洛阳理工学院东校区中水处理站水质监测与评价.docx
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洛阳理工学院东校区中水处理站水质监测与评价
环境监测课程设计
题目：
校园中水回用工程污水处理站水质监测与评价
姓名：
学号：
班级：
专业：
指导老师：
洛阳理工学院环境工程与化学学院
二〇一五年五月
目录
第一章监测背景1
第二章基础资料收集1
第三章采样点的设置3
第四章监测项目的确定3
第五章采样时间和采样频率的确定3
5.1采样时间的确定3
5.2采样频率的确定3
第六章样品的采集与保存3
第七章样品的预处理4
7.1浊度的测定...................................................................................4
7.2化学需氧量的测定4
7.3总磷的测定7
7.4总氮的测定11
第八章评价方法、质量保证和实施计划14
8.1评价方法与评价15
8.2质量保证措施15
8.3计划实施时间15
参考文献16
附录17
校园中水回用工程污水处理站水质监测与评价
第一章监测背景
中国是一个水资源贫乏的国家，属世界上13个贫水国之一，人均水资源是世界平均水平的1/4。
同时，我国水资源时空分布不均，致使部分地区供求矛盾加剧。
随着经济发展和城市化进程的加快，用水亮增多，城市缺水问题尤为突出。
目前我国共有1400余所各级各类高校，在校学生4000余万人。
从有关资料看高校学生消耗清洁水源410万m3/天。
而校园绿化、学生公寓冲厕消耗大量自来水，造成能源和资源的浪费。
为建设节水型校园，洛阳理工学院王城校区已经实施中水回用工程多年，为我们节约了大量的自来水和能源。
“中水”一词是相对于上水〔给水〕、下水〔排水〕而言的。
中水回用技术系指将小区居民生活废〔污〕水（沐浴、盥洗、洗衣、厨房、厕所）集中处理后，达到一定的标准回用于小区的绿化浇灌、车辆冲洗、道路冲洗、家庭坐便器冲洗等，从而达到节约用水的目的。
在此，我们将对校园中水回用工程污水处理站进、出水的多个有机指标进行检测，检测结果结合《城市污水再生利用——城市杂用水水质标准》[7]以及中水处理站处理效率作出评价。
第二章基础资料收集
依据标准与规范：
《地表水环境质量标准》GB3838--2002
《地面水环境影响评价导则》HJ/T2.3-93
《地表水和污水监测技术规范》HJ/T91—2002
《水质采样方案设计技术规定》HJ495－2009
《水质采样技术指导》HJ494－2009
《水质样品的保存和管理技术规定》HJ493－2009
《城市污水再生利用城市杂用水水质标准》GB/118920-2002
《生活杂用水水质标准》CJ25.1-89
《再生水回用用于景观水体的水质标准》CJ/T95-2000
《水质总磷的测定钼酸铵分光光度法》GB11893-89
《水质总氮的测定碱性过硫酸钾消解紫外分光光度法》GB11894-89
《水质化学需氧量的测定重铬酸盐法》GB11914-89
课题小组将先通过网络等途径对中水回用系统进行了解，了解中水处理工作的原理、目前中水回用的概况等；然后到学校中水回用工程中水处理站作进一步了解校园中水处理站中水处理系统的结构；然后，根据《城市污水再生利用城市杂用水水质标准》[7]选定本次监测、评价的四个指标，进而参考《地表水和污水监测技术规范》[3]、《水质采样方案设计技术规定》[4]、《水质采样技术指导》[5]和《水质样品的保存和管理技术规定》[6]拟定本次检测前的实验方法、实验药品准备和配制；最后，大家检测任务进行分配、实验，进而根据《城市污水再生利用城市杂用水水质标准》[7]对校园中水处理站进、出水水质作出评价。
