COD在線監(jiān)測(cè)相關(guān)問(wèn)題釋疑
一、 污染源COD監(jiān)測(cè)的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)
1. GB1194-89 化學(xué)需氧量的測(cè)定重鉻酸鹽法
這是國(guó)家標(biāo)準(zhǔn),是實(shí)驗(yàn)室CODcr測(cè)定方法標(biāo)準(zhǔn),最具權(quán)威性,是仲裁的依據(jù)。由本法衍生出三個(gè)與COD在線監(jiān)測(cè)相關(guān)的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。
2. HBC6-2001 化學(xué)需氧量(CODcr)水質(zhì)在線自動(dòng)監(jiān)測(cè)儀
這是國(guó)家環(huán)??偩?001年發(fā)布的CODcr在線監(jiān)測(cè)儀的行標(biāo),適用于該類儀器的研制生產(chǎn)和性能檢驗(yàn)。
3. HJ/T 191-2005紫外(UV)吸收水質(zhì)自動(dòng)在線監(jiān)測(cè)儀技術(shù)要求
這是國(guó)家環(huán)??偩衷?005年發(fā)布的紫外(UV)在線自動(dòng)監(jiān)測(cè)儀的行標(biāo),適用于紫外在線自動(dòng)分析儀的研制生產(chǎn)以及性能檢驗(yàn)。當(dāng)吸光系數(shù)與化學(xué)需氧量具相關(guān)性時(shí),可將UV儀測(cè)定的光吸收系數(shù)折算成化學(xué)需氧量。
4. HJ/T 353-2007 水污染源在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)安裝技術(shù)規(guī)范
這是國(guó)家環(huán)??偩衷?007年發(fā)布的水污染源在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的安裝的行標(biāo),規(guī)定了各類在線監(jiān)測(cè)儀器(含CODcr在線監(jiān)測(cè)儀,UV在線自動(dòng)監(jiān)測(cè)儀及氨氮、pH等儀器)的安裝技術(shù)規(guī)范。
二、 HBC6-2001是標(biāo)準(zhǔn)方法嗎?
近來(lái),有一種說(shuō)法:CODcr在線自動(dòng)監(jiān)測(cè)儀測(cè)定的數(shù)據(jù)最可靠,因?yàn)樗菢?biāo)準(zhǔn)方法。
這種說(shuō)法是沒(méi)有依據(jù)的,正如前述,CODcr測(cè)定的標(biāo)準(zhǔn)方法只有一個(gè),那就是GB1194-89規(guī)定的方法。CODcr是一個(gè)條件指標(biāo),只有嚴(yán)格按照規(guī)定條件測(cè)出的CODcr才具法律效益,而CODcr在線監(jiān)測(cè)儀器的工作狀況和規(guī)定條件均與標(biāo)準(zhǔn)方法存在很大的不同,故不能視其為標(biāo)準(zhǔn)方法,其所測(cè)數(shù)據(jù)的有效性決定于與標(biāo)準(zhǔn)方法所測(cè)數(shù)據(jù)比對(duì)時(shí)的相關(guān)性,可比時(shí)有效,不可比時(shí)無(wú)效。
三、UV在線自動(dòng)監(jiān)測(cè)儀測(cè)的數(shù)據(jù)是COD嗎?
已如HJ/T191-2005所述,當(dāng)吸光系數(shù)A與化學(xué)需氧量具相關(guān)性時(shí),可將UV測(cè)定的吸光系數(shù)折算成化學(xué)需氧量。筆者已經(jīng)指出,C=K1A, CODcr= K2C 故CODcr = KA。這就從理論層面解決了UV法可以測(cè)定化學(xué)需氧量的問(wèn)題;再者,世界各國(guó),包括美、日、法等國(guó)也都曾采用UV法測(cè)定化學(xué)需氧量COD,而且迄今,UV在線自動(dòng)監(jiān)測(cè)儀仍為日本指定的在線測(cè)定COD技術(shù)。從與國(guó)際接軌的角度上講,采用UV在線自動(dòng)監(jiān)測(cè)儀測(cè)定化學(xué)需氧量COD本身就是一種正確的選擇;其三,更因光電方法之于在線監(jiān)測(cè)技術(shù)仍為各國(guó)在線儀器發(fā)展之方向,有其獨(dú)具的優(yōu)勢(shì),如連續(xù)性,數(shù)據(jù)的不可更改性,執(zhí)法的嚴(yán)肅性等諸多原因,這就決定了UV在線自動(dòng)監(jiān)測(cè)儀有其更廣的應(yīng)用前景。
四、UV在線自動(dòng)監(jiān)測(cè)儀是怎么確定K值的?
