專利名稱：用于凈化工藝的確定水溶液的需氧量的方法
技術領域：
本發明涉及一種確定的水溶液的需氧量的方法，其特別用于凈化工藝。
公知的確定水溶液、尤其是廢水或淡水中有機碳總含量(TOC)的方法是在爐子中將溶液加熱至高熱度，并將燃燒氣體輸送至適當的檢測器，以產生化合物；這樣的檢測能獲得關于水溶液中有機碳含量的結論。上述燃燒過程通常是在600℃和850℃之間的溫度進行的，最高溫度達到950℃。通常，為了上述目的，該爐子是借助220V的電源電壓(mains voltage)工作，并采用鉭(Ta)金屬絲作為加熱元件。上述燃燒是在合適的催化劑存在的情況下發生的，因此又稱作熱催化釋放(thermal-catalytic release).
德國專利文獻DE4412778C1揭示了一種分析包含粒子的含水試樣的方法，特別用于確定其中的有機碳含量，其中，將該試樣噴射進入如第一燃燒室中，隨后通過相關的加熱裝置將該燃燒室加熱至大約1000℃，從而該試樣蒸發并燃燒。在燃燒結束之后，關閉該第一燃燒室中的加熱裝置并冷卻該燃燒室；并且使燃燒氣體通過水平取向的第二燃燒室內的催化劑，在該第二燃燒室中這些燃燒氣體經受介于800℃和950℃之間的熱處理。這樣設置的燃燒室是由L形石英玻璃管形成。該第二燃燒室中填充有氧化催化劑，例如氧化銅。
由歐洲專利文獻EP0887643A1可獲知另一種確定TOC的方法。在該方法中，首先，使該試樣從低于水的沸騰溫度的初始溫度上升至蒸發溫度；然后，在第二步驟中，使該試樣升溫至高得多的燃燒溫度，該燃燒溫度的范圍優選為800℃和1000℃之間。該文獻中并沒有指定使用催化劑；但是，對本領域的專家而言，顯然可根據選擇的溫度范圍知道所需催化劑。
文獻DE19923139A1揭示了一種用于分解水溶液的方法和裝置，用以確定水溶液中的含碳量，其過程包括在高于1000℃、特別是高于1200℃的溫度下的無催化劑燃燒。
與表征用于處理目的的水的生化和/或化學質量特性有關的另一個重要參量是需氧量，其中所述水特別是在準備凈化過程中的污水。在實踐中，這是由幾個參量來表征的，其中生化需氧量(BODn)已經在實踐中使用了最長的時間。就像直到很長時間以后才用于污水分析的所謂的化學需氧量(COD)那樣，該參數需要借助復雜的多級生化或化學分解過程來確定。該需氧量難以在短期內確定，測量結果的再現性差，并且微生物容易受到毒性基體成分、PH值的變化和抑制代謝產物的影響。相反地，確定COD的標準化方法能提供優良的可再現的結果，但不能完全自動化，并且有關保護工作者的需要條件惡劣。
從上述觀點看來有利的是確定廢水的有機負荷量的參數是總需氧量(TOD)，其通過包括在高溫反應器中燃燒試樣的熱氧化的過程來測量。這就意味著不僅要檢測該試樣中所含的有機物質，而且要部分地檢測其他有機化合物。許多研究中都發現COD和TOD之間具有很好的關聯性，從而近來人們更多地考慮用TOD數量代替COD數量，作為水/污水的質量參數。
在W.J.Becker的文獻“用于總需氧量的確定(Zur Bestimmung des totalenSauerstoff-Bedarfs)”Z.f.Wasser-und Abwasser-Forschung，12，5/1979，196中，詳細地描述了測量TOD的過程，并提供了最重要的有商業用途的COD和TOD廢水分析裝置的主要參數的調查。從該調查可以看出氧化溫度大都為900℃，在某些情況下為850℃。這些出版物的作者是在水平管式爐中在1100℃下進行測量的。
文獻JP-B-977-26111描述了結合TOC和TOD的測量方法，其中在燃燒室中在500℃下處理試樣。
在公知的催化熱分解過程的實際應用中，即，在水處理工廠、污水處理廠等的常規操作中，出現了關于控制所用催化劑的組織問題，催化劑會受到特定的試樣成分、特別是金屬離子或絡合物的破壞，因此必須周期性地進行更換催化劑。若在某些情況下不能更換，則會導致錯誤的測量和由這些測量結果控制的過程的處理不當。
本發明的目的是揭示一種更易于實施的類型的(generic kind)方法。
由具有權利要求1提供的特征的方法可以上述目的。
相應地，本發明包括如下主要思想由分解的熱催化方式出發并完全利用熱進行操作，而不使用催化劑。為實現上述目的，本發明還包括如下思想將燃燒溫度提高至高于1150℃的值，特別是大約1200℃的值。
去除了公知方法所需的催化劑，不僅有利于成本(其依賴催化劑的性質而變化)，而且其主要優點是由于不再需要儲存適當的催化劑材料或安排和執行這些材料的定期更新，所以本發明的方法能帶來過程組織安排上所期望的便利性；從而，一旦不再可能錯誤地處理這些材料，工廠就能更可靠的工作。這些優點比由于更高的燃燒溫度導致的燃燒工廠工作期間能耗更高的缺點重要得多。
特別有利的是在伸長的、沿基本垂直的方向的反應室中執行本方法。這樣就提供了去除反應室的下端的試樣中包含的鹽的特別有利的機會，并從而防止該反應室的“鹽化”。當然，這樣就節省了大量的維護工作及其費用。
權利要求
1.一種確定水溶液的需氧量的方法，所述需氧量是TOD或COD，所述水溶液特別是廢水，該方法特別用于凈化工藝，其中該水溶液的試樣通過燃燒而分解，其特征在于所述燃燒是在沒有催化劑存在的情況下、在高于1150℃的溫度、尤其是1200℃下進行。
2.如權利要求1所述的方法，其特征在于本方法是在伸長的、沿基本垂直的方向的反應室中進行，其中在該反應室的上部區域處理該水溶液。
3.如權利要求1或2所述的方法，其特征在于所述燃燒是在基本垂直設置的反應室中進行，并且在該反應室的下端去除該試樣中所含的鹽。
全文摘要
一種確定水溶液的需氧量的方法，所述需氧量是TOD或COD，所述水溶液特別是廢水，該方法用于凈化工藝，其中該水溶液的試樣通過燃燒而分解，所述燃燒是在沒有催化劑存在的情況下、在高于1150℃的溫度、尤其是1200℃下進行。
文檔編號G01N31/12GK1678906SQ03820726
公開日2005年10月5日 申請日期2003年9月1日 優先權日2002年9月2日
發明者維爾納·阿茨, 貝恩特·馬滕斯 申請人:拉爾分析和環境測試技術有限公司