Viden om kemisk iltbehov

Viden om kemisk iltbehov

1. Definition af COD.

COD (Chemical Oxygen Demand) er den mængde oxidant, der forbruges, når en vandprøve behandles med en bestemt stærk oxidant under visse betingelser. Det er en indikator for mængden af reducerende stoffer i vand. De reducerende stoffer i vand omfatter forskellige organiske stoffer, nitritter, sulfider, jernholdige salte osv., Men de vigtigste er organiske stoffer. Derfor bruges kemisk iltforbrug (COD) ofte som en indikator til at måle mængden af organiske stoffer i vand. Jo større det kemiske iltbehov er, jo mere alvorlig er vandforureningen med organiske stoffer. Bestemmelsen af kemisk iltforbrug (COD) varierer med bestemmelsen af reducerende stoffer i vandprøver og bestemmelsesmetoden. De mest almindeligt anvendte metoder er syrekaliumpermanganat (KMnO4) oxidationsmetode og kaliumdichromat (K2Cr2O7) oxidationsmetode. Kaliumpermanganatoxidationsmetoden har en lav oxidationshastighed, men er relativt enkel og kan bruges til at bestemme den relative sammenligningsværdi af det organiske indhold i vandprøver. Kaliumdichromatoxidationsmetoden har høj oxidationshastighed og god reproducerbarhed og er velegnet til bestemmelse af den samlede mængde organisk stof i vandprøver. Organisk materiale er meget skadeligt for industrielle vandsystemer. Strengt taget omfatter kemisk iltforbrug også uorganiske reducerende stoffer i vand. Normalt, fordi mængden af organisk stof i spildevand er meget større end mængden af uorganisk stof, bruges kemisk iltbehov generelt til at repræsentere den samlede mængde organisk stof i spildevand. Under målebetingelserne oxideres organisk stof uden kvælstof i vand let af kaliumpermanganat, mens organisk stof indeholdende kvælstof er sværere at nedbryde. Derfor er iltforbruget velegnet til at bestemme naturligt vand eller almindeligt spildevand, der indeholder organisk materiale, der let oxideres, mens organisk industrielt spildevand med mere komplekse komponenter ofte måles for kemisk iltbehov.

Vand, der indeholder en stor mængde organisk materiale, vil forurene ionbytterharpikser, når det passerer gennem afsaltningssystemet, især anionbytterharpikser, hvilket vil reducere harpiksens udvekslingskapacitet. Organisk stof kan reduceres med ca. 50% efter forbehandling (koagulering, klaring og filtrering), men det kan ikke fjernes i afsaltningssystemet, så det føres ofte ind i kedlen gennem fødevandet for at reducere pH-værdien i kedelvandet. Nogle gange kan organisk materiale også bringes ind i dampsystemet og kondensat, hvilket får pH-værdien til at falde og forårsage systemkorrosion. Højt indhold af organisk stof i det cirkulerende vandsystem vil fremme mikrobiel reproduktion. Derfor, uanset om det er til afsaltning, kedelvand eller cirkulerende vandsystem, jo lavere COD, jo bedre, men der er ikke noget samlet grænseindeks. Når COD (KMnO4-metoden) er større end 5 mg/L i det cirkulerende kølevandssystem, er vandkvaliteten begyndt at blive forringet.

I drikkevandsstandarden er det kemiske iltforbrug (COD) for klasse I- og klasse II-vand ≤15 mg/L, det kemiske iltforbrug (COD) for klasse III-vand er ≤20 mg/L, det kemiske iltforbrug (COD) for klasse IV-vand er ≤30 mg/L, og det kemiske iltforbrug (COD) for klasse V-vand er ≤40 mg/L. Jo større COD-værdien er, jo mere alvorlig er forureningen af vandområdet.

2. Hvordan produceres COD?

COD (kemisk iltforbrug) er hovedsageligt afledt af stoffer i vandprøven, der kan oxideres af stærke oxidanter, især organisk stof. Disse organiske stoffer er meget til stede i spildevand og forurenet vand, herunder, men ikke begrænset til, sukkerarter, olier og fedtstoffer, ammoniaknitrogen osv. Oxidationen af disse stoffer forbruger den opløste ilt i vandet og øger derved det kemiske iltbehov. Nemlig:

1. Sukkerstoffer: såsom glukose, fruktose osv., findes almindeligvis i spildevand fra fødevareindustrien og den biofarmaceutiske industri, og de vil øge COD-indholdet.

2. Olier og fedtstoffer: Spildevand, der indeholder olier og fedtstoffer, der udledes under industriel produktion, vil også føre til en stigning i COD-koncentrationen.

3. Ammoniaknitrogen: Selvom det ikke direkte påvirker bestemmelsen af COD, vil oxidationen af ammoniaknitrogen også forbruge ilt under spildevandsrensning, hvilket indirekte påvirker COD-værdien.

