河流水功能區(qū)化學(xué)需氧量不達(dá)標(biāo)原因及降低方法分析

張英紅，李祥蕾，李 艷

（山東省煙臺生態(tài)環(huán)境監(jiān)測中心，山東 煙臺 264000）

隨著社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展的腳步越來越快，我國工業(yè)化程度也越來越高，這雖然在一定程度上為國民經(jīng)濟(jì)帶來了巨大的推動力，但是與此同時大量工業(yè)廢料、化學(xué)殘留物以及有害金屬物都被排入河流水源，不僅造成了嚴(yán)重的河流水體污染而且還對生態(tài)環(huán)境造成了巨大破壞。河流水源不僅是飲水、用水、農(nóng)業(yè)灌溉、發(fā)電的源頭與動力，同時水體質(zhì)量的高低還直接影響了當(dāng)?shù)厝巳旱纳眢w健康，所以檢測河流水質(zhì)，分析造成化學(xué)需氧量不達(dá)標(biāo)的主要因素以及有效踐行解決措施是當(dāng)下的重點工作。首先必需明確合理、科學(xué)的水質(zhì)檢測方式與原理，從用水因素、人群社會活動、自然界因素影響、水質(zhì)中還原物質(zhì)的影響等多角度來多方位分析不達(dá)標(biāo)的原因，進(jìn)而針對性地踐行解決措施，將河流水功能區(qū)中的化學(xué)需氧量降到最低，保障河流水的水質(zhì)安全。

1 河流水化學(xué)需氧量測定原理及應(yīng)用

化學(xué)需氧量（COD）是一種表征有機(jī)污染物含量的重要指標(biāo)，目前在國際上已經(jīng)取得了廣泛認(rèn)可與應(yīng)用。如今在全球化環(huán)保倡導(dǎo)下，國家對環(huán)保問題也越來越重視，作為生態(tài)環(huán)境質(zhì)量重要指標(biāo)之一的COD也越來越受到重視。河流功能區(qū)的化學(xué)需氧量不達(dá)標(biāo)的因素非常多，造成的原因也千變?nèi)f化，做好COD檢測工作保障水源的基本質(zhì)量與安全是當(dāng)下非常重要的工作[1]。目前推行的COD國家標(biāo)準(zhǔn)方法測試時間長、操作和維護(hù)較復(fù)雜，也很容易引起二次污染與環(huán)境破壞，所以造成COD偏高的源頭分析也成為了關(guān)鍵。

目前河流水質(zhì)檢測方式主要是從化學(xué)原理著手，將化學(xué)需氧量指標(biāo)作為判斷水體污染與水質(zhì)安全的主要依據(jù)，在待測河流水樣本進(jìn)行一定處理后，根據(jù)氧化劑的消耗總量來計算出化學(xué)需氧量。而當(dāng)下主流的氧化劑采用的是重鉻酸鉀，這是一種強(qiáng)氧化劑，在測定過程中可以起到很好的檢測作用，作為綜合性的污染判斷指標(biāo)化學(xué)需氧量是可以非常高效、高質(zhì)量的反映出待測水體是否存在嚴(yán)重污染?，F(xiàn)在，雖然有了很多強(qiáng)氧化劑作為檢測水體質(zhì)量的新方法，但掌握主流的重鉻酸鉀測試法仍然非常重要，在檢測過程中要進(jìn)一步操作精確化，防止因為人工操作的失誤而造成測量誤差，爭取做到零失誤。

檢測化學(xué)需氧量高的河流水廢水時可以先取其中的1/10水樣或者試劑加于15 mm×150 mm硬質(zhì)玻璃試管中，并且要充分搖勻，加熱一定時間后仔細(xì)觀察溶液是否變成綠色，如果溶液呈現(xiàn)為綠色狀態(tài)，此時再適當(dāng)減少廢水取樣量直至溶液不再變?yōu)榫G色為止，從而確定分析廢水樣時應(yīng)取用的體積。整個實驗操作的稀釋過程中務(wù)必要控制所取廢水樣不得少于5 mL，若待測水樣中的化學(xué)需氧量很高，則應(yīng)該提前對廢水樣進(jìn)行多次稀釋，這樣才能保障實驗的精準(zhǔn)性。對于化學(xué)需氧量小于50 mg/L的廢水樣，應(yīng)改用0.0250 mol/L重鉻酸鉀標(biāo)準(zhǔn)溶液，回滴時用0.01 mol/L硫酸亞鐵銨，標(biāo)準(zhǔn)滴定溶液水樣加熱回流后，溶液中重絡(luò)酸鉀剩余量應(yīng)為加入量的1/5或者1/4為宜。

