一种新型污泥可降解有机碳doc指标测定方法
阅读说明：本技术 一种新型污泥可降解有机碳doc指标测定方法 (Novel DOC index determination method for degradable organic carbon in sludge ) 是由 郭恰 韩小蒙 马艳 宋姗姗 于 2021-07-29 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种新型污泥可降解有机碳DOC指标测定方法,具体涉及污泥处理处置领域,测定方法包括：步骤S1,将污泥泥样通过重铬酸钾法进行加热消煮,则污泥样品中的有机碳会被过量重铬酸钾硫酸溶液氧化,其中有机质的碳元素会被氧化成二氧化碳,六价铬被还原成三价铬,可以根据有机碳被氧化前后重铬酸离子量的变化计算出有机碳的含量；步骤S2,将实验过程中记录的数据代入到原本用于测定化学需氧量的计算公式中,并将公式中氧的毫摩尔质量参数替换成碳的毫摩尔质量。本发明通过利用化学实验定量测定可降解有机碳的数值,对原有用于计算的经验值参数进行校正,可用于精确核算各污泥处理处置工艺和路线的碳排放量。(The invention discloses a novel method for measuring DOC index of degradable organic carbon in sludge, and particularly relates to the field of sludge treatment, wherein the measuring method comprises the following steps: step S1, heating and digesting the sludge sample by a potassium dichromate method, wherein organic carbon in the sludge sample is oxidized by excessive potassium dichromate sulfuric acid solution, carbon element of organic matter is oxidized into carbon dioxide, hexavalent chromium is reduced into trivalent chromium, and the content of the organic carbon can be calculated according to the change of the amount of dichromate ions before and after the organic carbon is oxidized; and step S2, substituting the data recorded in the experimental process into the original calculation formula for measuring the chemical oxygen demand, and replacing the millimolar mass parameter of oxygen in the formula with the millimolar mass of carbon. The method quantitatively determines the numerical value of the degradable organic carbon by using a chemical experiment, corrects the original empirical value parameters for calculation, and can be used for accurately calculating the carbon emission of each sludge treatment process and route.)
技术领域
本发明涉及污泥处理处置技术领域，更具体地说，本发明涉及一种新型污泥可降解有机碳DOC指标测定方法。
背景技术
我国于2020年9月提出将力争二氧化碳排放量于2030年前达到峰值，2060年前实现碳中和。各行各业需要积极响应号召，通过改革、更新现有技术路线、工艺和设备等方式来减少现有排放量。而作为一种控制和减少碳排放的有效方法和依据，对各领域所产生的碳排放进行核算分析已受到国内外的广泛关注。具体到污泥行业，由于不同的污泥处理处置工艺的碳排放在核算边界上存在较大差异，而目前各大污水厂无论采用何种工艺路线，在碳排放量核算方面使用最广泛的均为IPCC(政府间气候变化专门委员会，Intergovernmental Panel on Climate Change，简称IPCC)于1996年提出的缺省值模型。但IPCC最初是依据固体废弃物的卫生填埋工艺提出的该模型，并不是专门针对污泥处理处置工艺，且其中涉及的参数，均来源于IPCC的经验值，即全球范围内的平均值。
