Viden om vandets biokemiske iltbehov

Viden om vandets biokemiske iltbehov

1. Definition af BOD.

Biochemical oxygen demand (ofte omtalt som BOD) henviser til mængden af oppløst syre, der forbruges i den biochemical reaktion, hvor mikroorganismer nedbryder biodégradable organisk stof i vand under bestemte forhold. Det udtrykkes i mg/L eller procent, ppm. Det er en komprehensiv indikator, der afspejler indholdet af organiske forurenere i vand. Hvis den biologiske oxidationstid er fem dage, kaldes det fem-dages biochemical oxygen demand (BOD5), og der findes også BOD10 og BOD20 tilsvarende.

Nedbrydningen af organisk stof i vand foregår i to faser. Den første fase er karbonoxidationsfasen, og den anden fase er nitrifikationsfasen. Mængden af oxidation, der forbruges i karbonoxidationsfasen, kaldes carbonization biochemical oxygen demand (CBOD).

Mikroorganismer skal forbruge syre når de nedbryder organiske forbindelser i vandet. Hvis den opløste syre i vandet ikke er tilstrækkelig til at opfylde behovene for mikroorganismer, er vandkroppen i en forureningstilstand. Derfor er BOD et vigtigt indikator, der indirekte viser graden af organisk forurening i vandet. Gennem bestemmelsen af BOD kan vi forstå det biodégradable niveau af spildevand og selvrengøringskapaciteten af vandkroppe. Jo højere værdien, jo flere organiske forurenere der er i vandet og jo alvorligere forureningen.

Generelt kan degradationsprocessen af organisk stof under mikroorganismernes metabolisme opdeles i to faser. Den første fase er processen, hvor organisk stof omdannes til CO2, NH3 og H2O. Den anden fase er ammoniums (NH3) nitrifikationsproces, hvor det yderligere omdannes til nitrit og nitrat. Da NH3 allerede er et anorganisk stof, henviser den biochemiske sygebehov for spildevand normalt kun til mængden af syge, der kræves af organisk stof under den første fasereaktion. Degradationen af organisk stof af mikroorganismer er forbundet med temperatur, og 20°C bruges normalt som standardtemperatur for måling af biochemisk sygebehov. Under måleforhold med tilstrækkelig syge og konstant rørning tager det normalt 20 dage for organisk stof at gennemføre den første oxidationsdekompotionsproces, omkring 99%, og den 20-dages BOD-værdi betragtes ofte som den fuldstændige BOD-værdi, nemlig BOD20. Imidlertid er 20 dage svært at opnå i praksis. Derfor er der fastsat en standardtid, normalt 5 dage, som kaldes femdages biochemiske sygebehov, noteret som BOD5. BOD5 svarer til omkring 70% af BOD20.

Forskellen mellem BOD og COD er, at BOD er biochemisk syreforbrug; COD er kemisk syreforbrug, hvilket henviser til mængden af alle forurenende stoffer (inklusive organiske og anorganiske stoffer) i vand, der kan blive oxiderede af sterke oxidanter under bestemte forhold, udtrykt i mg/L af det nødvendige syre til oxidation. Det kan afspejle graden af vandforurening af reducerende stoffer. Generelt set er COD af spildevand større end BOD. Dette skyldes, at den første oxideres mere grundigt. Med undtagelse af nogle volatile organiske forbindelser, aromatiske organiske forbindelser og nogle alkaner, kan de fleste generelt blive oxiderede, og der er også en del af inorganiske stoffers mængde; mens BOD kun henviser til organiske stoffer, der kan blive direkte nedbrydte af mikroorganismer, og er nemt påvirket af giftige stoffer og bakterier i vandet. Forholdet mellem biochemisk syreforbrug og kemisk syreforbrug kan indikere, hvor meget af de organiske forurenende stoffer i vandet mikroorganismer har vanskeligt ved at nedbryde. Organiske forurenende stoffer, som mikroorganismer har vanskeligt ved at nedbryde, er mere skadelige for miljøet.

BOD5 for en almindelig flod overstiger ikke 2 mg/L. Hvis det er højere end 10 mg/L, vil det udsende en forfærdelig lugt. Min lands kombinerede spildevandsfraskrivningsstandard bestemmer, at ved fabriksudledningen må BOD for anden standard af spildevand være op til 60 mg/L, og overfladevandets BOD må ikke overstige 4 mg/L.

Den traditionelle testmetode for BOD5 er接种-dilutionsmetoden. Den specifikke metode er at dyrke i 5 dage ved 20±1℃, og måle samplets opløste syre før og efter dyrkningen henholdsvis. Forskellen mellem de to er den biologiske syreforbrug på 5 dage. Dette er metoden, der nu bruges vidt omkring.