Derudover er der mange typer stoffer, der kan producere COD i spildevand, herunder biologisk nedbrydeligt organisk materiale, industrielle organiske miljøgifte, reducerende uorganiske stoffer, noget organisk stof, der er svært at nedbryde, og mikrobielle metabolitter. Oxidationen af disse stoffer forbruger det opløste ilt i vandet, hvilket resulterer i generering af COD. Derfor er kemisk iltforbrug en vigtig indikator til at måle graden af forurening af organisk stof og reducere uorganisk stof i vand. Det afspejler den samlede mængde stoffer i vand, der kan oxideres og nedbrydes af oxidanter (normalt kaliumdichromat eller kaliumpermanganat) under visse betingelser, det vil sige i hvilken grad disse stoffer forbruger ilt.

1. Organisk stof: Organisk stof er en af de vigtigste kilder til COD i spildevand, herunder biologisk nedbrydeligt organisk materiale såsom proteiner, kulhydrater og fedtstoffer. Disse organiske stoffer kan nedbrydes til kuldioxid og vand under påvirkning af mikroorganismer.

2. Phenoliske stoffer: Phenolforbindelser bruges ofte som forurenende stoffer i spildevand i nogle industrielle processer. De kan have en alvorlig indvirkning på vandmiljøet og øge COD-indholdet.

3. Alkoholiske stoffer: Alkoholiske forbindelser, såsom ethanol og methanol, er også almindelige kilder til COD i noget industrielt spildevand.

4. Sukkerstoffer: Sukkerforbindelser, såsom glukose, fruktose osv., er almindelige komponenter i spildevand fra nogle fødevareforarbejdningsindustrier og biofarmaceutiske industrier, og de vil også øge COD-indholdet.

5. Fedt og fedt: Fedt og fedtholdigt spildevand, der udledes under industriel produktion, vil også føre til en stigning i COD-koncentrationen.

6. Ammoniaknitrogen: Selvom ammoniaknitrogen ikke direkte påvirker bestemmelsen af COD, vil oxidationen af ammoniaknitrogen også forbruge ilt under spildevandsrensningsprocessen, hvilket indirekte påvirker COD-værdien.

Derudover er det værd at bemærke, at COD ikke kun reagerer på organisk stof i vand, men også repræsenterer uorganiske stoffer med reducerende egenskaber i vand, såsom sulfid, jernholdige ioner, natriumsulfitt osv. Derfor er det ved behandling af spildevand nødvendigt at overveje bidraget fra forskellige forurenende stoffer til COD og træffe passende behandlingsforanstaltninger for at reducere COD-værdien.

Organisk stof er den vigtigste kilde til COD. De omfatter forskellige organiske stoffer, suspenderet stof og stoffer, der er vanskelige at nedbryde i spildevand. Det høje COD-indhold i spildevand vil udgøre en stor trussel mod vandmiljøet. Behandling og overvågning af COD er en af de vigtige foranstaltninger til at forebygge og kontrollere forurening. Derfor er COD-bestemmelse en af de almindeligt anvendte testmetoder inden for spildevandsrensning og miljøovervågning.

Bestemmelsen af COD er en nem at betjene proces med høj analytisk følsomhed. Bestemmelsen af COD kan afsluttes ved direkte at observere farveændringen af prøven eller strømmen eller andre signaler, efter at det kemiske reagens er titreret for at generere oxidationsprodukter. Når COD-værdien overstiger standarden, er det nødvendigt at udføre tilsvarende behandling for at undgå miljøforurening. Kort sagt, at forstå, hvad COD betyder, spiller en afgørende rolle i at beskytte vandmiljøet og udføre forureningskontrol.

 

3. Virkningen af høj COD.

‌COD (kemisk iltforbrug) er en vigtig indikator til måling af graden af organisk forurening i vandområder. For meget indhold vil have en alvorlig indvirkning på flodvandskvaliteten.‌

Målingen af COD er baseret på mængden af oxidant, der fortages, når reducerende stoffer (hovedsageligt organisk stof) oxideres og nedbrydes i 1 liter vand under visse betingelser. Disse reducerende stoffer vil forbruge en stor mængde opløst ilt under nedbrydningsprocessen, hvilket får vandlevende organismer til at mangle ilt, hvilket igen påvirker deres normale vækst og overlevelse, og kan forårsage et stort antal dødsfald i alvorlige tilfælde. Derudover vil reduktionen af opløst ilt fremskynde forringelsen af vandkvaliteten, fremme korruption og nedbrydning af organisk materiale og producere mere giftige og skadelige stoffer, såsom ammoniaknitrogen, som vil forårsage større skade på vandlevende organismer og vandkvalitet. Langvarig eksponering for spildevand, der indeholder høje koncentrationer af organisk materiale, kan også forårsage alvorlig skade på menneskers sundhed, såsom at forårsage mave-tarmsygdomme, hudsygdomme osv. Derfor udgør overdreven COD ikke kun en trussel mod vandlevende organismer, men udgør også en potentiel risiko for menneskers sundhed.