虽然污泥属于固体废弃物，但与一般固体废弃物在特性上存在较大差异。城市固体废弃物指人类活动产生的包括日常生活和生产建设等的工业垃圾、商业垃圾和生活垃圾，呈固体与半固体状态。固体废弃物的主要成分为固体颗粒、垃圾、炉渣、破损器皿、动物尸体、变质食品、污泥和人畜粪便等。城市污水厂的污泥按照来源分类主要可以分为给水污泥、生活污水污泥和工业废水污泥三大类。城市污泥成分复杂，主要的特点是含水率高、体积大，内含的颗粒物质细小，具有极强的流变特性，有机质含量高，容易降解从来产生恶臭，毒性和环境污染大。
因此，直接使用缺省值模型及经验平均值，其计算结果必然不符合实际情况。另外，考虑到发展中国家和发达国家以及各地区区域之间的泥质和环境差异，直接用经验值进行计算，对日处理污泥量一般在几百吨的污水厂而言，得到的二氧化碳和甲烷排放量会存在较大的出入。
发明内容
为了克服现有技术的上述缺陷，本发明的实施例提供一种新型污泥可降解有机碳DOC指标测定方法，本发明通过利用化学实验定量测定可降解有机碳的数值，对原有用于计算的经验值参数进行校正，可用于精确核算各污泥处理处置工艺和路线的碳排放量。得到各污泥处理处置工艺在碳减排方面的劣势与优越性，选取对应的污泥处理处置工艺进行污泥处理，以实现污泥处理处置过程中碳减排的目的，为实现碳中和目标做出贡献。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种新型污泥可降解有机碳DOC指标测定方法，包括如下步骤：
步骤S1：将污泥泥样通过重铬酸钾法进行加热消煮，则污泥样品中的有机碳会被过量重铬酸钾硫酸溶液氧化，其中有机质的碳元素会被氧化成二氧化碳，六价铬(Cr6+)被还原成三价铬(Cr3+)，将剩余的重铬酸钾溶液用硫酸亚铁标准溶液进行滴定，可以根据有机碳被氧化前后重铬酸离子量的变化计算出有机碳的含量；
步骤S2：将实验过程中记录的数据代入到原本用于测定化学需氧量(COD)的计算公式中，并将公式中氧的毫摩尔质量参数替换成碳的毫摩尔质量，得到如下计算公式：可降解有机碳
在一个优选地实施方式中，所述步骤S1的具体实验步骤如下：
步骤S101：取一定量的污泥样品放置于烘箱内进行烘干；
步骤S102：取出步骤S101中烘干样品立即进行粉碎并过筛；
步骤S103：将步骤S102中过完筛的污泥样品存放于广口瓶中，敞开瓶口放回烘干箱内，继续烘干；
步骤S104：从步骤S103中烘干箱内取出污泥样品后放入干燥器中冷却；
步骤S105：称取烘干冷却后的污泥样品放入三角瓶中，加入污泥样品重量1/6的K2Cr2O7-H2SO4混合溶液，摇晃均匀得到悬浊液；
步骤S106：将步骤S105中制得的混合悬浊液放置于甘油浴中保持煮沸，取出直至完全冷却；
步骤S107：向冷却后的混合液中加入蒸馏水，然后滴入邻啡罗啉指示剂，并用标准FeSO4溶液进行滴定直至样品变为砖红色；
步骤S108：记录样品变为砖红色时所消耗的FeSO4的毫升数，记为V，给每个样品分别做5个平行样；此外，给每一批样品在测定的时候均做一个空白样，将此空白样在滴定时所用到的FeSO4溶液的用量记为V0。
在一个优选地实施方式中，具体实验步骤中得到的计算参数分别为：
V0——滴定空白样时消耗的硫酸亚铁标准液的体积，mL；
V——滴定样品时消耗的硫酸亚铁标准液的体积，mL；
Mc——碳的毫摩尔质量，1/4的Mc为0.003g/mmol；
M——硫酸亚铁标准溶液的浓度，mol/L；
W——烘干样品质量,g。
在一个优选地实施方式中，在步骤S101中，烘箱内温度调至60℃将样品烘干12小时。
在一个优选地实施方式中，在步骤S102中，样品粉碎后过筛选择20#筛。
在一个优选地实施方式中，在步骤S103中，过完筛的样品存放于广口瓶中，敞开瓶口在烘干箱内60℃烘干2小时。
在一个优选地实施方式中，在步骤S105中，需称取0.07g烘干冷却后的样品放入250mL三角瓶中，加入20mL浓度为0.4mol/L的污泥样品重量1/6的K2Cr2O7-H2SO4混合溶液，摇晃均匀。
在一个优选地实施方式中，在步骤S106中，样品应放置于已加热至185℃～195℃的甘油浴中，在170～180℃间保持煮沸5分钟。
在一个优选地实施方式中，在步骤S107中，需加入120mL蒸馏水，然后滴入邻啡罗啉指示剂3滴。
本发明的技术效果和优点：
本发明与现有技术相比，本发明一种新型污泥可降解有机碳DOC指标测定方法利用化学实验定量测定可降解有机碳的数值，通过对原有用于计算的经验值参数进行校正，可用于精确核算各污泥处理处置工艺和路线的碳排放量，为实现碳中和目标做出贡献。
附图说明
图1为本发明污泥可降解有机碳DOC指标测定方法步骤流程图；
图2为本发明污泥可降解有机碳DOC指标测定方法的实验步骤。
具体实施方式
下面将结合本发明中的实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
图1为本发明一种新型污泥可降解有机碳DOC指标测定方法的步骤流程图；如图1所示，本发明一种新型污泥可降解有机碳DOC指标测定方法，包括如下步骤：