已如前述,COD=KA ,那么K是怎么確定的呢?一句話,用標(biāo)準(zhǔn)方法所測(cè)數(shù)據(jù)來(lái)確定K值。具體做法是:
第一步:對(duì)正常排放污水采樣5升。
第二步:將5升水樣靜置一晚上。
第三步:分別分取靜置水樣上清液三個(gè)1000mg/L成三份。
第四步:
編號(hào)1樣為上清液。
編號(hào)2樣:在上清液1L中,加標(biāo)鄰苯二甲酸氫鉀,至CODcr約100mg/L。
編號(hào)3樣:在上清液1L中,加標(biāo)鄰苯二鉀酸氫鉀至CODcr約150 mg/L。
第五步:用標(biāo)準(zhǔn)方法分別測(cè)定1.2.3號(hào)樣,記錄所測(cè)的數(shù)據(jù)。
第六步:用手動(dòng)方法在UV儀上進(jìn)樣1.2.3號(hào)樣,獲得相應(yīng)吸光度,同時(shí)輸入用標(biāo)樣方法測(cè)定的1.2.3號(hào)樣品CODcr值再加上0點(diǎn),繪制校準(zhǔn)曲線即可求出K值。
五、UV法適用于不穩(wěn)定的水樣嗎?
理論上講,UV法適用于一切含苯環(huán)和不飽和雙鍵的水樣。由于結(jié)構(gòu)性的原因,絕大部分工業(yè)廢水和生活污水均含苯環(huán)與不飽和雙鍵有機(jī)化合物,UV儀對(duì)他們都有吸收,都可以用。所謂不穩(wěn)定水樣一般指二種情況:其一,濃度變化大;其二,所排有機(jī)物的種類變化大,亦即工藝改變大。對(duì)于前者,就光電轉(zhuǎn)換而言,其線性范圍甚寬,濃度變化大不影響光吸收測(cè)量,也不會(huì)影響COD測(cè)量;對(duì)于后者,如一些制藥廠,軍工廠,往往不斷改變生產(chǎn)品種,以致排放污染物種類發(fā)生變化。對(duì)此,我們的看法是:由于UV儀選用了通用波長(zhǎng)254nm做測(cè)量波長(zhǎng),這是一個(gè)寬譜波長(zhǎng),即使種類變化也照樣有吸收;我們對(duì)楊州制藥廠和西安某軍工廠作了大量實(shí)驗(yàn),實(shí)驗(yàn)表明,UV法 測(cè)定結(jié)果與CODcr法測(cè)定結(jié)果具有較好的相關(guān)性;內(nèi)在原因還在于COD測(cè)量規(guī)定的誤差范圍較大,這也確保了不穩(wěn)定水樣 之UV法 測(cè)定仍具相關(guān)性,因此,一般而言UV法適用于不穩(wěn)定水樣。
六、UV法適用于高濃度水樣嗎?
對(duì)光電轉(zhuǎn)換法的UV儀器而言,測(cè)定高濃度水樣 正是它的特長(zhǎng),而決不是不適用于高濃度水樣。筆者曾做過(guò)多個(gè)實(shí)驗(yàn),當(dāng)CODcr值擴(kuò)漲至10000mg/L時(shí),UV儀尚能測(cè)定其變化。可以這么說(shuō),只要水樣含有苯環(huán)或不飽和雙鍵,濃度高一樣有吸光系數(shù)變化,一樣能測(cè)定COD的變化趨勢(shì)。相反,對(duì)于CODcr 在線自動(dòng)監(jiān)測(cè)儀來(lái)講,它將受到濃度的限制,當(dāng)CODcr值大于1000mg/L時(shí),原則上該在線儀器將失靈。有人說(shuō)可以將水樣稀釋來(lái)做嗎;就筆者了解,迄今,CODcr在線儀器并未裝設(shè)稀釋裝置,因此在CODcr大于1000mg/L時(shí),采用CODcr在線儀器是有難度的,何況這種等比例稀釋裝置價(jià)格昂貴,不足取。
七、UV法適用于測(cè)量印染污水嗎?
這是UV儀器的特長(zhǎng),而決非不能測(cè)。眾所周知,印染污水含有芳烴或多個(gè)苯環(huán)的有機(jī)化合物,他們對(duì)254nm均有貢獻(xiàn),有貢獻(xiàn)就能測(cè),緣何出來(lái)這種怪調(diào)呢?那是不了解UV法測(cè)定的原理所致,恰恰相反,一些CODcr儀器采用了可見(jiàn)光光度比色,在其測(cè)量波長(zhǎng)上,測(cè)量往往受到顏色的干擾,以致測(cè)量誤差大而測(cè)不準(zhǔn),UV儀器則不然,一方面,在254nm測(cè)量波長(zhǎng),不存在顏色吸收效應(yīng),一方面儀器本身采用雙波長(zhǎng)法,在“帶色”波長(zhǎng)上,裝有能補(bǔ)償色度干擾的裝置,致其不會(huì)干擾測(cè)定,因此UV法特別適用于印染污水測(cè)量。
八、UV法適用于造紙廢水測(cè)量嗎?