2 河流水功能區(qū)化學(xué)需氧量不達(dá)標(biāo)原因分析

2.1 河流區(qū)域人群的生活因素與自然環(huán)境影響

河流區(qū)域人群密度往往較高，復(fù)雜的人群生活加上自然因素的不穩(wěn)定性造成了水域的化學(xué)需氧量較高，影響水體質(zhì)量。比如，水域附近的工廠排放物與人群的生活廢料排放容易造成河流懸浮物堆積、化學(xué)有害元素難以降解、重金屬污染等，這些危害雖然表面上與COD偏高無關(guān)聯(lián)但是化學(xué)反應(yīng)與長期的物質(zhì)積累難免會出現(xiàn)變化[2]。而COD超標(biāo)的主要原因是有供氧環(huán)境發(fā)生變化與自身因素兩大類，從供氧環(huán)境變化來看河流功能區(qū)中微生物、水藻、各種菌種等極大程度上影響了水中的含氧量，人類的不良行為容易造成菌種降解COD效率下降，并且工廠與各種加工企業(yè)排放的電鍍廢水、化學(xué)廢料以及重金屬會造成河流水環(huán)境較大的變化。

根據(jù)目前的調(diào)查與統(tǒng)計可以發(fā)現(xiàn)，許多的加工企業(yè)與工廠在正常運作時難以避免會產(chǎn)生大量COD，這些COD最終會隨著工業(yè)廢水排入河流水域。外界大量的COD引入會破壞本來的河流生態(tài)系統(tǒng)，這不僅會造成嚴(yán)重的水質(zhì)污染，而且從長遠(yuǎn)角度來看會出現(xiàn)惡性循環(huán)的情形。

例如：眾多食品加工廠會有大量的殘留加工物與工業(yè)生產(chǎn)廢水，這些廢料之中會存在大量還原性物質(zhì)（硫離子與氯離子），加上電鍍廢水中含有大量酸性物質(zhì)，這會直接造成河流水中COD嚴(yán)重超標(biāo)。往往由外界造成的COD堆積超標(biāo)是最難處理的，這是因為人類活動的管束是難以做到絕對化，并且自然環(huán)境的不確定性也是一大因素。比如雨水中酸堿度、雷電促進(jìn)的化學(xué)反應(yīng)、暴風(fēng)攜帶有害元素；等等，這些自然因素也是人類無法控制的，但這相比于人群活動對河流COD超標(biāo)造成的影響還是較小的。所以想要控制好河流水中的COD含量，首要還是應(yīng)從源頭做好，必須做好根本的防護(hù)措施，故而倡導(dǎo)綠色環(huán)保理念，宣傳水質(zhì)保護(hù)工作是首要任務(wù)與工作，同時還要加以科學(xué)技術(shù)處理河流的COD超標(biāo)問題[3]。

2.2 河流水管理機(jī)構(gòu)處理工藝缺陷

河流水的管理機(jī)構(gòu)是解決水質(zhì)污染問題的重要方，他們在這個過程中的管理工作直接決定著河流水COD能否檢測達(dá)標(biāo)，所以在水質(zhì)抽樣檢測中出現(xiàn)COD偏高很大程度上與管理機(jī)構(gòu)處理工藝有著重要關(guān)聯(lián)。根據(jù)統(tǒng)計，國內(nèi)很多的河流水機(jī)構(gòu)在處理工藝中常常采用三大方式；化學(xué)處理法、生物處理法、物理處理法。化學(xué)處理法是最廣泛的應(yīng)用方式，是利用化學(xué)反應(yīng)來去除廢水中的溶解物質(zhì)或膠體物質(zhì)用來實現(xiàn)降解COD。從經(jīng)濟(jì)角度來講最常見的就是直接在污水中投加COD降解劑，通過強(qiáng)氧化的作用，分解水中的COD，達(dá)到降低COD的效果。目前這種方式存在的很大局限性就是氧化、還原反應(yīng)的效率與效果難以得到有效保障，而氣候、環(huán)境變化也是影響重要因素。在化學(xué)處理工藝上，百分之九十的河流水管理機(jī)構(gòu)無法做到高效的COD處理，面對工業(yè)廢水與污水處理長常常難以做到完全去除。目前雖然COD降解劑種類比較多，但基于功能性不同導(dǎo)致其價格差距也非常大，想要大范圍的對河流水進(jìn)行COD降低處理需要一定的經(jīng)濟(jì)作為支撐。