步骤S1：将污泥泥样通过重铬酸钾法进行加热消煮，则污泥样品中的有机碳会被过量重铬酸钾硫酸溶液氧化，其中有机质的碳元素会被氧化成二氧化碳，六价铬(Cr6+)被还原成三价铬(Cr3+)，将剩余的重铬酸钾溶液用硫酸亚铁标准溶液进行滴定，可以根据有机碳被氧化前后重铬酸离子量的变化计算出有机碳的含量；
步骤S2：将实验过程中记录的数据代入到原本用于测定化学需氧量(COD)的计算公式中，并将公式中氧的毫摩尔质量参数替换成碳的毫摩尔质量，得到如下计算公式：可降解有机碳
图2本发明一种新型污泥可降解有机碳DOC指标测定方法的实验步骤流程图；如图2所示，本发明一种新型污泥可降解有机碳DOC指标测定方法的实验步骤如下：
步骤S101：取一定量的污泥样品放置于烘箱内进行烘干；
步骤S102：取出步骤S101中烘干样品立即进行粉碎并过筛；
步骤S103：将步骤S102中过完筛的污泥样品存放于广口瓶中，敞开瓶口放回烘干箱内，继续烘干；
步骤S104：从步骤S103中烘干箱内取出污泥样品后放入干燥器中冷却；
步骤S105：称取烘干冷却后的污泥样品放入三角瓶中，加入污泥样品重量1/6的K2Cr2O7-H2SO4混合溶液，摇晃均匀得到悬浊液；
步骤S106：将步骤S105中制得的混合悬浊液放置于甘油浴中保持煮沸，取出直至完全冷却；
步骤S107：向冷却后的混合液中加入蒸馏水，然后滴入邻啡罗啉指示剂，并用标准FeSO4溶液进行滴定直至样品变为砖红色；
步骤S108：记录样品变为砖红色时所消耗的FeSO4的毫升数，记为V，给每个样品分别做5个平行样；此外，给每一批样品在测定的时候均做一个空白样，将此空白样在滴定时所用到的FeSO4溶液的用量记为V0。
以下通过一个实施案例来进一步说明本发明：
实施案例
我国地域辽阔，不同地理环境以及经济环境下的不同区域产生的污泥在泥质上也会存在一定差异。我国污水量呈现南多北少、东南多西北少的特点。北方城市的污水中进水污染物浓度较高，进水中的COD、BOD以及SS全年浓度分布呈现偏态分布，而TKN和TP呈现正态分布；有机污染物浓度较高，BOD5为250.8mg/L；可生化性较好，约有38％的BOD5/COD在0.2～0.4之间，而大于0.4的占了62％。相比之下，南方污水中的有机物浓度较低，总的BOD5/COD均可达到0.5左右；污水中氮磷含量较高。南北污水水质的差异也决定了我国南北方以及不同地域污泥泥质的差异。
根据我国不同的地域特点以及不同区域污泥泥质的差别，分别采集黑龙江佳木斯、江苏镇江、湖南长沙及云南丽江不同污水处理厂的进泥泥样进行实验检测。
采用重铬酸钾法测定污泥的DOC含量，主要原理为将污泥泥样通过重铬酸钾法进行加热消煮，则污泥样品中的有机碳会被过量重铬酸钾硫酸溶液氧化，其中有机质的碳元素会被氧化成二氧化碳，六价铬(Cr6+)被还原成三价铬(Cr3+)，将剩余的重铬酸钾溶液用硫酸亚铁标准溶液进行滴定，可以根据有机碳被氧化前后重铬酸离子量的变化计算出有机碳的含量。
重铬酸钾法原本是用于测定化学需氧量(COD)，计算中使用氧的摩尔质量，即8g/mol。但在计算可降解有机碳DOC时，需要考虑的是碳的含量，因此将氧的毫摩尔质量换成碳的毫摩尔质量，即可用于计算可降解有机碳DOC含量。具体计算公式如下：可降解有机碳
式中：
V0——滴定空白样时消耗的硫酸亚铁标准液的体积，mL；
V——滴定样品时消耗的硫酸亚铁标准液的体积，mL；
Mc——碳的毫摩尔质量，1/4的Mc为0.003g/mmol；
M——硫酸亚铁标准溶液的浓度，mol/L；
W——烘干样品质量,g；
具体的实验操作方法(见附图2)为：①取一定量的样品放置于烘箱内，调至60℃烘干12h；②取出烘干样品立即进行粉碎并过20#筛；③将过完筛的样品存放于广口瓶中，敞开瓶口放回烘干箱内，继续用60℃烘干2h；④从烘干箱内取出样品后放入干燥器中冷却；⑤称取0.07g烘干冷却后的样品放入250mL三角瓶中，加入20mL浓度为0.4mol/L的1/6K2Cr2O7-H2SO4混合溶液，摇晃均匀；⑥放置于已加热至185～195℃的甘油浴中，在170～180℃间保持煮沸5min，取出直至完全冷却；⑦加入120mL蒸馏水，然后滴入邻啡罗啉指示剂3滴，并用标准FeSO4溶液进行滴定直至样品变为砖红色；⑧记录样品变为砖红色时所消耗的FeSO4的毫升数，记为V，给每个样品分别做5个平行样；此外，给每一批样品在测定的时候均做一个空白样，将此空白样在滴定时所用到的FeSO4溶液的用量记为V0。
将实验数据代入计算公式，可得出不同污水处理厂的污泥可降解有机碳，具体数值见表1：
表1不同污水处理厂污泥可降解有机碳(DOC)分解实测比例
综上所述，本发明一种新型污泥可降解有机碳DOC指标测定方法，对不同污泥的可降解有机碳进行测算，获得具体的核算参数，从而使碳排放核算结果更准确，有利于会各污泥处理处置工艺在碳减排方面的劣势与优越性进行评估，以达到减少污泥处理处置过程中的碳排放的目的，有助于实现碳中和目标。
上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何本领域技术人员均可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰与改变。因此，本发明的权利保护范围，应如权利要求书所列。