Viden om biokemisk iltbehov i vand

Viden om biokemisk iltbehov i vand

1. Definition af BOD.

Biokemisk iltbehov (ofte omtalt som BOD) refererer til mængden af opløst ilt, der forbruges i den biokemiske reaktion af mikroorganismer, der nedbryder biologisk nedbrydeligt organisk materiale i vand under visse betingelser. Det udtrykkes i mg/L eller procent, ppm. Det er en omfattende indikator, der afspejler indholdet af organiske miljøgifte i vand. Hvis den biologiske oxidationstid er fem dage, kaldes det fem-dages biokemisk iltforbrug (BOD5), og der er BOD10 og BOD20 i overensstemmelse hermed.

Nedbrydningen af organisk stof i vand udføres i to faser. Den første fase er kulstofoxidationsfasen, og den anden fase er nitrifikationsfasen. Mængden af oxidation, der forbruges i kulstofoxidationsstadiet, kaldes karbonisering biokemisk iltbehov (CBOD).

Mikroorganismer har brug for at forbruge ilt, når de nedbryder organiske forbindelser i vand. Hvis det opløste ilt i vandet ikke er nok til at forsyne mikroorganismernes behov, er vandmassen i forurenet tilstand. Derfor er BOD en vigtig indikator, der indirekte angiver graden af organisk forurening i vand. Gennem bestemmelsen af BOD kan vi forstå spildevandets biologiske nedbrydelighed og vandområdernes selvrensningskapacitet. Jo højere værdi, jo flere organiske miljøgifte er der i vandet, og jo mere alvorlig er forureningen.

Generelt kan nedbrydningsprocessen af organisk stof under metabolisme af mikroorganismer opdeles i to faser. Den første fase er processen, hvor organisk materiale omdannes til CO2, NH3 og H2O. Den anden fase er nitrifikationsprocessen af NH3, der yderligere omdannes til nitrit og nitrat. Da NH3 allerede er et uorganisk stof, refererer spildevandets biokemiske iltbehov generelt kun til den mængde ilt, der kræves af organisk stof i den biokemiske reaktion. Mikroorganismers nedbrydning af organisk stof er relateret til temperatur, og 20 °C bruges generelt som standardtemperatur til måling af biokemisk iltbehov. Under målebetingelserne med tilstrækkelig ilt og konstant omrøring tager det normalt 20 dage for organisk stof at gennemføre stadiets oxidationsnedbrydningsproces, omkring 99 %, og 20-dages BOD-værdien betragtes ofte som den komplette BOD-værdi, det vil sige BOD20. 20 dage er dog svært at opnå i faktisk arbejde. Derfor er der fastsat en standardtid, generelt 5 dage, som kaldes det fem dages biokemiske iltbehov, registreret som BOD5. BOD5 er omkring 70 % af BOD20.

Forskellen mellem BOD og COD er, at BOD er biokemisk iltbehov; COD er kemisk iltbehov, som refererer til mængden af alle forurenende stoffer (inklusive organiske og uorganiske stoffer) i vand, der kan oxideres af stærke oxidanter under visse betingelser, udtrykt i mg/L ilt, der kræves til oxidation. Det kan afspejle graden af vandforurening ved at reducere stoffer. Generelt er COD for spildevand større end BOD. Dette skyldes, at førstnævnte oxideres mere grundigt. Bortset fra nogle få flygtige organiske forbindelser, aromatiske organiske forbindelser og nogle få alkaner kan de generelt oxideres, og der er også en del af mængden af uorganiske stoffer; mens BOD kun refererer til organisk materiale, der kan nedbrydes direkte af mikroorganismer, og som let forstyrres af giftige stoffer og bakterier i vandet. Forholdet mellem biokemisk iltbehov og kemisk iltbehov kan indikere, hvor meget af de organiske forurenende stoffer i vandet, der er svære for mikroorganismer at nedbryde. Organiske forurenende stoffer, der er svære for mikroorganismer 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 dårlig lugt. mit lands omfattende spildevandsudledningsstandard fastsætter, at den tilladte koncentration af BOD's sekundære standard for spildevand ved fabriksudløbet er 60 mg/L, og overfladevandets BOD må ikke overstige 4 mg/L.

Den traditionelle testmetode for BOD5 er podningsfortyndingsmetoden. Den specifikke metode er at dyrke i 5 dage ved 20±1°C og måle den opløste ilt i prøven før og efter dyrkning. Forskellen mellem de to er det biokemiske iltbehov i 5 dage. Dette er den metode, der i øjeblikket er meget udbredt.