图2-1洛阳理工学院东校区中水处理站水质监测与评价
图2-2高校生活污水集中处理中水回用系统图
任务分配：
表2-1监测评价任务分配
姓名
学号
任务
倪吉祥
B12070828
查询资料、方案拟定、水样采集、监测化学需氧量（COD）及浊度和对实验检测评价。
孙琳
B120708
水样采集,药品配制，检测总磷（TN），并对相应的指标作简单评价；
任美琪
B120708
水样采集,药品配制，检测总磷（TN），并对相应的指标作简单评价；
刘凌卓
B12070827
药品配制，检测总磷，记录检测结果，并对相应的指标作简单评价。
孙尚波
B12070811
药品配制，检测总磷，记录检测结果，并对相应的指标作简单评价。
于宝祺
B12070814
水样采集，监测化学需氧量（COD），简单评价对应监测指标，记录检测结果，对此次监测作评价。
第三章采样点的设置
根据本次监测与评价的是校园中水回用工程污水处理站的情况，监测小组需要监测中水处理站进水和出水水质。
所以，监测小组确定采样点位置为：
洛阳理工学院王城校区（东校区）中水处理站中水回用系统中格栅前取水（进水）和清水池取水（出水）。
第四章监测项目的确定
根据《城市污水再生利用城市杂用水水质标准》[7]中的项目和《地表水环境质量标准》[1]中基本项目，考虑到校园生活污水中污染物的主要种类以及监测小组目前的能力和检测条件，最终，确定此次监测与评价的项目为：
项目一：
浊度
项目二：
化学需氧量（COD）
项目三：
总磷（TP）
项目四：
总氮（TN）
第五章采样时间和采样频率的确定
5.1采样时间的确定
此次课程设计的时间为第10周（2014年5月04日-2014年5月10日），根据老师安排和监测与评价任务量，监测小组采样时间为2014年5月05日下午。
5.2采样频率的确定
通常需要水质可能发生变化的全过程的资料，为此要不时地采样，使所采样品足以反映水质及其变化，但也要考虑到成本要小。
相反，按主观想象确定采样频率或者仅从分析和采样的工作量考虑，会导致盲目采样或过于频繁的采样。
当非正常状态出现的时候，有必要增加采样的频次，例如，在植物开始生长的过程中或者在一条河的涨潮期和水华时期等。
为了统计长时间的发展趋势，需要增加采样的频次，这样采集的样品结果才是可以利用的。
对于污染治理、环境科研、污染源调查和评价等工作中的污水监测，其采样频次可以根据工作方案的要求另行确定。
参考《城市污水再生利用城市杂用水水质标准》[7]中城市杂用水水质标准采样检测频率规定，以及监测小组监测的具体项目，
第六章样品的采集与保存
从管道中采样：
用适当大小的管子（如抽取多相液体时，管的最小公称内径为25mm）从管道中抽取样品。
液体在管中的线速度要大，足够保证液体呈湍流的特征，避免液体在管内水平方向流动。
第七章样品的预处理
根据标准和规范，确定本监测方案所选监测项目的预处理方法和具体操作步骤。
如表7-1。
表7-1测定项目分析方法
测定项目
测定方法
执行标准
浊度
浊度仪
COD
重铬酸钾法
GB11914-89
TP
钼酸铵分光光度法
GB11893-89
TN
碱性过硫酸钾消解紫外分光光度法
GB11894-89
7.1浊度的测定
水样
第一次测
第二次测
浊度
进水
20（21稀释至84，4倍）
14.19（20稀释至100,5倍）
75.475
出水
0.052
0.5
0.051
7.1化学需氧量的测定
化学需氧量（CODCr）的测定（GB11914-89重铬酸钾法）[12]
1.实验目的和要求
（1）熟练掌握化学需氧量（COD）测定方法及原理
（2）巩固《环境监测》（第四版）第二章第八节相关内容
2.原理
重铬酸钾法测定COD的原理是：
在强酸性溶液中，用一定量的重铬酸钾氧化水样中的还原性物质，过量的重铬酸钾以试亚铁灵作指示剂用硫酸亚铁铵溶液回滴。
