煤矿排放废水的化学耗氧量的特性及其测定方法研究

2023-12-21屈瑶

山西化工 2023年10期

屈瑶

（山西焦煤汾西矿业集团环保健康管理部，山西介休 032000）

0 引言

煤矿是我国社会的动力来源，而煤矿工作可排放大量的工业废水，对周边环境造成影响，因此需要对煤矿废水进行一定的处理，而对煤矿排放废水的化学耗氧量进行测定，可帮助水质工作人员进一步了解水质状况，提升煤矿生产污水的处理效果，因此应加强对煤矿排放废水的分析，并从废水化学耗氧量特性入手，提升化学耗氧量检测结果的准确性。

1 煤矿排放废水化学耗氧量的特性

煤矿生产中，烟气、脱硫剂、重金属元素等都会在作业中发生反应，出现多种新的化合物，其中一部分会随着烟气进入吸收塔被分解，而另一部分则会随着炉渣的排出，混合在煤矿开采冲洗水体等废水内向外排放，该类废水温度高，含有硫化物、亚铁盐等污染类物质，同时很多废水的酸性较高，内部具有大量的悬浮物与重金属离子，例如汞、铅、镍等，腐蚀性较强，且在处理后还会产生结垢，如果处理方式不佳，就很容易对周边环境造成损害。而在处理工作中，水化学的耗氧量则是指水中被氧化物质转换时的氧需求量，也是一项水受到还原性物质污染的重要参考指标。

同时很多煤矿企业都未对废水进行有效的处理，在处理方式及处理效果上难以满足环境保护需求，工作人员应掌握先进的耗氧量测定方式，深入分析废水的水质情况，控制好废水内的悬浮物、重金属等有害物质含量，并以此鉴定废水处理后的水质情况，从而帮助水污染治理与环保工作，降低排放对环境的危害，有效控制水污染情况[1]。

2 煤矿排放废水化学耗氧量的测定方法

2.1 高锰酸钾法

2.1.1 实验原理

由于煤矿废水中普遍含有较多的重金属物质，废水在转化后必然伴随大量的金属氧化物，如亚铁盐、亚硝酸盐等，而这些物质在与高锰酸钾混合时会发生各项化学反应，对于化学耗氧量的检测就可以通过高锰酸钾的强氧化性。高锰酸钾是强氧化剂，不仅可检测水质中存在的铁离子、二氧化硫等，还可以在水中进行还原性物质的氧化，并与草酸钠溶液混合后将高锰酸钾向溶液内滴入，转化为标准水样的耗氧量溶液，以此判断废水耗氧量情况。

2.1.2 实验步骤

高锰酸钾实验首先应准备1∶3 的硫酸钠溶液、硫酸银饱和溶液与高锰酸钾溶液，实验中需要将实验水样放置在锥形瓶中，使实验水样在液面中的高度占据锥形瓶刻度值的一半以下，然后操作人员向其中加入不高于实验水样的纯净水与少量高锰酸钾溶液，一般为5 mL，混合后再滴入硫酸银饱和溶液，将多种水样混合并加热至沸腾后，观察水样颜色，若变红则停止加热，若不产生变化则应继续滴入高锰酸钾溶液，在水样变深后可利用草酸钠与高锰酸钾溶液混合物将其还原，最后可取同样的污染水样，直接将实验水样加热，待冷却后向其中加入高锰酸钾与草酸钠混合溶液，对比水样的差异，从而判断污染水样与高锰酸钾溶液处理后水样的差异。

2.1.3 实验分析

由于滴入高锰酸钾溶液与草酸钠溶液后，水体颜色会发生明显变化，因此内部蕴含较多的重金属污染物，可有效检测出煤矿废水的污染情况。同时也应注意高锰酸钾法的应用较为广泛，但该项实验试剂内部经常会含有杂质，且标准溶液的稳定性较差，反应过程较为复杂，还会发生一定的副反应，因此实验中应严格按照试剂溶液的加入顺序逐一加入，避免操作失误的情况对实验的影响，同时水样在停止加热后还应注意水的温度，一旦水样低于70 ℃，内部溶解速度就会降低，对实验造成影响。煤矿企业为加强污水处理效果与污水净化管理，应通过高锰酸钾对溶液进行检测与处理，检测其内部污染物质，并通过沉淀与过滤等，对水质进行净化，提升污水处理效果。

2.2 重铬酸钾法

2.2.1 实验原理

重铬酸钾法可被运用在多类水质化学检验中，特别是在煤矿废水这种强酸溶液中，可通过加入重铬酸钾，对水中的还原性物质进行氧化，且部分试剂会将亚铁作为标准溶液，并将硫酸亚铁从水中吸取出来，可测算出水样中的还原性物质的氧气消耗量。同时重铬酸钾的氧化性较强，可对水中的有机物进行还原，例如氧气等，同时可加入硫酸银作为催化剂，其中直链脂肪化合物可被氧化，芳香烃有机物不可被氧化，挥发性直链脂肪化合物不可与氧化剂液体接触，因此氧化效果不明显，可通过硫酸亚铁的滴定溶液消耗量，判断还原性物质在污染水体下的氧气消耗量。

