معرفة الطلب على الأكسجين الكيميائي الحيوي للمياه

معرفة الطلب على الأكسجين الكيميائي الحيوي للمياه

1. تعريف مجلس الإدارة.

يشير الطلب على الأكسجين الكيميائي الحيوي (يشار إليه غالبا باسم BOD) إلى كمية الأكسجين المذاب المستهلكة في التفاعل الكيميائي الحيوي للكائنات الحية الدقيقة التي تتحلل المواد العضوية القابلة للتحلل في الماء في ظل ظروف معينة. يتم التعبير عنها في ملغم / لتر أو النسبة المئوية ، جزء في المليون. إنه مؤشر شامل يعكس محتوى الملوثات العضوية في الماء. إذا كان وقت الأكسدة البيولوجية خمسة أيام ، فإنه يسمى الطلب على الأكسجين الكيميائي الحيوي لمدة خمسة أيام (BOD5) ، وهناك BOD10 و BOD20 وفقا لذلك.

يتم تحلل المواد العضوية في الماء على مرحلتين. المرحلة الأولى هي مرحلة أكسدة الكربون ، والمرحلة الثانية هي مرحلة النترجة. تسمى كمية الأكسدة المستهلكة في مرحلة أكسدة الكربون الطلب على الأكسجين الكيميائي الحيوي للكربنة (CBOD).

تحتاج الكائنات الحية الدقيقة إلى استهلاك الأكسجين عند تحلل المركبات العضوية في الماء. إذا لم يكن الأكسجين المذاب في الماء كافيا لتلبية احتياجات الكائنات الحية الدقيقة ، فإن الجسم المائي في حالة ملوثة. لذلك ، يعد BOD مؤشرا مهما يشير بشكل غير مباشر إلى درجة التلوث العضوي في المياه. من خلال تحديد BOD ، يمكننا أن نفهم قابلية التحلل البيولوجي لمياه الصرف الصحي وقدرة التنقية الذاتية للمسطحات المائية. كلما زادت القيمة ، زادت الملوثات العضوية الموجودة في الماء وزاد خطورة التلوث.

بشكل عام ، يمكن تقسيم عملية تحلل المواد العضوية تحت عملية التمثيل الغذائي للكائنات الحية الدقيقة إلى مرحلتين. المرحلة الأولى هي عملية تحويل المواد العضوية إلى CO2 و NH3 و H2O. المرحلة الثانية هي عملية النترجة ل NH3 التي تم تحويلها إلى نتريت ونترات. نظرا لأن NH3 هو بالفعل مادة غير عضوية ، فإن الطلب على الأكسجين الكيميائي الحيوي لمياه الصرف الصحي يشير عموما فقط إلى كمية الأكسجين التي تتطلبها المادة العضوية في مرحلة التفاعل الكيميائي الحيوي. يرتبط تدهور المواد العضوية بواسطة الكائنات الحية الدقيقة بدرجة الحرارة ، ويستخدم 20 درجة مئوية بشكل عام كدرجة حرارة قياسية لقياس الطلب على الأكسجين الكيميائي الحيوي. في ظل ظروف قياس الأكسجين الكافي والتحريك المستمر ، عادة ما تستغرق المادة العضوية 20 يوما لإكمال عملية تحلل أكسدة المرحلة بشكل أساسي ، حوالي 99٪ ، وغالبا ما تعتبر قيمة BOD لمدة 20 يوما قيمة BOD الكاملة ، أي BOD20. ومع ذلك ، من الصعب تحقيق 20 يوما في العمل الفعلي. لذلك ، يتم تحديد وقت قياسي ، بشكل عام 5 أيام ، وهو ما يسمى الطلب على الأكسجين الكيميائي الحيوي لمدة خمسة أيام ، ويتم تسجيله على أنه BOD5. BOD5 حوالي 70٪ من BOD20.

