁＝k₁C₁    (1)

其中A₁为以待测溶液为标准时的吸光度，k₁为常数，C₁为配置的粒子浓度。当以待测溶液为标准测定悬浮系统的吸光度时，吸光度和悬浮粒子浓度遵守方程(1)。然而，当以蒸馏水(不含粒子)为标准时，为了仍然复合方程(1)关系式则必须在配置浓度(C₁)的基础上加上待测样中真实粒子浓度进行校正，即此时吸光度和浓度关系为：

A₂＝k₂(C₁+c)    (2)

由于污泥悬浮系统中污泥粒子性质相同，而且水溶液性质和测定条件均相同，理论上方程(1)和方程(2)中应该有：

k₁＝k₂＝k    (3)

因此，根据方程(1)和(2)，则有

$c=\frac{A_2-A_1}{k}---\left(4\right)$

在数据处理时为了减少误差，方程(4)中参数k取k₁和k₂的平均值。为了以后排水中悬浮粒子浓度的测定方便、快速，依据浓度校正后的方程(2)，并直接以蒸馏水作为检测标准时即可实现对污水处理厂二沉池出水中悬浮粒子浓度的进行简单、快速、准确的测定。

本发明的关键技术之一：悬浮液的配置要采用与待测液中相同的粒子，而且要用待测悬浮液来配置一系列低浓度悬浮液。其目的是保证粒子的光学特征相同，而且减少粒子的溶解，以免影响悬浮粒子浓度的准确计算。另一方面，配置的悬浮液浓度与吸光度要处于线性范围之内，以便满足方程(4)的计算要求。

本发明的关键技术之二：在于分光光度计检测波长的确定。如果检测波长确定不合适将直接影响溶液中固体粒子浓度的准确测定。因此，分析过程中一方面要避免溶液颜色对检测波长下检测光线的吸收干扰，另一方面检测波长要能良好地检测出溶液中微小粒子。

本发明中关于排水中悬浮粒子浓度的测定方法具有原理可靠、操作简单、分析快速、取样少、重复性强、结果准确等优点。

附图说明

图1不同测定标准下配置污泥悬浮液粒子浓度与吸光度线性关系。

图2以蒸馏水为标准校正后的工作曲线。

说明：图中R²为相关指数，反映了浓度和吸光度之间线性相关性的紧密程度，R²越近1，说明线性相关程度越紧密。

具体实施方式

实施例1.

取一定体积的某生活污水活性污泥法处理的二沉池出水，并取该二沉池干污泥(经过适当研磨分散)在容量瓶中采用该出水配置干污泥浓度分别0mg/L，7.76mg/L，15.52mg/L，38.8mg/L，77.6mg/L，155.2mg/L和388mg/L的悬浮液，采用TU-1800分光光度计在检测波长为630nm下，以该出水为检测标准测定上述配置的污泥悬浮液的吸光度(A)，随后采用蒸馏水作为检测标准，在同样的条件下测定上述配置悬浮液的吸光度。随后在直角坐标系内分别对两个检测标准下的低浓度范围内的悬浮液的吸光度作图(见图1)。如说明书附图1中可见，两个几乎相互平行的直线方程，蒸馏水为标准时直线斜率为2.766×10^-3L/mg，出水为标准时的斜率为2.759×10^-3L/mg，斜率平均值为2.763×10^-3L/mg，再以不同配置污泥浓度在两种标准下吸光度的差值求平均值得0.1147，再除以斜率即计算出该出水中悬浮污泥粒子浓度为41.52mg/L。说明此时该出水未达国家标准。

由于出水中悬浮污泥粒子浓度为41.52mg/L，那将图1中以蒸馏水为标准所测的点都向右平移41.52，再加上原点拟合得到以蒸馏水为测量标准时直接测定出水中悬浮粒子浓度的工作曲线方程(说明书附图2)：

A＝2.779×10^-3C    (5)

实施例2.