根据硫酸亚铁铵的用量算出水样中还原性物质消耗氧的量。
测定结果因加入氧化剂的种类及浓度、反应溶液的酸度、反应温度和时间，以及催化剂的有无而不同，因此，化学需氧量亦是一个条件性指标，其测定必须严格按步骤进行。
酸性重铬酸钾氧化剂氧化性很强，可氧化大部分有机物，加入硫酸银作催化剂时，直链脂肪族化合物可完全被氧化，而芳香族有机物却不易被氧化，吡啶不被氧化，挥发性直链脂肪族化合物、苯等有机物存在于蒸气相，不能与氧化剂液体接触，氧化不明显。
氯离子能被重铬酸钾氧化，并且能与硫酸银作用产生沉淀，影响测定结果，故在回流前向水样中加入硫酸汞，使之成为络合物以消除干扰。
氯离子含量高于2000mg/L的样品应作定量稀释，使含量降低至2000mg/L以下，再行测定。
用0.25mol/L的重铬酸钾溶液可测定大于50mg/L的COD。
用0.025mol/L的重铬酸钾溶液可测定5～50mg/L的COD，但准确度较差。
3.仪器与试剂
（一）仪器
（1）回流装置：
带250ml磨口锥形瓶的回流装置
（2）加热装置：
电热板或变阻电炉
（3）酸式滴定管：
50ml。
（二）试剂
除另有说明外，所用试剂君威分析纯试剂。
（1）重铬酸钾标准溶液[c（1/6K2Cr2O7）=0.2500mol/L]：
称取预先在120℃烘干2h的基准或优级纯重铬酸钾12.258g溶于水中，移入1000mL容量瓶，稀释至标线，摇匀。
（2）试亚铁灵指示剂：
称取1.485g一水合邻菲罗啉（C12H8N2·H2O，1.10-phenanthroline），0.695g七水合硫酸亚铁（FeSO4·7H2O）溶于水中，稀释至100mL，贮于棕色瓶内。
（3）硫酸亚铁铵标准溶液{c[（NH4）2Fe（SO4）2]=0.1mol/L}：
称取39.5g六水合硫酸亚铁溶于水中，边搅拌边缓慢加入20mL浓硫酸，冷却后又移入1000mL容量瓶中，加水稀释至标线，摇匀。
林用钱，用重铬酸钾标准溶液标定。
标定方法：
准确吸取10.00mL重铬酸钾标准溶液于500mL锥形瓶中，加水稀释至110mL左右，缓慢加入30mL浓硫酸，混匀。
冷却后，加入3滴试亚铁灵指示剂（约0.15mL），用硫酸亚铁铵标准溶液滴定，溶液的颜色由黄色经蓝绿色至红褐色即为终点。
c[（NH4）2Fe（SO4）2]=（0.250*10.00）/V（7-1）
式中：
c——硫酸亚铁铵标准溶液的浓度，mol/L；
V——硫酸亚铁铵标准溶液的用量，mL；
0.2500——重铬酸钾标准溶液浓度，mol/L；
10.00——重铬酸钾标准溶液体积，mL。
（4）硫酸-硫酸银溶液：
于2500mL浓硫酸中加入25g硫酸银，放置1～2d,不时摇动使其溶解（如无2500ml容器，可在500mL浓硫酸中加入5g硫酸银）
（5）硫酸汞：
结晶或粉末
4.实验步骤
（1）取20.00mL混合均匀的水样（或适量水样稀释至20.00mL）于250mL磨口锥形瓶中，准确加入10.00mL重铬酸钾标准溶液及数粒小玻璃珠或沸石，连接磨口回流冷凝管，从冷凝管上口慢慢加入30mL硫酸-硫酸银溶液，轻轻摇动磨口锥形瓶使溶液摇匀，加热回流2h（自沸腾开始计时）。
（2）冷却后，用90mL水冲洗冷凝管壁，取下磨口锥形瓶。
溶液总体积不得少于140mL，否则因酸度太大，滴定重点不明显。
（3）溶液再度冷却后，加3滴试亚铁灵指示剂，用硫酸亚铁铵标准溶液滴定，溶液的颜色由黄色经蓝绿色至红褐色即为终点，记录硫酸亚铁铵标准溶液的用量。
（4）测定水样的同时，以20.00mL重蒸馏水，按同样操作步骤做空白试验。
记录滴定空白溶液时硫酸亚铁铵标准溶液的用量。
5.实验结果与数据处理
根据测定空白溶液和样品溶液消耗的硫酸亚铁铵溶液体积和水样体积按下式计算水样COD：