الفرق بين BOD و COD هو أن BOD هو الطلب على الأكسجين الكيميائي الحيوي. COD هو الطلب على الأكسجين الكيميائي ، والذي يشير إلى كمية جميع الملوثات (بما في ذلك المواد العضوية وغير العضوية) في الماء التي يمكن أن تتأكسد بواسطة مؤكسدات قوية في ظل ظروف معينة ، معبرا عنها بالملغم / لتر من الأكسجين المطلوب للأكسدة. يمكن أن تعكس درجة تلوث المياه عن طريق الحد من المواد. بشكل عام ، فإن COD لمياه الصرف الصحي أكبر من BOD. وذلك لأن الأول يتأكسد بشكل أكثر شمولا. باستثناء عدد قليل من المركبات العضوية المتطايرة ، والمركبات العضوية العطرية ، وعدد قليل من الألكانات ، يمكن أن تتأكسد بشكل عام ، وهناك أيضا جزء من كمية المواد غير العضوية. بينما يشير BOD فقط إلى المواد العضوية التي يمكن أن تتحلل مباشرة بواسطة الكائنات الحية الدقيقة ، ويمكن أن تتداخل بسهولة مع المواد السامة والبكتيريا في الماء. يمكن أن تشير نسبة الطلب على الأكسجين الكيميائي الحيوي إلى الطلب على الأكسجين الكيميائي إلى مقدار الملوثات العضوية في الماء التي يصعب على الكائنات الحية الدقيقة تحللها. الملوثات العضوية التي يصعب على الكائنات الحية الدقيقة أن تتحلل أكثر ضررا بالبيئة.

لا يتجاوز BOD5 لنهر عام 2 مجم / لتر. إذا كان أعلى من 10 مجم / لتر ، فسوف تنبعث منه رائحة كريهة. ينص معيار تصريف مياه الصرف الصحي الشامل في بلدي على أنه في منفذ المصنع ، يكون التركيز المسموح به لمعيار BOD الثانوي لمياه الصرف الصحي 60 مجم / لتر ، ويجب ألا يتجاوز BOD للمياه السطحية 4 مجم / لتر.

طريقة الاختبار التقليدية ل BOD5 هي طريقة تخفيف التلقيح. الطريقة المحددة هي الاستزراع لمدة 5 أيام عند 20±1 درجة مئوية ، وقياس الأكسجين المذاب للعينة قبل وبعد الاستزراع على التوالي. الفرق بين الاثنين هو الطلب على الأكسجين الكيميائي الحيوي لمدة 5 أيام. هذه هي الطريقة المستخدمة حاليا على نطاق واسع.

تم تصميم محلل الطلب على الأكسجين الكيميائي الحيوي (BOD) المقدم من Lianhua Technology بناء على مبدأ القياس لطريقة الضغط التفاضلي. تحاكي الأداة عملية التحلل البيولوجي للمواد العضوية في الطبيعة: الأكسجين الموجود في الهواء فوق زجاجة الاختبار يجدد باستمرار الأكسجين المذاب المستهلك في الماء ، ويتم امتصاص CO2 الناتج أثناء تدهور المادة العضوية بواسطة هيدروكسيد الصوديوم في غطاء الختم ، ويراقب مستشعر الضغط التغيرات في ضغط الأكسجين في زجاجة الاختبار في أي وقت. يتم إنشاء علاقة بين الطلب على الأكسجين الكيميائي الحيوي BOD (أي كمية الأكسجين المستهلكة في زجاجة الاختبار) وضغط الغاز ، ثم يتم عرض قيمة BOD للطلب الكيميائي الحيوي على الأكسجين مباشرة.

طريقة التلقيح التقليدية للتخفيف مرهقة وتستغرق وقتا طويلا ، ويطلب من شخص مخصص الإشراف خلال عملية الاستزراع التي تستغرق خمسة أيام. بالمقارنة ، فإن محلل BOD الخاص ب Lianhua Technology سهل التشغيل ومريح للاختبار. عند الوصول إلى وقت المزرعة المحدد (مثل 5 أيام أو 7 أيام أو 30 يوما) ، يقوم نظام الاختبار تلقائيا بإيقاف تشغيل وتخزين نتائج القياس. يمكنه إجراء 6 أو 12 عينة مياه في نفس الوقت ، ولا يلزم وجود شخص خاص لمشاهدته أثناء الاختبار. وهو أسرع من طريقة التخفيف. يمكن أن يوفر الاحتفاظ بالزجاجة في حالة التحريك المستمر أكسجينا إضافيا لعينة الماء ويسمح للبكتيريا بمزيد من الاتصال بالمواد العضوية. من خلال تسريع عملية التنفس واستهلاك الأكسجين ، يمكن الحصول على النتائج بشكل أسرع. يمكن الحصول على نتائج القياس المكافئة لطريقة ثقافة التخفيف في غضون 2 إلى 3 أيام. يمكن استخدام نتائج القياس هذه للتحكم في العملية.