Den biochemical oxygen demand (BOD)-analyseur, som Lianhua Technology leverer, er udformet på baggrund af måleprincippet for differentialtryksmetoden. Instrumentet simulerer den biologiske nedbrydning af organisk stof i naturen: oksygen i luften over prøveflasken tilføjer kontinuerligt det i vandet forbrugte opløste oksygen, CO2, der dannes under nedbrydningen af organisk stof, absorberes af natriumhydroxid i forlukningen, og tryksensoren overvåger ændringerne i oksygentrykket i prøveflasken i virkeligheden. Der etableres en korrelation mellem den biochemical oxygen demand BOD (dvs. mængden af oksygen, der forbruges i prøveflasken) og gasstrykket, og derefter vises værdien for den biochemical oxygen demand BOD direkte.

Den traditionelle dilutionsinokulationsmetode er tungemandet og tidskrævende, og der kræves en dedikeret person til at overvåge under den femdageslige kultureringsproces. I forhold hertil er Lianhua Teknologis BOD-analysator nem at bruge og praktisk til testing. Når den indstillede kulturtid (som f.eks. 5 dage, 7 dage eller 30 dage) er nået, slukker testsystemet automatisk og gemmer måleresultaterne. Det kan behandle 6 eller 12 vandprøver samtidig, og der behøves ingen særlig person at overvåge under testen. Og det er hurtigere end dilutionsmetoden. Ved at holde flasken i en tilstand af kontinuert rørning kan der leveres ekstra syre til vandprøven, og bakterier får mere kontakt med organisk stof. Ved at accelerere respirations- og syreforbrugsprocessen kan resultaterne fås hurtigere. Måleresultater, der er ækvivalente med dilutionskulturationsmetoden, kan opnås inden for 2 til 3 dage. Disse måleresultater kan bruges til processtyring.

2. Hvordan BOD produceres

BOD stammer hovedsagelig fra biodégradable organisk stof i vandet. ‌

Biokemisk sygebehov (BOD) henviser til mængden af oppløst syre, der forbruges i den biokemiske reaktionsproces, hvor mikroorganismer nedbryder biodégradable organisk stof i vand under bestemte vilkår. Dette organiske stof kan være menneskelig og dyreføde, mad- og industriaffald osv. De nedbrydes i vandet ved virkning af mikroorganismer, hvilket forbruger oppløst syre i vandet. BOD måles normalt i milligram pr. liter eller udtrykkes som en procentdel eller ppm. Det er en vigtig vandkvalitetsindikator, der bruges til at vurdere graden af organisk forurening i vandløb. De fleste forurenende stoffer i spildevand er organiske stoffer, herunder millioner af kendte arter og uantaget mange ukendte arter. BOD og en anden indikator, kemisk sygebehov (COD), bruges sammen til at vurdere forureningstilstanden i vandløb. BOD fokuserer på at måle mængden af organisk stof, der kan nedbrydes af mikroorganismer, mens COD omfatter oxidationen af alle former for organisk og anorganisk stof. I samlet øjeblik hovedsagelig fra biodégradable organisk stof i vand. Disse organiske stoffer nedbrydes i vandet af mikroorganismer, hvilket påvirker vandets selvrensningsevne og økologiske balance. Biokemisk sygebehov er en vigtig vandkvalitetsforureningparameter. I spildevand, effluent fra avlgningsanlæg og forurenet vand er mængden af syre, der kræves for, at mikroorganismer kan vokse og multiplicere sig ved hjælp af organisk stof, det syreekvivalente af degradabelt (mikroorganisme-brugbart) organisk stof. Forurenende stoffer i overfladevand forbruger oppløst syre i processen med oxidation, der medieres af mikroorganismer. Mængden af oppløst syre, der forbruges, kaldes biokemisk sygebehov, hvilket indirekte afspejler mængden af biodégradable organisk stof i vandet. Det viser den totale mængde af oppløst syre, der forbruges i vandet, når organisk stof i vandet oxideres og nedbrydes ved mikroorganismers biokemiske virkning for at gøre det anorganisk eller gasfrem. Jo højere værdien er, jo flere organiske forurenere findes i vandet, og jo alvorligere er forureningen. Hydrokarboner, proteiner, olie, lignin osv., der findes i suspenderet eller oppløst form i husstandsspildevand og industriel spildevand som sukker, fødevarer, papirproduktion og fiber, er alle organiske forurenere, som kan nedbrydes ved mikroorganismers biokemiske virkning. Da syre forbruges under nedbrydningsprocessen, kalder de også aerobe forurenere. Hvis for meget af dette type forurenende stof frigives i vandløbet, vil det forårsage et manglende oppløst syre i vandet. Samtidig vil det organiske stof forårsage korruption via anaerobe bakteriers nedbrydning i vandet, hvilket producerer lugtfyldte gasser som metan, sulfid, mercaptan og ammoniak, hvilket fører til, at vandløbet forringer og stinker.