COD（O2，mg/L）=[（V0-V1）*c*8*1000]/V（7-2）
式中：
c——硫酸亚铁铵标准溶液的浓度，mol/L；
V0——滴定空白时硫酸亚铁铵标准溶液的体积，mL；
V1——滴定水样时硫酸亚铁铵标准溶液的体积，mL；
V——水样的体积，mL；
8——氧（1/4O2）的摩尔质量，g/mol。
6.注意事项
（1）使用0.4g硫酸汞络合氯离子的最高量可达40mg，如取用20.00mL水样，即最高可络合2000mg/L氯离子的水样。
若氯离子浓度较低，亦可少加硫酸汞，使保持m（硫酸汞）：
m（氯离子）=10：
1。
若出现少量氯化汞沉淀，并不影响测定。
（2）取水样体积可为10.00～50.00mL，但试剂用量及浓度需按表7-2进行相应调整，也可得到满意的结果。
表7-2取水样体积和试剂用量
取水样
体积/mL
0.2500mol/L
1/6K2Cr2O7
标准溶液体积/mL
H2SO4-Ag2SO4溶液体积/mL
HgSO4
质量/g
（NH4）2Fe（SO4）2标准溶液浓度（mol/L）
滴定前
总体积/mL
10.00
5.00
15
0.2
0.0500
70
20.00
10.00
30
0.4
0.1000
140
30.00
15.00
45
0.6
0.1500
210
40.00
20.00
60
0.8
0.2000
280
50.00
25.00
75
1.0
0.2500
350
（3）对于化学需氧量小于50mg/L的水样，应改用0.0250mol/L重铬酸钾标准溶液，回滴时用0.01mol/L硫酸亚铁铵标准溶液。
（4）水样加热回流后，溶液中重铬酸钾剩余量应为加入量的1/5～4/5为宜。
（5）用邻苯二甲酸氢钾标准溶液检查试剂的质量和操作技术时，由于每克邻苯二甲酸氢钾的理论COD为1.176g，所以溶解0.425g邻苯二甲酸氢钾（HOOCC6H4COOK）于重蒸馏水中，转入1000mL容量瓶，用重蒸馏水稀释至标线，使之成为500,g/L的COD标准溶液。
用时新配。
（6）COD的测定结果应保留三位有效数字。
（7）每次实验时，应对硫酸亚铁铵标准溶液进行标定，室温较高时尤其应注意其浓度的变化。
7.数据处理结果：
表7-2（NH4）2Fe（SO4）2标准溶液浓度的标定
初值
末值
（NH4）2Fe（SO4）2标准溶液浓度mg/l
21.68
47.50
0.096824
表7-3化学需氧量检测结果
编号
水样
初值
末值
CODmg/l
1号磨口锥形瓶
进水（10ml水样+10ml蒸馏水）
3.10
24.48
226.18
2号磨口锥形瓶
空白（20ml蒸馏水）
0.50
24.80
3号磨口锥形瓶
出水（20ml水样）
5.18
29.60
50.35
4号磨口锥形瓶
空白（20ml蒸馏水）
0.25
24.80
7.2总磷的测定
水质总磷的测定钼酸铵分光光度法GB11893--89[10]
1.主题内容与适用范围
本标准规定了用过硫酸钾（或硝酸-高氯酸）为氧化剂，未经过滤的水样消解，用钼酸铵分光光度测定总磷的方法。
总磷包括溶解的、颗粒的、有机的和无机磷。
本标准适用于地面水、污水和工业废水。
取25mL试料，本标准的最低检出浓度为0.01mg/L，测定上限为0.6mg/L。
在酸性条件下，砷、铬、硫干扰测定。
2.原理
在中性条件下用过硫酸钾（或硝酸-高氯酸）使试样消解，将所含磷全部转化为正磷酸盐。
在酸性介质中，正磷酸盐与钼酸铵反应，在锑盐存在下生成磷钼杂多酸后，立即被抗坏血酸还原，生成蓝色的络合物。
3.试剂
本标准所用试剂除另有说明外，均应使用符合国家标准或专业标准的分析试剂和蒸馏水或同等纯度的水。
（1）硫酸（H2SO4），密度为1.84g/mL