這是UV儀的又一特長(zhǎng),可以說(shuō)特別適用于造紙廢水測(cè)量。人們通??紤]氯離子的干擾,可是,無(wú)機(jī)的氯離子在UV儀上不產(chǎn)生吸收,因而無(wú)干擾。換句話說(shuō),氯離子不影響UV法測(cè)量。再者,造紙廢水中含有不少氯代芳烴類有機(jī)物,它們對(duì)254nm有貢獻(xiàn),因而UV法最適合測(cè)定造紙廢水。相反,CODcr在線儀器卻遇到了根本性的困難,原因在于氯離子對(duì)CODcr法干擾大,特別是在氯離子濃度高時(shí),水樣必須稀釋,而且要密閉加壓加熱消解。迄今為止的CODcr在線儀器未設(shè)這類裝置,故氯離子將會(huì)干擾其測(cè)定,以致測(cè)不準(zhǔn)。
九、UV法測(cè)量受什么限制?
任何一個(gè)方法都不是萬(wàn)能的,UV法有其局限性,從理論上講對(duì)于那些不含苯環(huán)或不飽和雙鍵的污水,由于它們對(duì)254nm沒(méi)有貢獻(xiàn),因此UV法失靈,受到限制,換句話說(shuō),UV法不適用于無(wú)機(jī)廢水(如電鍍廠)的測(cè)量,不適用于只含飽烴的污水測(cè)量(如糖廠)。相反,這是CODcr在線自動(dòng)監(jiān)測(cè)儀的特長(zhǎng)。無(wú)機(jī)廢水中含有能被氧化的還原性無(wú)機(jī)物,而含直鏈烴的有機(jī)物具有很強(qiáng)的被氧化能力,因此,對(duì)這二類污水,采用CODcr在線自儀器測(cè)量最合適,而不能用UV儀器來(lái)測(cè)這二類污水。
十、歷史經(jīng)驗(yàn)值得注意
上世紀(jì)八十年代,在空氣質(zhì)量自動(dòng)監(jiān)測(cè)工作布局中,我們走過(guò)了長(zhǎng)達(dá)十年之久的彎路,那就是投資數(shù)億采用從日本引進(jìn)來(lái)的化學(xué)法(濕法)自動(dòng)監(jiān)測(cè)儀器監(jiān)測(cè)空氣質(zhì)量,其結(jié)果以失敗告終。進(jìn)入上世紀(jì)九十年代后,所有濕法在線儀器全被光電法的干法儀器代替。
污水比空氣沾得多得多,濕法儀器用于空氣監(jiān)測(cè)尚豈失敗 ,若污水監(jiān)測(cè)普遍采用濕法儀器豈不更慘。事實(shí)上我們已經(jīng)有了教訓(xùn),從上世紀(jì)九十年代末開(kāi)始至今,投入市場(chǎng)的濕法(CODcr)在線自動(dòng)監(jiān)測(cè)儀已達(dá)六七千臺(tái),可現(xiàn)在正常運(yùn)行的有多少呢?做一次深入調(diào)查即可發(fā)現(xiàn),能夠正常運(yùn)行的濕法儀器僅有一二千臺(tái),但多數(shù)已經(jīng)趴窩,這是客觀事實(shí)。
國(guó)際潮流是光電轉(zhuǎn)換儀器用于自動(dòng)在線,那么濕法儀器為什么故障多,需經(jīng)常維護(hù)呢?其原因很簡(jiǎn)單,因?yàn)樵诰€儀器是由流路系統(tǒng)構(gòu)成的,濕法儀器每添加一種試劑就要一套管路,(包括計(jì)量泵、電磁閥、管路),進(jìn)而,加幾種試劑就會(huì)形成多岐化的流路系統(tǒng),這種系統(tǒng)死角多,不易清洗,常會(huì)發(fā)生堵塞、腐蝕,以致故障多,維護(hù)量大,數(shù)據(jù)捕捉率低,不能正常工作是情理之中的事。
減排大計(jì)是黨中央,國(guó)務(wù)院的歷史性重大決策。那些置歷史教訓(xùn)于不顧,一意崇尚落后技術(shù)的技術(shù)人應(yīng)當(dāng)清醒了,給國(guó)家造成重大損失是會(huì)被問(wèn)責(zé)的。歷史經(jīng)驗(yàn)值得注意,我們應(yīng)當(dāng)改革創(chuàng)新,多做對(duì)黨和人民有益的事,不做有損于減排大計(jì)的事。
十一、“慎重選擇”
近來(lái),廣泛流行種一種說(shuō)法:“污染源COD在線自動(dòng)監(jiān)測(cè)必須選用氧化原理的儀器……對(duì)于非重鉻酸鉀氧化原理的儀器,由于現(xiàn)場(chǎng)對(duì)比工作量較大,應(yīng)根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)污水排放狀況,慎重選擇。”
