生活污水低碳减排的研究

第19卷第1期天津农学院学报Vol. 19,No. 12012年3月Jourmal of Tianjin Agricultural UniversityMarch, 2012文章编号: 1008 -5394 (2012) 01-0019-04生活污水低碳减排的研究石利军*，1*，王鑫"，14,张伟玉10.1d， 邢克智le,1d(1.天津农学院a农学系，b. 机电系，c. 水产系，d. 天津中日农村环境资源合作研究中心，天津300384)摘要: 为倡导低碳生活方式，减少污染物的排放,本文进行了生活污水低碳减排的研究。测试了日常生活中经常废弃的液体食品、调味品、洗涤用品和淘米水的COD数值,结果表明:测试的生活中废弃液体的COD值非常高，食用油最高为2 282 210 mg/L,淘米水最低为13 595 m/L,远高于-般生活污水的COD数值。通过理论分析,对上述物质的COD值进行了计算，发现测试值和计算值大体相近，相对偏差小于8%，说明测试结果是可信的。分析COD数值较高的原因，是这些物质中含有较多的含碳有机物。通过减排数据说明，低碳生活应该从每个人做起,要做好8常生活中的COD减排工作。关键词:化学需氧量( COD);生活污水;废弃生活液体;减排;低碳中图分类号: X502文献标识码: 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国家“十- -五”规划纲要提出，“十一五”COD是水体中能被氧化的物质进行化学氧化期间,主要污染物排放总量要减少10%。其中，时消耗氧的量,以每升水消耗氧的毫克数表示( mg水体中污染物指标是指化学需氧量(chemicalO/L)，用来表示水体中各种有机污染物的总oxygen demand,缩写为COD)。据《2008年全国量”。有机物是引起水体污染的主要原因之一, 其环境统计公报》", 2008年，全国COD总排放量为原因在于有机物要进行生物氧化分解，消耗水中1 320.7万t,其中工业排放457.6万t,生活排放863.1溶解氧，从而导致水体缺氧，危害水中动植物的万t,生活中排放的COD总量已经超过工业污染源生存;同时，有机物会发生腐败发酵，使细菌滋的排放量。生活中废弃的液体是生活污水中COD生、水质恶化、水体生态环境遭破坏吧。因此, COD的主要来源，如喝剩下的牛奶、啤酒等，吃剩下值愈大，表示水体受污染愈严重。的酱油、菜汤等，淘米、刷锅的剩水和洗涤用品由于生活废弃液体中含有大量的有机物( 如等。碳水化合物、蛋中国煤化工进入水YHCNMHG收稿日期: 2012-01-03基金项目:天津农学院科学发展基金项目“家庭生活污水有机污染分析及减排对策研究”(2009N10); 国家星火计划项目“组合人工湿地处理农村污水技术示范与推广”(2011GA610016);国家农业科技成果转化资金项目“组合人工湿地生态系统处理农村污水技术中试与示范”(2011GB2A100003)作者简介:石利军(1970-)，男，山西大同人，副教授，博士，主要从事农业环境保护的教学和科研工作。E mail: shij898@126.com.●20●天津农学院学报第19卷，体后会最终转化为CO2释放到大(环境中，因此，1.1测试样品减少生活废弃液体的排放不但可以减轻对水环境测试的样品包括生活中常见的含有机物的液的污染，同时也是一种低碳的生活方式。体,包括食品饮料调味品类(牛奶、啤酒、果汁、对于生活废弃液体COD的具体数值，目前尚豆浆、白酒、酱油、醋、食用油)洗涤品类(洗没有文献报道。本研究对生活废弃液体的COD进发液、洗洁精)和淘米水。行了测定，并与理论计算方法得到的计算值进行淘米水的制作方法:取100 mL大米放人500 mL了对比，分析讨论其特点，提出相关的建议，为烧杯中， 加入100 mL自来水，用玻璃棒搅拌20s、国家减排工作和低碳生活方式提供参考。浸泡10 min后再搅拌20s,倒出备用。豆浆为散装,购自天津农学院校内学联餐厅,其它样品均购自1材料和方法 .大型超市。各种样品的具体规格参数见表1。表1测试样品名称及规格参数序号样品名称品牌. 