Den biokemiske iltforbrugsanalysator (BOD) leveret af Lianhua Technology er designet baseret på måleprincippet for differenstrykmetoden. Instrumentet simulerer den biologiske nedbrydningsproces af organisk stof i naturen: ilten i luften over testflasken genopfylder kontinuerligt den opløste ilt, der forbruges i vandet, den CO2, der produceres under nedbrydningen af organisk materiale, absorberes af natriumhydroxidet i tætningsdækslet, og tryksensoren overvåger til enhver tid ændringerne i ilttrykket i testflasken. Der etableres en sammenhæng mellem det biokemiske iltforbrug BOD (dvs. mængden af ilt, der forbruges i testflasken) og gastrykket, og derefter vises den biokemiske iltforbrugs-BOD-værdi direkte.

Den traditionelle fortyndingsinokuleringsmetode er besværlig og tidskrævende, og der kræves en dedikeret person til at overvåge under den fem dage lange dyrkningsproces. Til sammenligning er Lianhua Technologys BOD-analysator nem at betjene og praktisk at teste. Når den indstillede dyrkningstid (f.eks. 5 dage, 7 dage eller 30 dage) er nået, lukker testsystemet automatisk ned og gemmer måleresultaterne. Den kan tage 6 eller 12 vandprøver på samme tid, og der er ikke behov for nogen særlig person til at se under testen. Og det er hurtigere end fortyndingsmetoden. At holde flasken i en tilstand af kontinuerlig omrøring kan give yderligere ilt til vandprøven og give bakterier mulighed for at have mere kontakt med organisk materiale. Ved at fremskynde respirations- og iltforbrugsprocessen kan resultaterne opnås hurtigere. Måleresultater, der svarer til fortyndingsdyrkningsmetoden, kan opnås inden for 2 til 3 dage. Disse måleresultater kan bruges til processtyring.

 

2. Sådan produceres BOD

BOD kommer hovedsageligt fra biologisk nedbrydeligt organisk materiale i vand.‌

Biokemisk iltforbrug (BOD) refererer til mængden af opløst ilt, der forbruges i den biokemiske reaktionsproces af mikroorganismer, der nedbryder biologisk nedbrydeligt organisk stof i vand under visse betingelser. Disse organiske stoffer kan være ekskrementer fra mennesker og dyr, mad- og industriaffald osv. De nedbrydes i vand ved påvirkning af mikroorganismer og forbruger derved opløst ilt i vand. BOD måles normalt i milligram pr. liter eller udtrykt som en procentdel eller ppm. Det er en vigtig vandkvalitetsindikator, der bruges til at vurdere graden af organisk forurening i vandområder. De fleste forurenende stoffer i spildevand er organisk materiale, herunder titusindvis af millioner af kendte arter og utallige ukendte arter. BOD og en anden indikator, kemisk iltforbrug (COD), bruges sammen til at vurdere forureningstilstanden i vandområder. BOD fokuserer på at måle mængden af organisk materiale, der kan nedbrydes af mikroorganismer, mens COD omfatter oxidation af alle former for organisk og uorganisk stof. Sammenfattende kommer BOD hovedsageligt fra biologisk nedbrydeligt organisk materiale i vand. Disse organiske stoffer nedbrydes i vand af mikroorganismer, hvilket påvirker vandområdernes selvrensningskapacitet og økologiske balance. Biokemisk iltforbrug er en vigtig parameter for forurening af vandkvaliteten. I spildevand, spildevand fra spildevandsrensningsanlæg og forurenet vand er den mængde ilt, der kræves for, at mikroorganismer kan vokse og formere sig ved hjælp af organisk materiale, iltækvivalenten til nedbrydeligt (mikroorganismeanvendeligt) organisk materiale. Forurenende stoffer i overfladevand forbruger opløst ilt i oxidationsprocessen medieret af mikroorganismer. Mængden af opløst ilt, der forbruges, kaldes biokemisk iltbehov, som indirekte afspejler mængden af biologisk nedbrydeligt organisk stof i vandet. Det angiver den samlede mængde opløst ilt, der forbruges i vandet, når det organiske stof i vandet oxideres og nedbrydes ved mikroorganismers biokemiske virkning for at gøre det uorganisk eller gasformigt. Jo højere værdi, jo flere organiske miljøgifte er der i vandet, og jo mere alvorlig er forureningen. Kulbrinter, proteiner, olier, lignin osv., der findes i suspenderet eller opløst tilstand i husholdningsspildevand og industrielt spildevand såsom sukker, mad, papirfremstilling og fibre, er alle organiske forurenende stoffer, som kan nedbrydes ved den biokemiske virkning af aerobe bakterier. Da ilt forbruges under nedbrydningsprocessen, kaldes de også aerobe forurenende stoffer. Hvis der udledes for meget af denne type forurenende stof i vandmassen, vil det medføre mangel på opløst ilt i vandet. Samtidig vil det organiske stof forårsage korruption gennem nedbrydning af anaerobe bakterier i vandet, hvilket producerer ildelugtende gasser som metan, svovlbrinte, merkaptan og ammoniak, hvilket får vandmassen til at forringes og stinke.