 

2. كيف يتم إنتاج BOD

يأتي BOD بشكل أساسي من المواد العضوية القابلة للتحلل في الماء.‌

يشير الطلب على الأكسجين الكيميائي الحيوي (BOD) إلى كمية الأكسجين المذاب المستهلكة في عملية التفاعل الكيميائي الحيوي للكائنات الحية الدقيقة التي تتحلل المواد العضوية القابلة للتحلل في الماء في ظل ظروف معينة. يمكن أن تكون هذه المواد العضوية براز الإنسان ، والنفايات الغذائية والصناعية ، إلخ. تتحلل في الماء عن طريق عمل الكائنات الحية الدقيقة ، وبالتالي تستهلك الأكسجين المذاب في الماء. عادة ما يتم قياس BOD بالملليغرام لكل لتر أو يتم التعبير عنه كنسبة مئوية أو جزء في المليون. إنه مؤشر مهم لجودة المياه يستخدم لتقييم درجة التلوث العضوي في المسطحات المائية. معظم الملوثات في مياه الصرف الصحي هي مواد عضوية ، بما في ذلك عشرات الملايين من الأنواع المعروفة وعدد لا يحصى من الأنواع غير المعروفة. يتم استخدام BOD ومؤشر آخر ، الطلب على الأكسجين الكيميائي (COD) ، معا لتقييم حالة تلوث المسطحات المائية. يركز BOD على قياس كمية المواد العضوية التي يمكن أن تتحلل بواسطة الكائنات الحية الدقيقة ، بينما يشمل COD أكسدة جميع أشكال المواد العضوية وغير العضوية. باختصار ، يأتي BOD بشكل أساسي من المواد العضوية القابلة للتحلل في الماء. تتحلل هذه المواد العضوية في الماء بواسطة الكائنات الحية الدقيقة ، مما يؤثر على قدرة التنقية الذاتية والتوازن البيئي للمسطحات المائية. يعد الطلب على الأكسجين الكيميائي الحيوي معلمة مهمة لتلوث جودة المياه. في مياه الصرف الصحي ، والنفايات السائلة من محطات معالجة مياه الصرف الصحي والمياه الملوثة ، فإن كمية الأكسجين اللازمة لنمو الكائنات الحية الدقيقة وتكاثرها باستخدام المواد العضوية هي مكافئ الأكسجين للمواد العضوية القابلة للتحلل (الكائنات الحية الدقيقة). تستهلك الملوثات في المياه السطحية الأكسجين المذاب في عملية الأكسدة بوساطة الكائنات الحية الدقيقة. تسمى كمية الأكسجين المذاب المستهلكة الطلب على الأكسجين الكيميائي الحيوي ، والذي يعكس بشكل غير مباشر كمية المواد العضوية القابلة للتحلل في الماء. يشير إلى إجمالي كمية الأكسجين المذاب المستهلكة في الماء عندما تتأكسد المادة العضوية في الماء وتتحلل عن طريق العمل الكيميائي الحيوي للكائنات الحية الدقيقة لجعلها غير عضوية أو غازية. كلما زادت القيمة ، زادت الملوثات العضوية الموجودة في الماء ، وزاد خطورة التلوث. الهيدروكربونات والبروتينات والزيوت واللجنين وما إلى ذلك الموجودة في الحالات المعلقة أو الذائبة في مياه الصرف الصحي المنزلية ومياه الصرف الصناعي مثل السكر والغذاء وصناعة الورق والألياف كلها ملوثات عضوية ، والتي يمكن أن تتحلل عن طريق العمل الكيميائي الحيوي للبكتيريا الهوائية. نظرا لاستهلاك الأكسجين أثناء عملية التحلل ، فإنها تسمى أيضا الملوثات الهوائية. إذا تم تصريف الكثير من هذا النوع من الملوثات في الجسم المائي ، فسوف يتسبب ذلك في نقص الأكسجين المذاب في الماء. في الوقت نفسه ، ستسبب المادة العضوية الفساد من خلال تحلل البكتيريا اللاهوائية في الماء ، مما ينتج غازات كريهة الرائحة مثل الميثان وكبريتيد الهيدروجين والميركابتان والأمونيا ، مما يتسبب في تدهور الجسم المائي ورائحته الكريهة.

