生活污水低碳減排的研究

第19卷第1期天津農學(xué)院學(xué)報Vol. 19,No. 12012年3月Jourmal of Tianjin Agricultural UniversityMarch, 2012文章編號: 1008 -5394 (2012) 01-0019-04生活污水低碳減排的研究石利軍*，1*，王鑫"，14,張偉玉10.1d， 邢克智le,1d(1.天津農學(xué)院a農學(xué)系，b. 機電系，c. 水產(chǎn)系，d. 天津中日農村環(huán)境資源合作研究中心，天津300384)摘要: 為倡導低碳生活方式，減少污染物的排放,本文進(jìn)行了生活污水低碳減排的研究。測試了日常生活中經(jīng)常廢棄的液體食品、調味品、洗滌用品和淘米水的COD數值,結果表明:測試的生活中廢棄液體的COD值非常高，食用油最高為2 282 210 mg/L,淘米水最低為13 595 m/L,遠高于-般生活污水的COD數值。通過(guò)理論分析,對上述物質(zhì)的COD值進(jìn)行了計算，發(fā)現測試值和計算值大體相近，相對偏差小于8%，說(shuō)明測試結果是可信的。分析COD數值較高的原因，是這些物質(zhì)中含有較多的含碳有機物。通過(guò)減排數據說(shuō)明，低碳生活應該從每個(gè)人做起,要做好8常生活中的COD減排工作。關(guān)鍵詞:化學(xué)需氧量( COD);生活污水;廢棄生活液體;減排;低碳中圖分類(lèi)號: X502文獻標識碼: AStudy on Low Carbon and Emission Reduction of Municipal Wastewater(1. Tianjin Agricultural University, a. Department of Agronomy, b. Department of Electromechanical Engineering,C. Department of Fishery Science, d. China-Japan (Tianjin) Collaborative Research Center for the Rural Environment andResource, Tianjin 300384, China)Abstract: In order to advocate the low-carbon living style and reduce the emission of pollutants, low carbon and emissionreduction of municipal wastewater were invetigated.COD in these substances are rather high with the maximum of2.28 x 106 mg/L of cooking oil and the minimum of1.36 X 104mg/L of washing water of rice, which is largely higher than the value of COD in municipal wastewater. The COD of these kindsof substance was also calculated through theoretical analysis, and the results show that the amount of COD through calculation isalmost equal to that through measuring and the absolute relative deviation is less than 8%, which indicates that the measuringvalue is credible. The reason for the high COD is that there are large amount of organic compounds in these substance, and thesuggestion is proposed through emission reduction calculation that every member in our society should lead a low-carbon lifeand reduce the emision of COD in daily life.Key words: chemical oxygen demand(COD) ; municipal wastewater; liquid polutants in daily life; emission reduction;low-carbon國家“十- -五”規劃綱要提出，“十一五”COD是水體中能被氧化的物質(zhì)進(jìn)行化學(xué)氧化期間,主要污染物排放總量要減少10%。