Det tager omkring 100 dage for alt organisk materiale i spildevand at være fuldstændigt oxideret og nedbrudt. For at forkorte detektionstiden repræsenteres det biokemiske iltbehov generelt af iltforbruget i den testede vandprøve ved 20°C inden for fem dage, hvilket kaldes det fem-dages biokemiske iltbehov, kaldet BOD5. For husholdningsspildevand er det omtrent lig med 70% af iltforbruget til fuldstændig oxidation og nedbrydning.

 

3. Virkningen af BOD.

Vandkvalitetsdetektion BOD er forkortelsen for biokemisk iltforbrugsmåler, som er en omfattende indikator for indholdet af iltforbrugende forurenende stoffer i vand. Farerne ved overdreven BOD manifesteres hovedsageligt i følgende aspekter:

 

1. Forbrug af opløst ilt i vand: For højt BOD-indhold vil fremskynde reproduktionshastigheden af aerobe bakterier og aerobe organismer, hvilket får ilten i vandet til at blive hurtigt forbrugt, hvilket fører til død af vandlevende organismer.

2. Forringelse af vandkvaliteten: Reproduktionen af et stort antal iltforbrugende mikroorganismer i vandlegemet vil forbruge opløst ilt og syntetisere organisk forurening til sine egne livskomponenter. Dette er vandmassens selvrensende karakteristik. For høj BOD vil få aerobe bakterier, aerobe protozoer og aerobe protofytter til at formere sig i stort antal, hurtigt forbruge ilt, forårsage død af fisk og rejer og få et stort antal anaerobe bakterier til at formere sig.

3. Påvirke vandområdernes selvrensningsevne: Indholdet af opløst ilt i vandområder er tæt forbundet med vandområdernes selvrensende evne. Jo lavere indholdet af opløst ilt er, jo svagere er vandområdernes selvrensningsevne.

4. Producer lugt: For højt BOD-indhold vil forårsage lugt i vandområder, hvilket ikke kun vil påvirke vandkvaliteten, men også true det omgivende miljø og menneskers sundhed.

5. Forårsage rødt tidevand og algeopblomstring: Overdreven BOD vil forårsage eutrofiering af vandområder, udløse rødt tidevand og algeopblomstring, hvilket vil ødelægge den akvatiske økologiske balance og true menneskers sundhed og drikkevand.

 

Derfor er overdreven BOD en meget vigtig vandforureningsparameter, som indirekte kan afspejle indholdet af biologisk nedbrydeligt organisk stof i vand. Hvis spildevand med overdreven BOD udledes i naturlige vandområder som floder og oceaner, vil det ikke kun forårsage død af organismer i vandet, men også ophobes i fødekæden og komme ind i menneskekroppen, hvilket forårsager kronisk forgiftning, påvirker nervesystemet og ødelægger leverens funktion. Derfor er det nødvendigt at købe en Shenchanghong BOD-måler til måling. Først efter at have bestået testen kan spildevandet udledes i vandområdet.

 

5. Metoder til behandling af BOD

For at behandle problemet med overdreven BOD (biokemisk iltbehov) i vand er det nødvendigt at bruge en række forskellige metoder såsom fysiske, biologiske og kemiske metoder. Følgende er nogle effektive metoder:

 

1. Fysisk metode:

 

A. Forbehandle spildevand for at fjerne suspenderede faste stoffer og sedimenter, normalt ved hjælp af fysiske metoder såsom sedimentering, filtrering eller centrifugering.

 

B. Screening og sedimentering. Fjern suspenderede faste stoffer i spildevand gennem fysisk screening og sedimentering. Disse faste stoffer indeholder normalt højt BOD.

 

2. Biologisk metode:

 

A. Biologisk rensning er et af de vigtigste trin til at fjerne BOD i spildevand. Det bruger mikroorganismers metaboliske kapacitet til at nedbryde organisk materiale og reducere BOD-indholdet. Almindelige metoder omfatter aktiveret slam og biofilmmetode.

 

B. Aktiveret slammetode: Skab passende miljøforhold gennem omrøring, beluftning og andre metoder for at gøre det muligt for mikroorganismer at nedbryde organisk materiale.

 

C. Biofilmmetode: Fastgør mikroorganismer til en fast membran, og det organiske stof i spildevandet fjernes af mikroorganismer, når det passerer gennem membranen.

D. Juster pH-værdi: pH-værdien i spildevand har en vis indflydelse på mikroorganismernes aktivitet og BOD-fjernelseseffekten og skal justeres i henhold til det specifikke spildevands egenskaber.

E. Beluftning for at øge opløst ilt: Ved at øge ilttilførslen forbedres aktiviteten af mikroorganismer og fjernelseseffektiviteten af BOD i spildevand.

