化工裝置循環(huán)水中TOC與COD的線性關(guān)系探究

景小菊， 華 碧

(神華寧夏煤業(yè)集團(tuán)煤化工分公司質(zhì)檢計(jì)量中心，寧夏 銀川 750411)

化工裝置循環(huán)水中TOC與COD的線性關(guān)系探究

景小菊， 華 碧

(神華寧夏煤業(yè)集團(tuán)煤化工分公司質(zhì)檢計(jì)量中心，寧夏 銀川 750411)

COD和TOC都是反映水體中有機(jī)物污染的程度。由于氧化率的不同，TOC相對(duì)于COD更能全面反映水體中有機(jī)物污染的程度。通過對(duì)某烯烴公司五大循環(huán)水中COD和TOC的數(shù)據(jù)相關(guān)性研究，建立了TOC與COD之間的線性回歸方程，不但為循環(huán)水中TOC的監(jiān)測(cè)提供數(shù)據(jù)支持，而且為工藝裝置快速查漏提供依據(jù)。

化工裝置循環(huán)水；COD與TOC；線性關(guān)系

化學(xué)需氧量(COD)是利用化學(xué)氧化劑(如重鉻酸鉀、高錳酸鉀)將水中可氧化物質(zhì)(如有機(jī)亞硝酸鹽、亞鐵鹽、硫化物等)氧化分解，根據(jù)殘留的氧化劑的量計(jì)算出氧的消耗量[1]?？傆袡C(jī)碳(TOC)為水中有機(jī)物所含碳的總量，表示水體中有機(jī)物質(zhì)總量的綜合指標(biāo)。所有含碳物質(zhì)，包括苯、吡啶等芳香烴類有毒有害物質(zhì)均能反映在TOC指標(biāo)值中，所以TOC能完全反映有機(jī)物對(duì)水體的污染水平[2]。

理論表明，對(duì)只有單一有機(jī)物的水樣進(jìn)行COD和TOC測(cè)定時(shí)，如果沒有其他物質(zhì)干擾，且有機(jī)物完全被氧化為CO2和O2，COD=K×TOC，K=32/12=2.67。在實(shí)際水樣中，由于COD和TOC的氧化率不同，且受水體中還原性無(wú)機(jī)物和難氧化有機(jī)物的影響，K值會(huì)有波動(dòng)。

對(duì)于各種有機(jī)物TOC、COD間的轉(zhuǎn)化率及其相關(guān)性，國(guó)外從1960年代就開始研究，甚至有些國(guó)家已在部分行業(yè)內(nèi)以TOC的檢測(cè)代替COD的檢測(cè)。美國(guó)主要以TOC指標(biāo)來(lái)監(jiān)測(cè)水體中有機(jī)物含量。日本在20世紀(jì)70年代初期也把TOC指標(biāo)列入日本工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)[3]。中國(guó)從八十年代初開始對(duì)不同類型水體中的COD與TOC的相關(guān)性進(jìn)行研究。本文通過對(duì)神寧化工烯烴公司五大循環(huán)水系統(tǒng)中COD和TOC的數(shù)據(jù)相關(guān)性研究，建立了TOC與COD之間的線性回歸方程。

2 試驗(yàn)部分

2.1 主要儀器和試劑

TOC分析儀(德國(guó)耶拿)；微電腦COD儀(德國(guó)羅維邦)；鄰苯二甲酸氫鉀(優(yōu)級(jí)純)；COD試劑：0～150mg/L、0～1500mg/L。

2.2 研究對(duì)象

神寧化工烯烴公司有五大循環(huán)水場(chǎng)，一循循環(huán)水量80000m3/h，二循循環(huán)水量65000m3/h，三循循環(huán)水量40000m3/h，四循循環(huán)水量60000m3/h，五循循環(huán)水量10000m3/h。本試驗(yàn)采用同一時(shí)間同一人員在五大循環(huán)水場(chǎng)取樣，分別使用德國(guó)羅維邦微電腦COD儀和德國(guó)耶拿TOC分析儀分析同一循環(huán)水樣。通過同一水樣的COD與TOC的數(shù)據(jù)比較，建立COD與TOC的線性關(guān)系。