3 降低河流水COD的方式分析

3.1 做好源頭切斷工作，防止COD偏高

COD偏高已經(jīng)成為了水污染最大的問題，如果不及時進(jìn)行降解不僅會危害到人們的日常生活與健康，從長遠(yuǎn)來看，COD長期不達(dá)標(biāo)會對整個河流功能區(qū)都有嚴(yán)重影響。目前盡管世界科學(xué)技術(shù)不斷發(fā)展，有許多的污水處理手段，比如化學(xué)試劑、生物膜處理法、電化學(xué)法以及微生物去除法等，但科學(xué)技術(shù)始終存在局限性，真正降低COD還需從源頭抓起，加強(qiáng)人們?nèi)粘Ｉ畹男袨檫M(jìn)行規(guī)范和控制好生活污水的質(zhì)檢工作。生活污染水與工業(yè)污染水都是COD不達(dá)標(biāo)的主要因素，這些根源處的切斷工作必須得以有效落實。

3.2 電化學(xué)法降低COD

電化學(xué)法中的內(nèi)電解法可以高效去除COD。其原理是采用不同電極電位的兩種金屬或金屬和非金屬為電極，直接將具有導(dǎo)電性的污水作為電解質(zhì)，這樣就可以形成無數(shù)微小的原電池，不僅可以促進(jìn)化學(xué)反應(yīng)的速度，還能降低操作過程的繁瑣性。在電場作用下使污染水中大分子有機(jī)物斷鏈后分解，從而實現(xiàn)難氧化物質(zhì)的還原，加上電解作用還能加強(qiáng)對懸浮液中固體物的吸附作用，從而可以有效凈化污染水。在中國污水處理中心的具體實驗中，酸性藍(lán)合成污水處理中利用循環(huán)伏安法和電位電解法通過摻硼金剛石電極進(jìn)行電化學(xué)處理的過程中，當(dāng)水流速度在300 dm3/h，電流密度為20 mA/cm2時通過12 h的電解時間，COD去除率可以高達(dá)97%。根據(jù)這一實驗我們可以將其作為降低COD的一大重要參考，COD化學(xué)降低法中電解法雖然存在很多的條件約束與環(huán)境要求，但其降解效率是非常樂觀的。而在實際河流水處理方案中是不可能首選化學(xué)電解法，畢竟成本高、條件較復(fù)雜、技術(shù)要求較高，想要同時滿足是具有一定難度的。但是我們可以將其作為研究方向，比如在河流水處理中控制水溫與流速，采用常用電極與常規(guī)條件探究出最佳COD降解方式。當(dāng)然能夠有效降低污染水源的方式不僅僅局限于文中探討的方式，只要前提是基于降解COD的原理來實現(xiàn)就可以。但是綜合實際操作難度、成本、降低COD的效率等因素來看既想要有較好的降低COD效果，又想要實現(xiàn)對河流水功能區(qū)正常運行的影響較小，COD降解試劑是目前最有效的方式之一。需要注意的是：在COD降解試劑投入的過程中一定要做好河流水功能區(qū)的保護(hù)工作，因為多數(shù)的降解試劑雖然能夠有效降低COD，但也會對水質(zhì)造成一定的影響。

4 結(jié)論

隨著全球化水資源治理工作的不斷發(fā)展，加上科學(xué)技術(shù)的不斷提升與進(jìn)步，污水檢測與降低COD工作受到了越來越高的重視。河流水功能區(qū)應(yīng)用在我們的日常生活中至關(guān)重要，不僅與人群的生活作息息息相關(guān)，還影響著國內(nèi)各地區(qū)發(fā)展，所以做好河流水水樣檢測與凈化工作的重要性不言而喻。電化學(xué)法、物理吸附法、生物膜處理法、化學(xué)試劑降解等都是有效的解決方式。