F. Behandling af restslam: Under den biologiske behandlingsproces skal det producerede slam behandles yderligere, herunder anaerob nedbrydning, aerob nedbrydning, dehydrering, tørring osv.

3. Kemisk metode:

A. Kemisk oxidation: Brug oxidanter som ozon, klor eller persulfat til at oxidere organisk materiale i spildevand og reducere BOD.

B. Flokkulering og flotation: Tilsæt flokkuleringsmidler for at få suspenderede partikler og organisk materiale til at kondensere til større flokke, og fjern dem derefter ved flotation.

4. Avanceret behandlingsteknologi:

A. Anaerob ammoniakoxidationsteknologi: Under specifikke forhold bruges anaerobe ammoniakoxidationsbakterier til at fjerne ammoniaknitrogen i spildevand og samtidig reducere BOD.

B. Konstrueret vådområdesystem: Gennem den synergistiske effekt af planter og mikroorganismer i konstruerede vådområder fjernes forurenende stoffer som organisk materiale, kvælstof og fosfor.

5. Procesoptimering:

A. SBR (Sequencing Batch Activated Sludge Process): Forbedre effektiviteten af spildevandsrensning gennem periodiske vandpåfyldnings-, beluftnings-, sedimenterings- og dræningsprocesser.

B. CAST (cirkulerende aktiveret slamproces): Kombinerer den periodiske drift af beluftning og omrøring for at forbedre fjernelseseffektiviteten af organisk materiale.

6. Forbehandling og efterbehandling:

A. Forbehandling såsom grove sigter, fine sigter og gruskamre fjerner store partikler af organisk materiale og reducerer byrden ved efterfølgende biologisk behandling.

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

Sammenfattende skal problemet med overdreven BOD i behandlet vand grundigt overveje faktorer som spildevandets art, behandlingskrav og økonomiske forhold, vælge passende behandlingsmetoder og være opmærksom på energiforbrug og emissioner under behandlingsprocessen for at sikre, at behandlingsprocessen opfylder miljøbeskyttelseskravene.

5. BOD-analysemetode.

Analysemetoderne i BOD omfatter hovedsageligt fem-dages dyrkningsmetode, trykmålingsmetode, mikrobiel elektrodemetode, BOD5-metode, BOD20-metode, biosensormetode, optisk iltsensormetode, kemisk analysemetode osv. 1,‌ Den fem dages træningsmetode er en almindeligt anvendt BOD-målemetode. Den beregner BOD-værdien ved at ændre vandprøverne ved (20 ± 1 ° C) forhold i 5 dage og derefter bestemme ændringerne i iltindholdet i vandprøven før og efter vandprøven. Det er at beregne BOD-værdien ved at måle ændringer i det lukkede system ved at måle ændringer i det lukkede system. De elektriske signalændringer forårsaget af mikrobielle metaboliske aktiviteter for at bestemme BOD-værdien. Denne metode har høj følsomhed og nøjagtighed. BOD5-metoden er enkel og økonomisk og er meget udbredt inden for vandkvalitetsovervågning, mens BOD20-reglen mere omfattende kan evaluere nedbrydningen af organisk stof i vandområdet, og den er velegnet til lejligheder, der kræver mere nøjagtig evaluering af BOD. Der er fordele ved hurtig respons, enkel betjening og høj følsomhed. Reaktionen mellem kemiske reagenser og organisk stof beregnes for at beregne BOD-værdien. Denne metode kræver normalt en længere driftstid og komplekse eksperimentelle trin, men i nogle specifikke tilfælde er det stadig en effektiv metode til at bestemme BOD-værdien. Derudover kan forskellige lande og regioner have forskellige standarder og krav. Derfor er det ved udførelse af BOD nødvendigt at henvise til de relevante metoder og standarder, der gælder for området, for at sikre nøjagtigheden og sammenligneligheden af måleresultaterne.

 

Lianhua Technologys biokemiske iltforbrugsanalysator (BOD5) er designet ud fra differenstrykmålingsprincippet. Det simulerer den biologiske nedbrydningsproces af organisk materiale i naturen. I en forseglet dyrkningsflaske genopfylder ilten i luften over dyrkningsflasken kontinuerligt den opløste ilt, der forbruges ved nedbrydning af organisk stof i prøven. Den CO2, der produceres under nedbrydningen af organisk materiale, fjernes, hvilket får lufttrykket i dyrkningsflasken til at ændre sig. Ved at detektere ændringen i lufttrykket i dyrkningsflasken beregnes prøvens biokemiske iltforbrugsværdi (BOD). Bredt detektionsområde, direkte test under 4000 mg/L, automatisk udskrivning af resultater, valgfri målecyklus på 1-30 dage, enkel betjening.