يستغرق الأمر حوالي 100 يوم حتى تتأكسد جميع المواد العضوية في مياه الصرف الصحي وتتحلل تماما. من أجل تقصير وقت الكشف ، يتم تمثيل الطلب على الأكسجين الكيميائي الحيوي بشكل عام من خلال استهلاك الأكسجين لعينة المياه المختبرة عند 20 درجة مئوية في غضون خمسة أيام ، وهو ما يسمى الطلب على الأكسجين الكيميائي الحيوي لمدة خمسة أيام ، ويشار إليه باسم BOD5. بالنسبة لمياه الصرف الصحي المنزلية ، فهي تساوي تقريبا 70٪ من استهلاك الأكسجين للأكسدة الكاملة والتحلل.

 

3. تأثير مجلس الإدارة.

الكشف عن جودة المياه BOD هو اختصار لمقياس الطلب على الأكسجين الكيميائي الحيوي ، وهو مؤشر شامل لمحتوى الملوثات المستهلكة للأكسجين في الماء. تتجلى مخاطر BOD المفرطة بشكل رئيسي في الجوانب التالية:

 

1. استهلاك الأكسجين المذاب في الماء: سيؤدي المحتوى المفرط من BOD إلى تسريع معدل تكاثر البكتيريا الهوائية والكائنات الهوائية ، مما يتسبب في استهلاك الأكسجين الموجود في الماء بسرعة ، مما يؤدي إلى موت الكائنات المائية.

2. تدهور جودة المياه: إن تكاثر عدد كبير من الكائنات الحية الدقيقة المستهلكة للأكسجين في الجسم المائي سوف يستهلك الأكسجين المذاب ويصنع التلوث العضوي في مكونات حياته الخاصة. هذه هي خاصية التنقية الذاتية للجسم المائي. سيؤدي ارتفاع BOD إلى تكاثر البكتيريا الهوائية والأوليات الهوائية والنباتات الأولية الهوائية بأعداد كبيرة ، واستهلاك الأكسجين بسرعة ، والتسبب في موت الأسماك والروبيان ، والتسبب في تكاثر عدد كبير من البكتيريا اللاهوائية.

3. تؤثر على قدرة التنقية الذاتية للمسطحات المائية: يرتبط محتوى الأكسجين المذاب في المسطحات المائية ارتباطا وثيقا بقدرة التنقية الذاتية للمسطحات المائية. كلما انخفض محتوى الأكسجين المذاب ، كانت قدرة التنقية الذاتية للمسطحات المائية أضعف.

4. إنتاج الرائحة: سيؤدي المحتوى العالي جدا من BOD إلى ظهور رائحة في المسطحات المائية ، والتي لن تؤثر فقط على جودة المياه ، ولكنها تهدد أيضا البيئة المحيطة وصحة الإنسان.

5. تسبب المد الأحمر وتكاثر الطحالب: سيؤدي BOD المفرط إلى إغناء المسطحات المائية بالمغذيات ، ويؤدي إلى ازدهار المد الأحمر والطحالب ، مما سيدمر التوازن البيئي المائي ويهدد صحة الإنسان ومياه الشرب.

 

لذلك ، يعد BOD المفرط معلمة مهمة جدا لتلوث المياه ، والتي يمكن أن تعكس بشكل غير مباشر محتوى المواد العضوية القابلة للتحلل في الماء. إذا تم تصريف مياه الصرف الصحي ذات BOD المفرط في المسطحات المائية الطبيعية مثل الأنهار والمحيطات ، فلن يتسبب ذلك في موت الكائنات الحية في الماء فحسب ، بل يتراكم أيضا في السلسلة الغذائية ويدخل جسم الإنسان ، مما يسبب التسمم المزمن ، ويؤثر على الجهاز العصبي ، ويدمر وظيفة الكبد. لذلك ، من الضروري شراء عداد Shenchanghong BOD للقياس. فقط بعد اجتياز الاختبار يمكن تصريف مياه الصرف الصحي في الجسم المائي.