（2）硝酸（HNO3），密度为1.4g/mL
（3）高氯酸（HClO4），优级纯，密度为1.68g/mL
（4）硫酸（H2SO4），1+1
（5）硫酸，约c（½H2SO4）=1mol/L：
将27mL硫酸
（1）加入到937mL水中。
（6）氢氧化钠（NaOH），1mol/L溶液：
将40g氢氧化钠溶于水并稀释至1000mL
（7）氢氧化钠（NaOH），6mol/L溶液：
将240g氢氧化钠溶于水并稀释至1000mL
（8）过硫酸钾，50g/L溶液：
将5g过硫酸钾（K2SO4）溶于水，并稀释至100mL
抗坏血酸，100g/L溶液：
溶解10g抗坏血酸（C6H8O6）于水中，并稀释至100mL
（9）此溶液贮于棕色的试剂瓶中，在冷处可稳定几周。
如不变色可长时间使用。
（10）钼酸盐溶液：
溶解13g钼酸铵[（NH4）6MO7O24*4H2O]与100mL水中。
溶解0.35g酒石酸锑钾[KSbC4H4O7*½H2O]于100mL水中。
在不断搅拌下把钼酸铵溶液徐徐加到300mL硫酸（4）中，加酒石酸锑钾溶液并且混合均匀。
此溶液贮存于棕色试剂瓶中，在冷处可保存二个月。
（11）浊度-色度补偿液：
混合两个体积硫酸（4）和一个体积抗坏血酸（3.9）。
使用当天配制
（12）磷标准贮备溶液：
城区0.2197±0.001g于110℃干燥2h在干燥器中放冷的磷酸二氢钾（KH2PO4），用水溶解后转移至1000mL容量瓶中，加入大约800mL水、加5mL硫酸（4）用水稀释至标线并混匀。
1.00mL此标准溶液含50μg磷。
本溶液可在玻璃瓶中可贮存至少六个月。
（13）磷标准使用溶液：
将10ml的磷标准溶液（3.12）转移至250ml容量瓶中，用水稀释至标线并混匀。
1.00ml此标准溶液2.0ug磷。
使用当天配制。
（14）酚酞10g/L溶液；0.5g酚酞溶于50mL95%乙醇中。
4.仪器
实验室常用仪器设备和下列仪器。
（1）医用手提式蒸气消毒器或一般压力锅（1.1-1.4kg/cm2）.
（2）50mL具塞（磨口）刻度管。
（3）分光光度计。
注：
所有玻璃器皿应用稀盐酸或稀硝酸浸泡。
5.采样和样品
（1）采取500mL水样后加入1mL硫酸3
（1）调节样品的pH值，使之低于或等于1，或不加任何试剂于冷处保存。
注：
含磷量较少的水样，不要用塑料瓶采样，因易磷酸盐吸附在塑料瓶上。
（2）试样的制备：
取25mL样品5
（1）于具塞刻度管中4
（2）。
取时应仔细摇匀，以得到溶解部分和悬浮部分均具有代表性的试样。
如样品中含磷浓度较高么事杨体积可以减少。
6.分析步骤
（1）空白试样
按6
（2）-（4）的规定进行空白试验，用水代替试样，并加入与测定时相同体积的试剂。
（2）消解
过硫酸钾消解：
想5
（2）试样中加4mL过硫酸钾3（8），将具塞刻度管的盖塞紧后，用一小块布和线将玻璃塞扎紧（或用其他方法固定），放在大烧杯中置于高压蒸汽消毒器4
（1）中加热，待压力达1.1kg/cm2，相应温度为120℃时，保持30min后停止加热。
待压力表读数降至零后，取出放冷。
然后用水稀释至标线。
（3）发色
分别向各份消解液中加入1mL抗坏血酸溶液3（9）混匀，30s后加2mL钼酸盐溶液3（10）充分混匀。
。
注：
如试样中含有浊液或色度时，需配制一个空白试样（消解后用水稀释至标线）然后向试料中加入3mL浊度--色度补偿液3（11），但不加抗坏血酸溶液和钼酸盐溶液。
然后从试料中扣除空白试料的吸光度。
砷大于2mg/L干扰测定，用硫代硫酸钠去除。
硫化物大于2mg/L干扰测定，通氮气去除。
铬大于50mg/L干扰测定，用亚硫酸钠去除。
（4）分光光度测量
室温下放置15min后，使用光程为30mm比色皿，在700nm波长下，以水作参比，测定吸光度。