其中，時(shí)消耗氧的量,以每升水消耗氧的毫克數表示( mg水體中污染物指標是指化學(xué)需氧量(chemicalO/L)，用來(lái)表示水體中各種有機污染物的總oxygen demand,縮寫(xiě)為COD)。據《2008年全國量”。有機物是引起水體污染的主要原因之一, 其環(huán)境統計公報》", 2008年，全國COD總排放量為原因在于有機物要進(jìn)行生物氧化分解，消耗水中1 320.7萬(wàn)t,其中工業(yè)排放457.6萬(wàn)t,生活排放863.1溶解氧，從而導致水體缺氧，危害水中動(dòng)植物的萬(wàn)t,生活中排放的COD總量已經(jīng)超過(guò)工業(yè)污染源生存;同時(shí)，有機物會(huì )發(fā)生腐敗發(fā)酵，使細菌滋的排放量。生活中廢棄的液體是生活污水中COD生、水質(zhì)惡化、水體生態(tài)環(huán)境遭破壞吧。因此, COD的主要來(lái)源，如喝剩下的牛奶、啤酒等，吃剩下值愈大，表示水體受污染愈嚴重。的醬油、菜湯等，淘米、刷鍋的剩水和洗滌用品由于生活廢棄液體中含有大量的有機物( 如等。碳水化合物、蛋中國煤化工進(jìn)入水YHCNMHG收稿日期: 2012-01-03基金項目:天津農學(xué)院科學(xué)發(fā)展基金項目“家庭生活污水有機污染分析及減排對策研究”(2009N10); 國家星火計劃項目“組合人工濕地處理農村污水技術(shù)示范與推廣”(2011GA610016);國家農業(yè)科技成果轉化資金項目“組合人工濕地生態(tài)系統處理農村污水技術(shù)中試與示范”(2011GB2A100003)作者簡(jiǎn)介:石利軍(1970-)，男，山西大同人，副教授，博士，主要從事農業(yè)環(huán)境保護的教學(xué)和科研工作。E mail: shij898@126.com.●20●天津農學(xué)院學(xué)報第19卷，體后會(huì )最終轉化為CO2釋放到大(環(huán)境中，因此，1.1測試樣品減少生活廢棄液體的排放不但可以減輕對水環(huán)境測試的樣品包括生活中常見(jiàn)的含有機物的液的污染，同時(shí)也是一種低碳的生活方式。體,包括食品飲料調味品類(lèi)(牛奶、啤酒、果汁、對于生活廢棄液體COD的具體數值，目前尚豆漿、白酒、醬油、醋、食用油)洗滌品類(lèi)(洗沒(méi)有文獻報道。本研究對生活廢棄液體的COD進(jìn)發(fā)液、洗潔精)和淘米水。行了測定，并與理論計算方法得到的計算值進(jìn)行淘米水的制作方法:取100 mL大米放人500 mL了對比，分析討論其特點(diǎn)，提出相關(guān)的建議，為燒杯中， 加入100 mL自來(lái)水，用玻璃棒攪拌20s、國家減排工作和低碳生活方式提供參考。浸泡10 min后再攪拌20s,倒出備用。豆漿為散裝,購自天津農學(xué)院校內學(xué)聯(lián)餐廳,其它樣品均購自1材料和方法 .大型超市。各種樣品的具體規格參數見(jiàn)表1。表1測試樣品名稱(chēng)及規格參數序號樣品名稱(chēng)品牌. 規格生產(chǎn)廠(chǎng)家備注蒙牛242 mL內蒙古蒙牛乳業(yè)股份有限公司小枕牛奶伊利內蒙古伊利乳業(yè)股份有限公司海河天津海河乳業(yè)股份有限公司青島330 mL青島啤酒股份有限公司罐裝2啤酒雪花華潤雪花啤酒股份有限公司燕京北京燕京啤酒有限公司葡萄汁統一450 mL北京統-飲品有限公司白酒郎酒53%、450 mL四川古藺郎酒廠(chǎng)有限公司豆漿散裝陶大400 mL上海陶大食品有限公司臘天立天津天立獨流老醋有限公司食用油福臨門(mén) 900 mL中糧北海糧油(天津)有限公司谷物調和油洗發(fā)液飄柔廣州寶潔有限公司10洗潔精500 g浙江納愛(ài)斯集團有限公司1大米小站稻5 kg天津市正弘食品有限公司制淘米水1.2裝置和試劑冷卻，加入45 mL蒸餾水(使三角瓶中液體總體積采用全玻璃加熱回流裝置進(jìn)行測定，裝置主不小于70 mL), 再次冷卻至室溫，加入2~3滴試要由如下部分組成:可調電爐、磨口三角瓶、回亞鐵靈指示劑，用硫酸亞鐵銨滴定，其顏色變化流冷凝管、鐵架臺、膠管、玻璃珠、石棉網(wǎng)、小由黃色-→藍綠色→紅棕色即為滴定終點(diǎn)。漏斗。實(shí)驗所需試劑包括:重鉻酸鉀溶液、硫酸-由于所測樣品的COD值較大,測試前對其進(jìn)硫酸銀溶液、硫酸亞鐵銨溶液以及試亞鐵靈指示行了稀釋(使稀釋后樣品的COD小于800 mg/L )。