规格生产厂家备注蒙牛242 mL内蒙古蒙牛乳业股份有限公司小枕牛奶伊利内蒙古伊利乳业股份有限公司海河天津海河乳业股份有限公司青岛330 mL青岛啤酒股份有限公司罐装2啤酒雪花华润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统一450 mL北京统-饮品有限公司白酒郎酒53%、450 mL四川古蔺郎酒厂有限公司豆浆散装陶大400 mL上海陶大食品有限公司腊天立天津天立独流老醋有限公司食用油福临门 900 mL中粮北海粮油(天津)有限公司谷物调和油洗发液飘柔广州宝洁有限公司10洗洁精500 g浙江纳爱斯集团有限公司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装置和试剂冷却，加入45 mL蒸馏水(使三角瓶中液体总体积采用全玻璃加热回流装置进行测定，装置主不小于70 mL), 再次冷却至室温，加入2~3滴试要由如下部分组成:可调电炉、磨口三角瓶、回亚铁灵指示剂，用硫酸亚铁铵滴定，其颜色变化流冷凝管、铁架台、胶管、玻璃珠、石棉网、小由黄色-→蓝绿色→红棕色即为滴定终点。漏斗。实验所需试剂包括:重铬酸钾溶液、硫酸-由于所测样品的COD值较大,测试前对其进硫酸银溶液、硫酸亚铁铵溶液以及试亚铁灵指示行了稀释(使稀释后样品的COD小于800 mg/L )。剂等。具体的装置图和试剂配制方法见文献[4]。每次测定时取10 mL蒸馏水做空白,实验重复3次,1.3分析方法应用SPSS15.0进行数据统计分析。采用重铬酸钾法"进行分析，测定步骤为:1.4 计算公式取10 mL测试样品于磨口三角瓶中，加入2~3粒玻采用公式中国煤化工:璃珠，再加入5 mL重铬酸钾溶液，立即连接回流COD (rYHCNMHGX100/0冷凝管并开冷凝水,然后从冷凝管顶部加入15 mLX稀释倍数(1)硫酸-硫酸银溶液,开电炉加热至沸腾后回流2 h,式中，V为空白水样中消耗硫酸亚铁铵的体第1期石利军，等:生活污水低碳减排的研究●21●积(mL), V为试样所消耗的硫酸亚铁铵的体积2.2计算结果( mL), C为硫酸亚铁铵的浓度( mol/L)。对于不同的化合物，可以根据其分子式，按照其化学反应计量式计算出其COD的产生量。对2结果与讨论于液体食品、饮料、调昧品等物质，其中的主要2.1测试结果成分是碳水化合物、蛋白质、脂肪等。碳水化合对于啤酒和牛奶样品，各取3个品牌进行测物- -般称为糖类，可以划分为单糖、二糖和多糖试，分别是青岛、雪花、燕京和蒙牛、伊利、海(三糖及以上)。液体食品中的糖类主要是溶解态河。其它种类的样品，各选择-一个品牌， 具体的的二糖和单糖,如啤酒中的糖类主要是麦芽糖(二测定结果如表2所示。糖)，牛奶中则是乳糖(二糖)和半乳糖(单糖)。表2样品的COD测试值二糖的分子式为CnHz2Ou,其发生氧化反应的化学相对平均反应方程式为:序号样品名称品牌COD/mg:L'偏差/%CnH2011+ 1202→12CO2 + 11H20(2)蒙4185 504+4640.25根据方程式(2)的计量关系，可以计算出1 g1牛奶伊利196 416+2350.12二糖完全氧化为CO和H20需氧1.123 go按照COD海河198 400+3530.18的定义，即1 g二糖的COD值为1.123 g。单糖和多;113 088+228糖的分子式分别为CsH2O。和( CsHroOs)。,则1 g啤酒雪花124 576+1990.16单糖和多糖产生的COD值分别为1.066 g和1.185燕京107 136+1620.15g,两者和二糖的数据比较接近。葡萄汁统一109 920+169食用油和牛奶中含有脂类物质,其中前者白酒郎酒839*056+1 51399%以上的成分都是油脂，而后者中的脂类称为豆浆散装47 616+1450.30乳脂。脂肪是由甘油(丙三醇)和脂肪酸化合而酱油陶大170 624+3770.22成的脂类,食用油中的脂肪酸多为不饱和脂肪酸,天立79 396+226如通常所说的“脑黄金”为二十二碳六烯酸食用油福临门2282 210+3 1910.14(DHA),其分子式为C2H2O2，按照上述的方法洗发液飘柔87 220+2040.2310 洗洁精雕牌341 936+541可以计算出1 g DHA的COD值为2.829 go淘米水自制13 595+290.21如牛奶中含有乳蛋白一样,许多液体食品中由表2可以看出，不同物质的COD值相差较含有蛋白质。所有的蛋白质最后都会水解为氨基大。啤酒和牛奶的3个样品COD值比较接近，分别酸，如啤酒中含有18种氨基酸。不同的氨基酸分子式不同，因而产生的COD也不相同。例如色氨在107 136~ 124 576 mg/L之间和185 504~ 198 400酸,其分子式为CnHu2O2N2, 则1 g色氨酸产生的mg/L之间，二者的平均值分别为114933 mg/L和COD值为1.804 go白酒和啤酒中含有较多的乙醇，193 440 mg/L。