Det tager omkring 100 dage for alt organisk materiale i spildevand at blive fuldstændigt oxiderede og nedbrydt. For at forkorte detektionstiden repræsenteres den biologiske syreforbrugsbehov normalt ved syreforbruget i den testede vandprøve ved 20°C inden for fem dage, hvilket kaldes femdages biologiske syreforbrugsbehov, forkortet BOD5. For husstandsspildevand svarer det omtrent til 70% af syreforbruget ved fuldstændig oxidation og nedbrydning.

3. Virkningen af BOD.

Vandequalitydetektion BOD er forkortelsen for biologisk syreforbrugsbehov, som er en samlet indikator for indholdet af syreforbruksforureninger i vand. Farerne ved for høj BOD udtrykker sig hovedsagelig på følgende måder:

1. Forbrug af dissolveret syre i vand: Et for højt BOD-indhold vil forhaste fremgangsraten for aerobe bakteriers og aerobe organismer reproduktion, hvilket fører til, at syren i vandet forsvinder hurtigt, hvilket igen fører til død blandt akvakulturen.

forring af vandkvalitet: Gensidningen af et stort antal oksygenvsrende mikroorganismer i vandmasset vil forbruge dissolveret oksygen og omforme organisk forurening til deres egne livskomponenter. Dette er den selvrensende karakteristik af vandmasset. For høj BOD vil forårsage, at aerobe bakterier, aerobe protozoer og aerobe protister ganger sig i store mængder, forbruger hurtigt oksygen, forårsager fisk- og re death, og forårsager, at en masse anaerobe bakterier ganger sig.

påvirker vandmassets selvrensningsevne: Indholdet af dissolveret oksygen i vandmasset er tæt forbundet med vandmassets selvrensningsevne. Jo lavere indholdet af dissolveret oksygen, jo svagere er vandmassets selvrensningsevne.

producerer lugt: For høj BOD-indhold vil forårsage lugt i vandmasset, hvilket ikke kun vil påvirke vandkvaliteten, men også truede det omgivende miljø og menneskers sundhed.

5. Forårsager rødtide og algeblomstning: Et for højt BOD-niveau vil forårsage eutrofiering af vandmasser, udløse rødtide og algeblomstning, hvilket ødelægger det akvatiske økosystem og truer menneskers sundhed og drikkevand.

Derfor er et for højt BOD en meget vigtig vandforureningparameter, der kan indirekte afspejle indholdet af biodégradable organisk stof i vandet. Hvis affaldsvand med for højt BOD frigives i naturlige vandmasser som floder og hav, vil det ikke kun forårsage død blandt organismer i vandet, men også akkumulere i madkæden og komme ind i menneskets krop, hvor det kan forårsage kronisk forgiftning, påvirke nervesystemet og ødelægge leverens funktion. Derfor er det nødvendigt at købe en Shenchanghong BOD-måler til måling. Kun efter at have bestået testen må affaldsvandet frigives i vandmasserne.

5. Metoder til behandling af BOD

For at behandle problemet med for høj BOD (biologisk syreforbrug) i vandet, er det nødvendigt at bruge en række metoder såsom fysiske, biologiske og kemiske metoder. Følgende er nogle effektive metoder:

1. Fysisk metode:

A. Forbehandle affaldsvand for at fjerne suspenderede partikler og aflejringer, normalt ved hjælp af fysiske metoder som aflejring, filtrering eller centrifugering.

B. Skærmning og aflejring. Fjern suspenderede partikler i spildevand gennem fysisk skærmning og aflejring. Disse partikler indeholder ofte høj BOD.

2. Biologisk metode:

A. Biologisk behandling er en af de vigtigste trin til at fjerne BOD i affaldsvand. Den anvender mikroorganismeres metaboliske evne til at nedbryde organisk stof og reducere BOD-indholdet. Almindelige metoder omfatter aktiveret sludgemetode og biofilmmetode.

B. Aktiveret sludgemetode: Opret passende miljøforhold gennem rørning, aerering og andre metoder for at muliggøre, at mikroorganismer nedbryder organisk stof.

C. Biofilm-metode: Fæst mikroorganismer til en fast membran, og det organiske stof i spildevandet fjernes af mikroorganismer, når det passerer membranen.

D. Justering af pH-værdi: pH-værdien i spildevandet har en vis indvirkning på aktiviteten af mikroorganismer og BOD-fjerningsvirksomhed, og skal justeres i overensstemmelse med de specifikke egenskaber ved spildevandet.

E. Luftfremdrivning for at øge opløst oxygen: Ved at øge oxygenforsyningen forbedres aktiviteten af mikroorganismer og fjerningseffektiviteten af BOD i spildevandet.