扣除空白试验的吸光度后，从工作曲线6（5）上查得磷的含量。
注：
如显色时室温低于13℃，可在20-30℃水浴上显色15min即可。
（5）工作曲线的绘制
取7支具塞刻度管4
（2）分别加入0.0,0.50,1.00,3.00,5.00,10.0,15.0mL磷酸盐标准溶液3（14）、加至25mL然后按测定步骤6
（2）-（4）进行处理。
以水做参比，测定吸光度。
扣除空白试验的吸光度后，和对应的磷的含量绘制工作曲线。
7.结果的表示
总磷含量以C（mg/L）表示，按下式计算：
C=m/V（7-3）
式中：
m---试样测得含磷量，μg；
V---测定用试样体积，mL。
8.检测结果
（1）标准溶液含量与吸光度
表7-4标准溶液磷含量与吸光度
试管编号
1
2
3
4
5
6
7
磷酸标准溶液体积mL
0
0.5
1
3
5
10
15
含磷量μg
0
1
2
6
10
20
30
吸光度
0.008
0.015
0.026
0.06
0.101
0.322
0.519
（2）标准曲线
注：
5号试管数据已剔除
图7-1磷含量标准曲线
（3）出水总磷检测结果
表7-5进出水总磷检测结果
水样
吸光度
磷含量μg
总磷浓度mg/L
出水
7.3总氮的测定
水质总氮的测定碱性过硫酸钾消解紫外分光光度法GB11894--89[11]
1.原理：
在60摄氏度以上的水溶液中，过硫酸钾可分解产生硫酸氢钾和原子态氧，硫酸氢钾在溶液中离解而产生氢离子，故在氢氧化钾的碱性介质中可促使分解过程趋于完全。
分解出的原子态氧在120~124摄氏度条件下，可以使水样中的含氮化合物的氮元素转化为硝酸盐。
并且在此过程中有机物同时被氧化分解。
可用紫外分光光度法与波长于220和275mm处，分别测出吸光度A220及A275按式
（1）校正吸光度A:
A=A220-A275---------
（1）
按A的值查校准曲线并计算总氮（以NO3-N计）含量。
2.试剂和材料
除非（2.1）另有说明外，分析时均使用符合国家标准或专业标准的分析纯试剂。
2.1无氨水。
2.1.1离子交换法：
将蒸馏水通过一个强酸型阳离子交换树脂（氢型）柱，流出液收集在低啊有密封玻璃盖的玻璃瓶中。
2.1.2蒸馏法：
在1000ml蒸馏水中，加入0.10ml硫酸（ρ=1.84g/mL）。
并在玻璃蒸馏器中重蒸馏，弃去前50ml馏出液，然后将馏出液收集在带有玻璃塞的玻璃瓶中。
2.2氢氧化钠溶液：
200g/L：
称取20g氢氧化钠溶于水中稀释至100ml。
2.3氢氧化钠溶液，20g/L：
将2.2溶液稀释10倍而得。
2.4碱性过硫酸钾溶液：
称取40g过硫酸钾，另外称取15g氢氧化钠，溶于无氨水中，稀释至1000ml溶液，储存在聚乙烯瓶内，最长可储存一周。
2.5盐酸溶液，1+9。
2.6硝酸钾标准贮备液，cN=100m/L：
硝酸钾在105~110摄氏度烘箱中干燥3h,在干燥器中冷却后，称取0.7218G，溶于无氨水中，移至1000mL，用无氨水稀释至表现在0~10摄氏度的暗处保存，或者加入1~2mL三氯甲烷保存，可稳定6个月。
2.6.2硝酸钾标准使用液，C=10mg/L：
将贮备液用无氨水稀释10倍而得。
使用时配制。
2.7硫酸溶液，1+35。
3.仪器和设备
3.1常用实验室仪器和下列仪器。
3.2紫外分光光度计及10mm石英比色皿。
3.3医用手提式蒸汽灭菌器或者家用压力锅（压力为1.1~1.4kg/cm2），国内温度相当于120~124摄氏度。
3.4具玻璃磨口塞比色管，25mL。
所用玻璃器皿可以用盐酸（1+9）或者硫酸（1+35）浸泡，清洗后再用无氨水冲洗数次。
4.分析步骤
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