对实施例1中相同的污水处理系统在不同时间下的出水悬浮粒子浓度进行了几组测定。以蒸馏水(不含粒子)为检测标准，用TU-1800分光光度计在检测波长为630nm下测定的出水样的透光率为87.92％，89.80％，97.55％，98.23％，98.82％，吸光度为0.1287，0.1076，0.0248，0.01786，0.01187依据实施例1中校正的工作曲线方程(5)计算出出水中悬浮粒子浓度为46.327mg/L，38.714mg/L，8.926mg/L，6.426mg/L，4.271mg/L。为验证该方法的可靠性，我们对同一水样使用重量法测量(使用0.22μm过滤)，测定结果为45.48mg/L，37.83mg/L，8mg/L，5.31mg/L，3.09mg/L。两种方法的结果很相近，因为过滤时总会有部分细小粒子透过过滤介质而流失，从而导致传统的过滤、烘干、称量法的测定结果偏小。

本发明公开和提出的污水处理行业中排水中悬浮粒子浓度的测定方法，是一种简便、快速、准确的测定方法。本领域技术人员可通过借鉴本文内容，适当改变污泥悬浊液浓度的制备方法或检测目标即可实现。特别需要指出的是，所有相类似的替换和改动对本领域技术人员来说是显而易见的，他们都被视为包括在本发明精神、范围和内容中。

Claims (2)

1.一种污水处理行业中排水中悬浮粒子浓度的测定方法，其特征是：

(1)首先配置一系列不同浓度悬浮液，并在一定的波长下分别以待测试样为检测标准和蒸馏水为检测标准，测定上述悬浮液的吸光度，悬浮液的配置要采用与待测液中相同的粒子；

(2)并在直角坐标系内对两个标准下的吸光度和悬浮液浓度作直线，以吸光度为纵坐标，以悬浮液浓度为横坐标，分别对以待测试样为检测标准和以蒸馏水为检测标准的数据作各自的直线图，记录二种测量标准下悬浮液浓度与吸光度的斜率，且两个斜率的平均值计为k；随后计算相同悬浮液浓度在上述两种不同检测标准下的吸光度的差值，并对所有浓度下的差值求平均值，该平均值除以上述斜率的平均值k即得到待测液中初始的悬浮粒子浓度；

(3)计算出该试样中粒子浓度后对以蒸馏水为检测标准时的粒子浓度进行校正，得到新的工作曲线；该曲线既能测定污水系统排水中悬浮粒子浓度；

该测定方法的原理如下：

当溶液颜色对检测光线无干扰时，根据朗泊-比尔定律，低浓度悬浮系统的吸光度和粒子浓度应该为线性关系：

A₁＝k₁C₁                        (1)

其中A₁为以待测溶液为标准时的吸光度，k₁为常数，C₁为配置的粒子浓度；当以待测溶液为标准测定悬浮系统的吸光度时，吸光度和悬浮粒子浓度遵守方程(1)；然而，当以不含粒子的蒸馏水为标准时，为了仍然复合方程(1)关系式则必须在配置浓度C₁的基础上加上待测样中真实粒子浓度c进行校正，即此时吸光度和浓度关系为：

    A₂＝k₂(C₁+c)                        (2)

由于污泥悬浮系统中污泥粒子性质相同，而且水溶液性质和测定条件均相同，理论上方程(1)和方程(2)中应该有：

k₁＝k₂＝k                               (3)

因此，根据方程(1)和(2)，则有

$c=\frac{A_2-A_1}{k}---\left(4\right)$

在数据处理时为了减少误差，方程(4)中参数k取k₁和k₂的平均值；为了以后排水中悬浮粒子浓度的测定方便、快速，依据浓度校正后的方程(2)，并直接以蒸馏水作为检测标准时即可实现对污水处理厂二沉池出水中悬浮粒子浓度的测定。

2.如权利要求1所述的污水处理行业中排水中悬浮粒子浓度的测定方法，其特征是，检测波长为630nm。

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