劑等。具體的裝置圖和試劑配制方法見(jiàn)文獻[4]。每次測定時(shí)取10 mL蒸餾水做空白,實(shí)驗重復3次,1.3分析方法應用SPSS15.0進(jìn)行數據統計分析。采用重鉻酸鉀法"進(jìn)行分析，測定步驟為:1.4 計算公式取10 mL測試樣品于磨口三角瓶中，加入2~3粒玻采用公式中國煤化工:璃珠，再加入5 mL重鉻酸鉀溶液，立即連接回流COD (rYHCNMHGX100/0冷凝管并開(kāi)冷凝水,然后從冷凝管頂部加入15 mLX稀釋倍數(1)硫酸-硫酸銀溶液,開(kāi)電爐加熱至沸騰后回流2 h,式中，V為空白水樣中消耗硫酸亞鐵銨的體第1期石利軍，等:生活污水低碳減排的研究●21●積(mL), V為試樣所消耗的硫酸亞鐵銨的體積2.2計算結果( mL), C為硫酸亞鐵銨的濃度( mol/L)。對于不同的化合物，可以根據其分子式，按照其化學(xué)反應計量式計算出其COD的產(chǎn)生量。對2結果與討論于液體食品、飲料、調昧品等物質(zhì)，其中的主要2.1測試結果成分是碳水化合物、蛋白質(zhì)、脂肪等。碳水化合對于啤酒和牛奶樣品，各取3個(gè)品牌進(jìn)行測物- -般稱(chēng)為糖類(lèi)，可以劃分為單糖、二糖和多糖試，分別是青島、雪花、燕京和蒙牛、伊利、海(三糖及以上)。液體食品中的糖類(lèi)主要是溶解態(tài)河。其它種類(lèi)的樣品，各選擇-一個(gè)品牌， 具體的的二糖和單糖,如啤酒中的糖類(lèi)主要是麥芽糖(二測定結果如表2所示。糖)，牛奶中則是乳糖(二糖)和半乳糖(單糖)。表2樣品的COD測試值二糖的分子式為CnHz2Ou,其發(fā)生氧化反應的化學(xué)相對平均反應方程式為:序號樣品名稱(chēng)品牌COD/mg:L'偏差/%CnH2011+ 1202→12CO2 + 11H20(2)蒙4185 504+4640.25根據方程式(2)的計量關(guān)系，可以計算出1 g1牛奶伊利196 416+2350.12二糖完全氧化為CO和H20需氧1.123 go按照COD海河198 400+3530.18的定義，即1 g二糖的COD值為1.123 g。單糖和多;113 088+228糖的分子式分別為CsH2O。和( CsHroOs)。,則1 g啤酒雪花124 576+1990.16單糖和多糖產(chǎn)生的COD值分別為1.066 g和1.185燕京107 136+1620.15g,兩者和二糖的數據比較接近。葡萄汁統一109 920+169食用油和牛奶中含有脂類(lèi)物質(zhì),其中前者白酒郎酒839*056+1 51399%以上的成分都是油脂，而后者中的脂類(lèi)稱(chēng)為豆漿散裝47 616+1450.30乳脂。脂肪是由甘油(丙三醇)和脂肪酸化合而醬油陶大170 624+3770.22成的脂類(lèi),食用油中的脂肪酸多為不飽和脂肪酸,天立79 396+226如通常所說(shuō)的“腦黃金”為二十二碳六烯酸食用油福臨門(mén)2282 210+3 1910.14(DHA),其分子式為C2H2O2，按照上述的方法洗發(fā)液飄柔87 220+2040.2310 洗潔精雕牌341 936+541可以計算出1 g DHA的COD值為2.829 go淘米水自制13 595+290.21如牛奶中含有乳蛋白一樣,許多液體食品中由表2可以看出，不同物質(zhì)的COD值相差較含有蛋白質(zhì)。所有的蛋白質(zhì)最后都會(huì )水解為氨基大。啤酒和牛奶的3個(gè)樣品COD值比較接近，分別酸，如啤酒中含有18種氨基酸。不同的氨基酸分子式不同，因而產(chǎn)生的COD也不相同。例如色氨在107 136~ 124 576 mg/L之間和185 504~ 198 400酸,其分子式為CnHu2O2N2, 則1 g色氨酸產(chǎn)生的mg/L之間，二者的平均值分別為114933 mg/L和COD值為1.804 go白酒和啤酒中含有較多的乙醇，193 440 mg/L。食用油的COD值最大，為2 282 210根據乙醇的分子式CH0可以計算出1 g乙醇的mg/L;其次是白酒，為839 056 mg/L; COD值最小COD值為2.087 g。.上述幾種物質(zhì)的COD值列于表3。的淘米水為13 595 mg/L。洗發(fā)液和洗潔精的COD數值分別為87 220 mg/[和41 936 mg/L,不同于食表3 _幾種具體物質(zhì)的COD計算值名稱(chēng)分子式COD/mg*g'品和調味品中含有較多的碳水化合物、蛋白質(zhì)和二糖C12H2011 123脂肪,洗滌用品中含有較多的表面活性劑和含磷化合物”，排放到水體中可能造成水體富營(yíng)養化，二十二碳六烯酸C22H32O22 829色氨酸CHr2O2Nz1 804因此，在日常生活中應該控制其使用量。