食用油的COD值最大，为2 282 210根据乙醇的分子式CH0可以计算出1 g乙醇的mg/L;其次是白酒，为839 056 mg/L; COD值最小COD值为2.087 g。.上述几种物质的COD值列于表3。的淘米水为13 595 mg/L。洗发液和洗洁精的COD数值分别为87 220 mg/[和41 936 mg/L,不同于食表3 _几种具体物质的COD计算值名称分子式COD/mg*g'品和调味品中含有较多的碳水化合物、蛋白质和二糖C12H2011 123脂肪,洗涤用品中含有较多的表面活性剂和含磷化合物”，排放到水体中可能造成水体富营养化，二十二碳六烯酸C22H32O22 829色氨酸CHr2O2Nz1 804因此，在日常生活中应该控制其使用量。淘米水乙醇中国煤化工.虽然COD值相对较低,但是在生活中排放量较大，MHCNMH因此污染也较严重。在日常生活中，可以结合实虽然不同糖类、监山质、用功。二不同，际情况，将淘米水用于庭院植物的灌溉等，尽量但是可以对其产生的COD做一个大体估算。 其中回用其中的有用成分。糖类的COD值较容易计算，根据前面的计算结果，●22●天津农学院学报第19卷1 g单糖、二糖和多糖产生的COD值分别为1.066 g、根据糖类、蛋白质、脂肪、乙醇的COD数值,1.123 g和1.185 go液体食品中的糖类主要是二糖，可以通过不同样品中各成分的数值计算出不同样因此取糖类的COD值为1.123 g COD/g糖类。根据产品的COD值。如100 g蒙牛牛奶中含有糖类、蛋白生的热量看，1 g糖类、蛋白质和脂肪分别可以产质、脂肪、乙醇分别为5.2g、2.9g、 3.3g、0g,生热量16.8 kJ、16.74 kJ和37.56 kJ",蛋白质和糖则可以计算出1 L牛奶(按1000 mg计)的COD值类相当,脂肪大约是糖类的2倍,因此可以根据产为173 689 mg。而蒙牛牛奶的COD测定数值为生能量的比例关系估算出18蛋白质和脂肪的COD185 504 mg/L,和计算值相比，相对偏差为6.8%。值分别为1.119 g和2.511g,具体结果如表4所示。其它样品的具体计算结果见表5。由表5中数据可以看出，不同样品的COD测试值和计算值大体相表4糖类、蛋白质、脂肪的COD估算值当,二者的相对偏差小于8%，说明本实验中的测名称糖类，蛋白质脂肪热量/kJg'16.816.7437.56定结果是可信的。COD/mgg '1123;1 1192511表5_样品的成分及COD计算值和测定值成分/g (100 g)COD/mgL'样品名称相对偏差/%糖类乙醇计算值测定值牛奶.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酱油5.60.1178 598170 624.5.92.86 05979 396.7食用油99.02 3078102 282210.1注:表中计算采用的样品成分来自文献[7]并参照所测试样品的包装说明2.3分析与讨论要。假设每人每年加起来少浪费(倾弃) -杯牛从测得的数据可知，生活中废弃液体的COD奶、一杯啤酒和一杯饮料( 1杯以250 mLI计), 根数值非常高,排放到水体中会造成水环境的严重据前面测定的COD数据，可以计算出全国每年可污染。对于- -般的生活污水,其COD的数值通常减排COD 12.6万t,这个数值占2008年全国生活污在400~500 mg/L之间,因此，日常生活中排放的水中COD总量的1.5%，因此减排效果是非常明显这些液体对生活污水COD的贡献非常大。取啤酒的COD数值为100 000 mg/L,则100 mL (相当于13结论小杯)的啤酒排放到10 L(相当于1小桶)的水中,其COD值可以增大1 000 mg/L,而国家标准中规定3.1 生活废弃液体的COD数值高,对水环境污染的污水排放达标数值一般小于100 mg/L。因此，严重。其中COD最大的是油，其次是白酒,测试减少喝剩下牛奶、啤酒和饮料的随意倾倒可以大样品的 COD值在10^~10° mg/L之间, COD值较大大减轻水环境的污染，这就提醒我们在日常生活的原因在于样品中含有较多的碳水化合物、蛋白中一定要避免浪费,坚持适量的原则，以更好地质、脂肪等含碳物质。保护水体环境。3.2 1 g糖类、蛋白质和脂肪分别可以产生COD目前国家的减排工作主要针对工业污染源，.1123mg、11中国煤花呈的COD测其实也应该关注生活中的减排。由于生活废弃液定结果和计算TYHcNMH对偏差小体的COD数值非常高，因此,在日常生活中,减于8%，说明测得的奴据足可信的。少这些物质的使用量和随意排放就显得尤为重(下转第33页)中国煤化工YHCNMH G