 

5. طرق علاج BOD

لعلاج مشكلة BOD المفرط (الطلب على الأكسجين الكيميائي الحيوي) في الماء ، من الضروري استخدام مجموعة متنوعة من الطرق مثل الطرق الفيزيائية والبيولوجية والكيميائية. فيما يلي بعض الطرق الفعالة:

 

1. الطريقة الفيزيائية:

 

أ. المعالجة المسبقة لمياه الصرف الصحي لإزالة المواد الصلبة والرواسب العالقة ، عادة باستخدام الطرق الفيزيائية مثل الترسيب أو الترشيح أو الطرد المركزي.

 

ب. الغربلة والترسيب. إزالة المواد الصلبة العالقة في مياه الصرف الصحي من خلال الفحص المادي والترسيب. تحتوي هذه المواد الصلبة عادة على BOD عالي.

 

2. الطريقة البيولوجية:

 

المعالجة البيولوجية هي واحدة من الخطوات الرئيسية لإزالة BOD في مياه الصرف الصحي. يستخدم القدرة الأيضية للكائنات الحية الدقيقة لتحلل المواد العضوية وتقليل محتوى BOD. تشمل الطرق الشائعة طريقة الحمأة المنشطة وطريقة الأغشية الحيوية.

 

طريقة الحمأة المنشطة: خلق ظروف بيئية مناسبة من خلال التحريك والتهوية وطرق أخرى لتمكين الكائنات الحية الدقيقة من تحلل المواد العضوية.

 

ج. طريقة الأغشية الحيوية: ربط الكائنات الحية الدقيقة بغشاء ثابت ، ويتم إزالة المادة العضوية في مياه الصرف الصحي بواسطة الكائنات الحية الدقيقة عندما تمر عبر الغشاء.

D. ضبط قيمة الرقم الهيدروجيني: قيمة الرقم الهيدروجيني في مياه الصرف الصحي لها تأثير معين على نشاط الكائنات الحية الدقيقة وتأثير إزالة BOD ، وتحتاج إلى تعديل وفقا لخصائص مياه الصرف الصحي المحددة.

E. التهوية لزيادة الأكسجين المذاب: من خلال زيادة إمدادات الأكسجين ، يتم تحسين نشاط الكائنات الحية الدقيقة وكفاءة إزالة BOD في مياه الصرف الصحي.

F. معالجة الحمأة المتبقية: أثناء عملية المعالجة البيولوجية ، تحتاج الحمأة المنتجة إلى مزيد من المعالجة ، بما في ذلك الهضم اللاهوائي ، والهضم الهوائي ، والجفاف ، والتجفيف ، وما إلى ذلك.

3. الطريقة الكيميائية:

أ. الأكسدة الكيميائية: استخدم المؤكسدات مثل الأوزون أو الكلور أو البيرسلفات لأكسدة المواد العضوية في مياه الصرف الصحي وتقليل BOD.

ب. التلبد والتعويم: أضف مواد الندف لجعل الجسيمات العالقة والمواد العضوية تتكثف في كتل أكبر ، ثم قم بإزالتها عن طريق التعويم.

4. تكنولوجيا العلاج المتقدمة:

أ. تكنولوجيا أكسدة الأمونيا اللاهوائية: في ظل ظروف محددة ، تستخدم بكتيريا أكسدة الأمونيا اللاهوائية لإزالة نيتروجين الأمونيا في مياه الصرف الصحي وتقليل BOD في نفس الوقت.

ب. نظام الأراضي الرطبة المشيدة: من خلال التأثير التآزري للنباتات والكائنات الحية الدقيقة في الأراضي الرطبة المبنية ، تتم إزالة الملوثات مثل المواد العضوية والنيتروجين والفوسفور.

5. تحسين العملية:

أ. SBR (تسلسل عملية الحمأة المنشطة دفعة التسلسل): تحسين كفاءة معالجة مياه الصرف الصحي من خلال عمليات ملء المياه والتهوية والترسيب والصرف الدورية.

B. CAST (عملية الحمأة المنشطة المتداولة): تجمع بين التشغيل الدوري للتهوية والتحريك لتحسين كفاءة إزالة المواد العضوية.

6. المعالجة المسبقة وما بعد المعالجة:

المعالجة المسبقة مثل الشاشات الخشنة والشاشات الدقيقة وغرف الحصى تزيل جزيئات كبيرة من المواد العضوية وتقلل من عبء المعالجة البيولوجية اللاحقة.

