工業(yè)排放廢水中金屬元素與濁度的相關(guān)性分析

鄒可可，楊 力

（河南省平頂山水文水資源勘測局，河南 平頂山 467000）

工業(yè)排放廢水中含有大量的懸浮物質(zhì)、膠狀物質(zhì)以及病原微生物成分，其中前兩者中包含了大量的金屬元素，并以不同的形態(tài)存在[1]。廢水中金屬元素Fe、Al、Mn、Ti的溶解態(tài)濃度相對較低，主要以沉淀的形式存在，且Al的某種形態(tài)具有一定的毒性，會對生物造成一定的威脅。金屬元素具有較高的絡(luò)合和沉淀能力，因此能夠與多種不同的有機物相結(jié)合，從而形成絡(luò)合物，表現(xiàn)出更加復(fù)雜的形態(tài)和結(jié)構(gòu)。液體中的濁度構(gòu)成主要包括懸浮顆粒物、膠體以及有機物，濁度的檢測最常用于在飲用水凈化過程中對水質(zhì)的控制標(biāo)準。通常情況下，對于水廠的濁度檢測可通過濁度儀完成，但對于工業(yè)排放廢水而言，水中含有大量的金屬元素，因此檢測過程相對更加復(fù)雜，涉及到的設(shè)備更多。本文針對工業(yè)排放廢水中金屬元素超標(biāo)的問題，分析金屬元素與濁度的相關(guān)性，從而控制工業(yè)排放廢水中金屬元素含量，在滿足工業(yè)生產(chǎn)要求的前提下，通過探究水濁度間接反映出廢水的金屬元素是否超標(biāo)，從而使工業(yè)區(qū)周圍環(huán)境得到保護。

1 資料與方法

1.1 實驗材料

本文實驗樣本選用某一工業(yè)區(qū)內(nèi)排放的廢水，廢水中包含眾多的金屬元素，并對廢水不進行任何加工處理，同時在保證廢水未放入任何藥劑成分的情況下進行取樣。

1.2 實驗流程

取樣完畢后，直接將樣本放入4℃的恒溫容器中進行冷藏儲存。樣本的采集時間為一年，提取樣本時間間隔為一周。在每次提取樣本結(jié)束后都要及時對樣本中的金屬元素含量以及水濁度進行測量。此外，在每個月的最后一周時間中，計算出該月的平均金屬元素含量數(shù)值和水濁度數(shù)值[2]。在進行實驗的過程中，樣本水濁度的測量主要是通過濁度儀完成，而金屬含量的測量主要通過電感耦合等離子體質(zhì)譜法完成。實驗設(shè)置樣本的深度為14.539mm，射頻功率為2394W，載氣流量為3.584L/min。同時，在進行電感耦合等離子體質(zhì)譜法測量金屬含量時，保證離子的冷卻氣、體氣以及載氣均為高純度氬氣。

2 實驗結(jié)果

2.1 低濃度下金屬元素與廢水濁度的相關(guān)性分析

利用上述采樣方法及測量方法完成實驗，并將實驗過程中產(chǎn)生的各項參數(shù)數(shù)據(jù)進行記錄，表1為低濃度工業(yè)排放廢水中金屬元素與濁度的相關(guān)性表。

表1 低濃度金屬元素與廢水濁度相關(guān)性表

通過表1中的數(shù)據(jù)可以得出低濃度條件下，金屬元素與濁度之間存在著一定的相關(guān)性。通過計算得出該樣本一年時間內(nèi)金屬元素含量與濁度之間的相關(guān)系數(shù)，金屬元素1的相關(guān)系數(shù)為0.2483，即R2=0.2483，相關(guān)性方程為：Y=35.678X-25.358；金屬元素2的相關(guān)系數(shù)為0.2455，即R2=0.2455，相關(guān)性方程為Y=51.584X-41.284。因此，通過數(shù)據(jù)可以得出兩種方程的相關(guān)性均較好，說明廢水濁度指標(biāo)能夠準確的反映出低濃度狀態(tài)下，金屬元素在廢水中的含量水平。

2.2 高濃度金屬元素與廢水濁度的相關(guān)性分析

利用上文同樣的方法計算出金屬元素含量與濁度之間的相關(guān)系數(shù)，金屬元素1相關(guān)系數(shù)為0.2698，即R2=0.2698，相關(guān)性方程為：Y=684.56X-23.515；金屬元素2相關(guān)系數(shù)為0.9358，即R2=0.9358，相關(guān)性方程為Y=1239X-12.698。

通過實驗測量得出，該工業(yè)區(qū)排放的廢水中，金屬元素1的含量變化不大，且金屬元素1屬于污染程度較輕的金屬元素，因此該金屬元素的含量與廢水濁度之間幾乎不存在相關(guān)性，但通過數(shù)據(jù)得出，在高濃度條件下，金屬元素2的含量與濁度有較好的相關(guān)性。

本文實驗選擇的工業(yè)區(qū)各類金屬元素的輸送量可高達7×107t/a。同時，金屬元素的種類較多。但隨著該工業(yè)區(qū)的人工排水系統(tǒng)不斷地開發(fā)，使得原本的自然生態(tài)系統(tǒng)被破壞，因此在一定程度上影響了該區(qū)域廢水的排放模式。因此，廢水中金屬元素被大量滯留的金屬元素影響，使其發(fā)生了遷移和轉(zhuǎn)化，同時也阻擋了該工業(yè)排放廢水中金屬元素含量的降低。遷移和轉(zhuǎn)化使得廢水中的金屬元素均以絡(luò)合物的形態(tài)以及酸性不穩(wěn)定的形態(tài)存在，同時膠體和離子中的含量基本保持穩(wěn)定。

因此，結(jié)合工業(yè)區(qū)的實際情況以及實驗中的數(shù)據(jù)可以推斷出，造成廢水濁度升高的原因是由于廢水中的金屬元素形成了絡(luò)合形態(tài)的大分子物質(zhì)造成，使得廢水底部沉淀的離子釋放到廢水水體中，從而使金屬元素的濃度升高，進而使廢水的濁度升高。

3 實驗結(jié)論分析

通過對表1中的數(shù)據(jù)進行分析可以得出，該樣本中的廢水濁度與金屬元素之間的變化趨勢存在一定的相關(guān)性。為了獲取到具體的相關(guān)度，利用Correl函數(shù)公式進行計算。通過計算得出最終的工業(yè)排放廢水金屬元素與濁度之間的相關(guān)系數(shù)為0.6884，即R2=0.6884，并以此為基礎(chǔ)，計算出實驗樣本中金屬元素與濁度之間的相關(guān)性方程為：Y=28.657X-28.641。通過相關(guān)性方程可以得出，工業(yè)排放廢水的濁度能夠在一定程度上反映出廢水中含有的金屬元素含量水平，濁度越高說明工業(yè)排放廢水中金屬元素含量越高，反之，濁度越低說明工業(yè)排放廢水中金屬元素含量越低。

4 結(jié)束語

通過本文實驗可以得出，工業(yè)排放廢水中金屬元素的含量與廢水的濁度之間存在著明顯的正相關(guān)性，同時，利用常規(guī)的工藝手段可以有效的去除工業(yè)廢水中的金屬元素含量，因此利用廢水的濁度，對其進行相應(yīng)的控制，可以有效降低工業(yè)廢水中容易造成嚴重污染的金屬元素的含量，從而在一定程度上保障綠色、環(huán)保的工藝生產(chǎn)。