3 結(jié)果與討論

對(duì)烯烴各循環(huán)水場(chǎng)的COD與TOC進(jìn)行測(cè)定，共56組比對(duì)數(shù)據(jù)。利用Q檢驗(yàn)法對(duì)每一組數(shù)據(jù)進(jìn)行取舍。將每組數(shù)據(jù)按大小順序排列，計(jì)算可疑值與最鄰近數(shù)據(jù)之差，除以最大值與最小值之差，所得商稱為Q值。由于測(cè)得值是按順序排列，所以可疑值可能出現(xiàn)在首項(xiàng)或末項(xiàng)。若可疑值出現(xiàn)在首項(xiàng)，則

查表1，若計(jì)算n次測(cè)量的Q計(jì)算比表中查到的Q值大，或相等則棄去，若小則保留。

Q計(jì)算≥Q(棄去)，Q計(jì)算

表1 舍棄商Q值表(置信度90%)

表2 1-3循環(huán)水COD與TOC的原始數(shù)據(jù)對(duì)應(yīng)表

表2(續(xù))

表3 4-5循環(huán)水COD與TOC的原始數(shù)據(jù)對(duì)應(yīng)表

表4 舍去可疑值后的1-5循環(huán)水COD與TOC的數(shù)據(jù)對(duì)應(yīng)表

舍去可疑值后，建立COD與TOC的趨勢(shì)圖，從圖1中看出COD隨著TOC變化而變化。于是建立COD和TOC的轉(zhuǎn)換曲線，對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)采用最小二乘法進(jìn)行回歸分析，設(shè)定COD為y，TOC為x，則y=a+bx。求出截距a=0.8139和斜率b=1.658。

圖1 循環(huán)水中COD與TOC的趨勢(shì)圖

對(duì)回歸曲線進(jìn)行相關(guān)性檢驗(yàn)。對(duì)于一元回歸分析習(xí)慣采用相關(guān)系數(shù)r來(lái)檢驗(yàn)。通過公式(1)-(4)

(1)

(2)

(3)

(4)

計(jì)算r=0.6372。經(jīng)查檢驗(yàn)相關(guān)系數(shù)的臨界值表5，得出在置信度90%，自由度f(wàn)=6時(shí)，r90，6=0.6215，r>r90，6，所以COD與TOC之間存在很好的線性關(guān)系。

表5 檢驗(yàn)相關(guān)系數(shù)的臨界值表(置信度90%)

4 COD和TOC的分析優(yōu)劣性的比較

表6 COD與TOC的分析優(yōu)劣性比對(duì)表

通過120個(gè)樣品的分析與比對(duì)，快速消解法測(cè)定COD的單個(gè)樣品分析時(shí)間長(zhǎng)，分析人員接觸毒物，且分析所產(chǎn)生的廢液需要二次處理。而TOC的測(cè)定時(shí)間短，操作簡(jiǎn)單，沒有二次污染。

5 結(jié)論

通過實(shí)驗(yàn)研究，烯烴廠循環(huán)水COD與TOC之間的線性關(guān)系滿足y=0.8139+1.658x。基于TOC的分析時(shí)間短，操作簡(jiǎn)單，可以監(jiān)測(cè)循環(huán)水中TOC，通過線性關(guān)系轉(zhuǎn)換為COD，用于指導(dǎo)生產(chǎn)。

[1] 國(guó)家環(huán)境保護(hù)總局《水和廢水監(jiān)測(cè)分析方法》編委會(huì).水和廢水監(jiān)測(cè)分析方法[M].北京:中國(guó)環(huán)境科學(xué)出版社，2002.

[2] 汪志國(guó)，李國(guó)剛.淺談TOC與COD的關(guān)系[J].干旱環(huán)境監(jiān)測(cè)，2001，15(1):1-3.

[3] 陳 光,劉廷良,孫宗光.水體中TOC與COD相關(guān)性研究[J].中國(guó)環(huán)境監(jiān)測(cè)，2005，21(5)：10-12.

[4] 孫立巖，姚志鵬，張軍等.地表水中TOC與COD換算關(guān)系研究[J].中國(guó)環(huán)境監(jiān)測(cè)，2013，29(2):125-130.

(本文文獻(xiàn)格式：景小菊， 華 碧.化工裝置循環(huán)水中TOC與COD的線性關(guān)系探究[J].山東化工，2016，45(02)：74-76.)

2015-12-07

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1008-021X(2016)02-0074-03