淘米水乙醇中國煤化工.雖然COD值相對較低,但是在生活中排放量較大，MHCNMH因此污染也較嚴重。在日常生活中，可以結合實(shí)雖然不同糖類(lèi)、監山質(zhì)、用功。二不同，際情況，將淘米水用于庭院植物的灌溉等，盡量但是可以對其產(chǎn)生的COD做一個(gè)大體估算。 其中回用其中的有用成分。糖類(lèi)的COD值較容易計算，根據前面的計算結果，●22●天津農學(xué)院學(xué)報第19卷1 g單糖、二糖和多糖產(chǎn)生的COD值分別為1.066 g、根據糖類(lèi)、蛋白質(zhì)、脂肪、乙醇的COD數值,1.123 g和1.185 go液體食品中的糖類(lèi)主要是二糖，可以通過(guò)不同樣品中各成分的數值計算出不同樣因此取糖類(lèi)的COD值為1.123 g COD/g糖類(lèi)。根據產(chǎn)品的COD值。如100 g蒙牛牛奶中含有糖類(lèi)、蛋白生的熱量看，1 g糖類(lèi)、蛋白質(zhì)和脂肪分別可以產(chǎn)質(zhì)、脂肪、乙醇分別為5.2g、2.9g、 3.3g、0g,生熱量16.8 kJ、16.74 kJ和37.56 kJ",蛋白質(zhì)和糖則可以計算出1 L牛奶(按1000 mg計)的COD值類(lèi)相當,脂肪大約是糖類(lèi)的2倍,因此可以根據產(chǎn)為173 689 mg。而蒙牛牛奶的COD測定數值為生能量的比例關(guān)系估算出18蛋白質(zhì)和脂肪的COD185 504 mg/L,和計算值相比，相對偏差為6.8%。值分別為1.119 g和2.511g,具體結果如表4所示。其它樣品的具體計算結果見(jiàn)表5。由表5中數據可以看出，不同樣品的COD測試值和計算值大體相表4糖類(lèi)、蛋白質(zhì)、脂肪的COD估算值當,二者的相對偏差小于8%，說(shuō)明本實(shí)驗中的測名稱(chēng)糖類(lèi)，蛋白質(zhì)脂肪熱量/kJg'16.816.7437.56定結果是可信的。COD/mgg '1123;1 1192511表5_樣品的成分及COD計算值和測定值成分/g (100 g)COD/mgL'樣品名稱(chēng)相對偏差/%糖類(lèi)乙醇計算值測定值牛奶.22.93.3173 689185 5046.8啤酒3.10.3.110 247114 9334.3葡萄汁0112 300109 920白酒47.4884 888839 056醬油5.60.1178 598170 624.5.92.86 05979 396.7食用油99.02 3078102 282210.1注:表中計算采用的樣品成分來(lái)自文獻[7]并參照所測試樣品的包裝說(shuō)明2.3分析與討論要。假設每人每年加起來(lái)少浪費(傾棄) -杯牛從測得的數據可知，生活中廢棄液體的COD奶、一杯啤酒和一杯飲料( 1杯以250 mLI計), 根數值非常高,排放到水體中會(huì )造成水環(huán)境的嚴重據前面測定的COD數據，可以計算出全國每年可污染。對于- -般的生活污水,其COD的數值通常減排COD 12.6萬(wàn)t,這個(gè)數值占2008年全國生活污在400~500 mg/L之間,因此，日常生活中排放的水中COD總量的1.5%，因此減排效果是非常明顯這些液體對生活污水COD的貢獻非常大。取啤酒的COD數值為100 000 mg/L,則100 mL (相當于13結論小杯)的啤酒排放到10 L(相當于1小桶)的水中,其COD值可以增大1 000 mg/L,而國家標準中規定3.1 生活廢棄液體的COD數值高,對水環(huán)境污染的污水排放達標數值一般小于100 mg/L。因此，嚴重。其中COD最大的是油，其次是白酒,測試減少喝剩下牛奶、啤酒和飲料的隨意傾倒可以大樣品的 COD值在10^~10° mg/L之間, COD值較大大減輕水環(huán)境的污染，這就提醒我們在日常生活的原因在于樣品中含有較多的碳水化合物、蛋白中一定要避免浪費,堅持適量的原則，以更好地質(zhì)、脂肪等含碳物質(zhì)。保護水體環(huán)境。3.2 1 g糖類(lèi)、蛋白質(zhì)和脂肪分別可以產(chǎn)生COD目前國家的減排工作主要針對工業(yè)污染源，.1123mg、11中國煤花呈的COD測其實(shí)也應該關(guān)注生活中的減排。由于生活廢棄液定結果和計算TYHcNMH對偏差小體的COD數值非常高，因此,在日常生活中,減于8%，說(shuō)明測得的奴據足可信的。少這些物質(zhì)的使用量和隨意排放就顯得尤為重(下轉第33頁(yè))中國煤化工YHCNMH G