2.2.2 实验步骤

重铬酸钾的实验中，需要准备250～500 mL 的锥形瓶回流装置、电热板或电路等加热装置以及酸式滴定剂，还需准备重铬酸钾溶液、亚铁灵指示剂、硫酸亚铁滴定溶液及硫酸汞等试剂。首先应取占锥形瓶整体容积一半以下的污染水样，并加入微量重铬酸钾滴定溶液，并在冷凝管中加入硫酸银溶液，搅拌均匀后进行加热，加热期间应充分观察溶液颜色的变化情况，若颜色发绿，则应继续加热，若颜色无明显变化，则应继续滴入重铬酸钾溶液，直到颜色发绿。

其次，加热后的溶液还应继续滴入5 滴亚铁灵指示剂，并用硫酸亚铁滴定溶液相互混合，直到颜色变成红褐色时停止加入滴定溶液，同时记录此时的溶液体积。最后继续选取污染水样重复滴定、加热、滴入指示剂等步骤，应注意第二种污染水样应待溶液完全冷却后加入硫酸亚铁溶液，并记录溶液的体积，再进行对比分析。

2.2.3 实验分析

重铬酸钾实验中应记录溶液的体积变化，通过体积变化可测定污染水样中的有机物与污染物含量，以此为后续的水污染检测提供解决思路。重铬酸钾法可通过氯离子在酸溶液内的活跃性，对耗氧情况与含氧情况进行判断，实验中需要确保溶液内氯离子的含量，以此为后续硫酸亚铁体积测定耗氧情况提供依据。同时为了确保重铬酸钾实验的顺利进行，工作人员应在污染水样中随时注意氯离子含量，在含量较少时滴入硫酸汞，调节内部离子情况，使工作人员顺利开展预处理操作，保证甲基橙指示内的SnCl2能够还原，同时在水样加热出现回流后，应在溶液中适当加入微量重铬酸钾滴定溶液，保持内部离子平衡，最后在测量溶液体积时，若两种处理的污染水样体积对比值相差过高，则说明内部含有大量污染物，为后续污水质污染处理提供解决思路[2]。

3 提升化学耗氧量测定结果准确性的实践措施

3.1 选择高精度测量仪器

为确保耗氧量检测实验结果的准确性，有关部门应对检测部门的使用设备进行检查，并引入精确度较高的试验仪器，为工作人员提供有力检测条件，降低废水检测中的各项误差情况。检测部门所使用的检测分析仪器也应及时记录并上报，只有通过校验部门检测的仪器才可投入使用，且在废水检测中，由于污染水样内部蕴含的大量的重金属离子、腐蚀性物质等会对仪器使用寿命造成影响，因此在每次测量实验后，还应对仪器进行修复与保养，消除其中的杂质，全面保证仪器的精准度。当前我国提高了对水质检测工作的要求，这也是由于煤矿生产作业中，所蕴含的有害物质日益增多，传统的水质检测方式或仪器已经难以满足当前环保工作的需求，为此检测部门应积极选用更为先进的仪器进行实验，增加检测精准性。

3.2 制定质量控制方案

检测工作中，应依据完善的质量控制方案，增强检测规范性与有效性。这就需要工作人员做好水体周边环境的勘察工作，且在测量前，应详细记录实验环境，如温度、湿度等，并确保所选用的方式与实验环境符合国家规定的相关标准，同时在纯水实验中，也应保证实验室的用水质量，降低水中杂质对测量的影响。工作人员也应积极制定出具备时效性的工作曲线，例如选一个低浓度、高浓度，或滴定时间点，确保可合理测量出浓度范围内的所有数值，并在曲线上进行记录，实验后检测人员就可依据时间曲线对实验过程进行检查，确保不出现错项与漏项，确保实验的准确性，提升检测工作效果。

3.3 提升检测人员素质水平

化学耗氧量检测实验中，实验结果出现差错，大多数原因都是由于人为失误所引起，因此检测部门就应注重检测人员的素质水平与专业能力，确保所有工作人员都充分掌握检测方法，降低人为失误因素对检测结果的影响。同时为了确保实验的准确性，检测部门也应积极招聘具有丰富工作经验或专业素质较强的毕业生，确保工作人员具有丰富的基础知识，达到检测工作的要求。此外还应根据有关单位的要求，对工作人员进行培训教育工作，例如对某煤矿厂区排放的废水进行检测考试，并将其中所蕴含的化学物质种类分别列举，并从中判断各类物质的污染情况及耗氧量等，强化工作人员业务能力，从而提升检测实验结果的准确性，降低误差影响[3]。