F. Behandling af restslam: Under den biologiske behandlingsproces skal det producerede slam behandles yderligere, herunder anaerob fordøjelse, aerob fordøjelse, avandning, tørning osv.

3. Kemisk metode:

A. Kemisk oxidation: Brug oxidanter såsom ozon, klor eller persulfat til at oxidere det organiske stof i spildevandet og reducere BOD.

B. Flokulation og flotering: Tilføj flokuleringsmidler for at gøre suspenderede partikler og organisk stof konsolideret i større flokke, og fjern dem derefter ved flotering.

4. Avanceret behandlingsteknologi:

A. Anaerob ammoniumoxidationsteknologi: Under bestemte forhold bruges anaerobe ammoniumoxidationsbakterier til at fjerne ammoniumkvælstof i spildevand og reducere BOD samtidig.

B. Konstrueret vandsystem: Gennem den synergitiske virkning af planter og mikroorganismer i konstruerede vådeområder fjernes forurenende stoffer såsom organisk materiale, kvælstof og fosfor.

5. Processoptimering:

A. SBR (Sequencing Batch Activated Sludge Process): Forbedrer effektiviteten af spildevandsbehandling gennem periodiske processer som vandindskydning, aerering, sedimentation og afledning.

B. CAST (Circulating Activated Sludge Process): Kombinerer periodisk aerering og rørning for at forbedre fjerningseffektiviteten af organisk materiale.

6. Forbehandling og efterbehandling:

A. Forbehandlingen, såsom grove og fine skærme samt sandkamre, fjerner store partikler af organisk stof og mindsker byrden for den efterfølgende biologiske behandling.

B. Efterbehandling: Efter biologisk behandling reduceres BOD yderligere ved filtration, adsorption og andre metoder.

I alt skal problemet med for højt BOD i renset vand tage hensyn til faktorer som affærdens karakter, behandlingskrav og økonomiske vilkår, vælge passende behandlingsmetoder og være opmærksom på energiforbrug og emissioner under behandlingen for at sikre, at behandlingsprocessen opfylder miljøkrav.

5. BOD-analysemetode.

De analysemetoder for BOD omfatter primært fem-dages dyrkningsmetode, tryk-målingsmetode, mikrobiologisk elektrodmetode, BOD5-metode, BOD20-metode, biosensor-metode, optisk oxygensensor-metode, kemisk analysemetode osv. 1, ‌  Den fem-dages træningsmetode er en almindelig brugt BOD-målemetode. Den beregner BOD-værdien ved at ændre vandprøver under (20 ± 1 °C) forhold i 5 dage og derefter bestemme ændringerne i syreforbrugen i vandprøven før og efter prøven. Det er at beregne BOD-værdien ved måling af ændringer i et lukket system ved at måle ændringer i det lukkede system. De elektriske signalændringer, der forårsages af mikrobielle metaboliske aktiviteter, bruges til at bestemme BOD-værdien. Denne metode har høj følsomhed og nøjagtighed. BOD5-metoden er simpel og økonomisk og bruges vidt omfattende inden for vandkvalitetsovervågning, mens BOD20-reglen kan vurdere nedbrydningen af organisk stof i vandkroppen mere omfattende og er egnet til situationer, hvor der kræves en mere præcis evaluering af BOD. Der findes fordele som hurtig respons, simpel håndtering og høj følsomhed. Reaktionen mellem kemiske reaktanter og organisk stof bruges til at beregne BOD-værdien. Denne metode kræver normalt længere tid og komplekse eksperimentelle trin, men i nogle specifikke tilfælde er den stadig en effektiv metode til at bestemme BOD-værdien. Desuden kan forskellige lande og regioner have forskellige standarder og krav. Derfor skal der henvises til de relevante metoder og standarder, der gælder for området under BOD-målinger for at sikre nøjagtighed og sammenlignelighed af målingsresultaterne.

Lianhua Technologys biochemical oxygen demand (BOD5) analyseur er udformet på baggrund af differentialtryksmålingsprincippet. Den simulerer den biologiske nedbrydning af organisk stof i naturen. I en lukket kulturfleske udfylder kulstofgassen i luften over kulturflessen kontinuerligt det opløste syre, der forbruges under nedbrydningen af organisk materiale i prøven. Det CO2, der produceres under nedbrydningen af organisk materiale, fjernes, hvilket forårsager en ændring i lufttrykket i kulturflessen. Ved at registrere ændringen i lufttrykket i kulturflessen beregnes det biochemiske syreforbrug (BOD) for prøven. Vidt måleområde, direkte test under 4000 mg/L, automatisk udskrivning af resultater, valgfri målecyklus på 1-30 dage, simpel drift.