ب. بعد المعالجة: بعد المعالجة البيولوجية ، يتم تقليل BOD بشكل أكبر عن طريق الترشيح والامتزاز وطرق أخرى.

باختصار ، تحتاج مشكلة BOD المفرط في المياه المعالجة إلى النظر بشكل شامل في عوامل مثل طبيعة مياه الصرف الصحي ومتطلبات المعالجة والظروف الاقتصادية ، واختيار طرق المعالجة المناسبة ، والاهتمام باستهلاك الطاقة والانبعاثات أثناء عملية المعالجة للتأكد من أن عملية المعالجة تلبي متطلبات حماية البيئة.

5. طريقة تحليل BOD.

تشمل طرق تحليل BOD بشكل أساسي طريقة الثقافة لمدة خمسة أيام ، وطريقة قياس الضغط ، وطريقة القطب الميكروبي ، وطريقة BOD5 ، وطريقة BOD20 ، وطريقة الاستشعار الحيوي ، وطريقة مستشعر الأكسجين البصري ، وطريقة التحليل الكيميائي ، إلخ. 1 ،‌ طريقة التدريب لمدة خمسة أيام هي طريقة قياس BOD شائعة الاستخدام. يتم حساب قيمة BOD عن طريق تغيير عينات المياه عند ظروف (20 ± 1 درجة مئوية) لمدة 5 أيام ، ثم تحديد التغيرات في محتوى الأكسجين في عينة الماء قبل وبعد عينة الماء. هو حساب قيمة BOD عن طريق قياس التغيرات في النظام المغلق عن طريق قياس التغيرات في النظام المغلق. تتغير الإشارة الكهربائية الناتجة عن الأنشطة الأيضية الميكروبية لتحديد قيمة BOD. هذه الطريقة لديها حساسية عالية ودقة. طريقة BOD5 بسيطة واقتصادية ، وتستخدم على نطاق واسع في مجال مراقبة جودة المياه ، في حين أن قاعدة BOD20 يمكنها تقييم تدهور المواد العضوية في الجسم المائي بشكل أكثر شمولا ، وهي مناسبة للمناسبات التي تتطلب تقييما أكثر دقة ل BOD. هناك مزايا للاستجابة السريعة والتشغيل البسيط والحساسية العالية. يتم حساب التفاعل بين الكواشف الكيميائية والمواد العضوية لحساب قيمة BOD. تتطلب هذه الطريقة عادة وقت تشغيل أطول وخطوات تجريبية معقدة ، ولكن في بعض الحالات المحددة ، لا تزال طريقة فعالة لتحديد قيمة BOD. بالإضافة إلى ذلك ، قد يكون للبلدان والمناطق المختلفة معايير ومتطلبات مختلفة. لذلك ، عند إجراء BOD ، من الضروري الرجوع إلى الأساليب والمعايير ذات الصلة المطبقة على المنطقة لضمان دقة نتائج القياس وقابليتها للمقارنة.

 

تم تصميم محلل الطلب على الأكسجين الكيميائي الحيوي (BOD5) من Lianhua Technology بناء على مبدأ قياس الضغط التفاضلي. إنه يحاكي عملية التحلل البيولوجي للمواد العضوية في الطبيعة. في زجاجة مزرعة محكمة الغلق ، يقوم الأكسجين الموجود في الهواء فوق زجاجة الاستزراع بتجديد الأكسجين المذاب باستمرار الذي يستهلكه تحلل المواد العضوية في العينة. تتم إزالة CO2 الناتجة أثناء تدهور المواد العضوية ، مما يتسبب في تغيير ضغط الهواء في زجاجة الثقافة. من خلال الكشف عن التغير في ضغط الهواء في زجاجة الثقافة ، يتم حساب قيمة الطلب على الأكسجين الكيميائي الحيوي (BOD) للعينة. نطاق كشف واسع ، اختبار مباشر أقل من 4000 مجم / لتر ، طباعة تلقائية للنتائج ، دورة قياس اختيارية من 1-30 يوما ، عملية بسيطة.