這種觀點(diǎn)值得商榷。
1、 正如前述,美、日、歐等先進(jìn)國(guó)家和地區(qū)在上世紀(jì)七十年代、八十年代立法防污,防治水污染的重要監(jiān)控手段是采用CODUV,即以光電轉(zhuǎn)換的COD在線自動(dòng)監(jiān)測(cè)儀器為主流監(jiān)控儀器,是有其豐富內(nèi)涵和道理的,我們講與國(guó)際接軌,就是要跟上國(guó)際潮流,吸收國(guó)際先進(jìn)經(jīng)驗(yàn),為我所用,逆潮流的作法,值得特別注意。
2、 以鉻法為主的CODCr在線自動(dòng)監(jiān)測(cè)儀器的弊端必須引起人們的足夠重視:a.)2005年前已安裝的CODcr在線儀器至今還有多少在運(yùn)行?人們不能置事實(shí)于不顧。一個(gè)不爭(zhēng)的事實(shí)是:CODcr在線儀器因其岐化管路設(shè)計(jì),不可避免地出現(xiàn)易堵塞、維護(hù)量大,數(shù)據(jù)捕捉率不高等難以克服的問(wèn)題。
b.)不利于環(huán)境執(zhí)法和環(huán)境管理,以目前2小時(shí)1次的監(jiān)控周期而論,能做到制止偷排和違法排污嗎?不能!
c.)運(yùn)行成本高,以2小時(shí)1次測(cè)量作為測(cè)算基點(diǎn),1年運(yùn)行下來(lái),單是試劑費(fèi)用就要達(dá)到3~4萬(wàn)元,于企業(yè),于國(guó)家均不利。
d.)由于CODcr在線儀器很難長(zhǎng)期穩(wěn)定運(yùn)行,數(shù)據(jù)捕捉率低,靠?jī)x器自動(dòng)監(jiān)測(cè)COD排放總量幾乎是一句空話,最終還得靠企業(yè)申報(bào),靠監(jiān)督監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)校算COD排放總量,這就失去了在線監(jiān)控推動(dòng)削污減排的實(shí)際意義。
3、 筆者認(rèn)為,如果講慎重選擇,從為國(guó)為民角度上說(shuō),真正應(yīng)該做的是,慎重選擇CODcr在線儀器,歷史經(jīng)驗(yàn)值得注意,污水比空氣沾得多得多,上世紀(jì)九十年代,十年彎路所推崇的濕法儀器,最終被干法儀器取代的經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn),難道不值得技術(shù)決策者所慎重思考嗎?
4、 我國(guó)水污染以有毒有機(jī)物污染為主,正如前述CODcr法對(duì)量大面廣的POPs,芳烴類及其衍生物等氧化效率極低,采用CODcr在線儀器很難有效監(jiān)控有毒有機(jī)物污染物。
5、 CODUV在線連續(xù)自動(dòng)監(jiān)測(cè)儀是監(jiān)控有毒有機(jī)物污染的最有效手段,抓住監(jiān)控重點(diǎn),就抓住了主要矛盾,其它問(wèn)題將會(huì)迎刃而解;CODUV儀器采用光電轉(zhuǎn)換技術(shù),順應(yīng)潮流,能長(zhǎng)期穩(wěn)定運(yùn)行,能準(zhǔn)確測(cè)量COD總量,是國(guó)家削污減排的有效手段、得力助手;再者CODUV在線儀實(shí)現(xiàn)了連續(xù)監(jiān)測(cè),利于環(huán)境管理和環(huán)境執(zhí)法;CODUV在線儀器運(yùn)行成本低,利國(guó)利民;與CODcr在線儀器比起來(lái),CODUV在線儀器現(xiàn)場(chǎng)比對(duì)極為簡(jiǎn)捷易行,工作量最小,為什么無(wú)中生有地說(shuō)它現(xiàn)場(chǎng)比對(duì)工作量大呢?問(wèn)題在于這些技術(shù)人員還甚不了解CODUV儀器。
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