For at beskytte vandmiljøet og menneskers sundhed skal der træffes effektive foranstaltninger for at forebygge og kontrollere overdreven COD. Dette omfatter reduktion af udledning af organisk materiale i industri- og landbrugsaktiviteter samt styrkelse af spildevandsrensning og overvågning for at sikre, at den udledte vandkvalitet lever op til standarderne og derved opretholder et godt vandøkologisk miljø.

COD er en indikator for indholdet af organisk stof i vand. Jo højere COD, jo mere alvorligt er vandområdet forurenet af organisk materiale. Når giftigt organisk materiale kommer ind i vandmassen, skader det ikke kun organismer i vandmassen såsom fisk, men kan også beriges i fødekæden og komme ind i menneskekroppen og forårsage kronisk forgiftning. .

COD har stor indflydelse på vandkvaliteten og det økologiske miljø. Når organiske forurenende stoffer med forhøjet COD-indhold kommer ind i floder, søer og reservoirer, hvis de ikke behandles i tide, kan mange organiske stoffer adsorberes af jorden på bunden af vandet og ophobes i mange år. Disse organismer vil forårsage skade på forskellige organismer i vandet og kan fortsætte med at være giftige i flere år. Denne toksiske virkning har to virkninger:

På den ene side vil det forårsage død af et stort antal vandlevende organismer, ødelægge den økologiske balance i vandmassen og endda direkte ødelægge hele flodens økosystem.

På den anden side vil toksiner langsomt ophobes i vandlevende organismer som fisk og rejer. Når mennesker indtager disse giftige vandorganismer, vil toksinerne komme ind i den menneskelige krop og ophobes i mange år, hvilket fører til uforudsigelige alvorlige konsekvenser såsom kræft, deformiteter og genmutationer. På samme måde, hvis folk bruger forurenet vand til kunstvanding, vil afgrøder også blive påvirket, og folk vil også indånde en stor mængde skadelige stoffer i processen med at spise.

Når COD er meget høj, vil det forårsage forringelse af den naturlige vandkvalitet. Årsagen er, at selvrensning af vand kræver nedbrydning af disse organiske stoffer. Nedbrydningen af COD kræver nødvendigvis iltforbrug, og reoxygeneringskapaciteten i vandet opfylder ikke kravene. DO vil falde direkte til 0 og blive anaerob. I anaerob tilstand vil det fortsætte med at nedbrydes (anaerob behandling af mikroorganismer), og vandet bliver sort og ildelugtende (anaerobe mikroorganismer ser meget sorte ud og indeholder svovlbrintegas).

 

4. Metoder til behandling af COD

Det første punkt

Fysisk metode: Den bruger fysisk handling til at adskille suspenderet stof eller uklarhed i spildevand, som kan fjerne COD i spildevand. Almindelige metoder omfatter forbehandling af spildevand gennem sedimentationstanke, filtergitre, filtre, fedtudskillere, olie-vand-udskillere osv. for blot at fjerne COD af partikler i spildevand.

Andet punkt

Kemisk metode: Den bruger kemiske reaktioner til at fjerne opløste stoffer eller kolloide stoffer i spildevand og kan fjerne COD i spildevand. Almindelige metoder omfatter neutralisering, udfældning, oxidation-reduktion, katalytisk oxidation, fotokatalytisk oxidation, mikroelektrolyse, elektrolytisk flokkulering, forbrænding osv.

Tredje punkt

Fysisk og kemisk metode: Den bruger fysiske og kemiske reaktioner til at fjerne opløste stoffer eller kolloide stoffer i spildevand. Det kan fjerne COD i spildevand. Almindelige metoder omfatter gitter, filtrering, centrifugering, klaring, filtrering, olieseparation osv.

Fjerde punkt

Biologisk behandlingsmetode: Den bruger mikrobiel metabolisme til at omdanne organiske forurenende stoffer og uorganiske mikrobielle næringsstoffer i spildevand til stabile og harmløse stoffer. Almindelige metoder omfatter aktiveret slammetode, biofilmmetode, anaerob biologisk nedbrydningsmetode, stabiliseringsdam og vådområdebehandling osv.

5. COD-analysemetode.

Dichromat-metoden

Standardmetoden til bestemmelse af kemisk iltbehov er repræsenteret af den kinesiske standard GB 11914 "Bestemmelse af kemisk iltbehov for vandkvalitet ved dichromatmetode" og den internationale standard ISO6060 "Bestemmelse af kemisk iltbehov for vandkvalitet". Denne metode har høj oxidationshastighed, god reproducerbarhed, nøjagtighed og pålidelighed og er blevet en klassisk standardmetode, der generelt er anerkendt af det internationale samfund.

Bestemmelsesprincippet er: i svovlsyresyremedium anvendes kaliumdichromat som oxidationsmiddel, sølvsulfat anvendes som katalysator, og kviksølvsulfat anvendes som maskeringsmiddel til chloridioner. Svovlsyresurhedsgraden i fordøjelsesreaktionsvæsken er 9 mol/L. Fordøjelsesreaktionsvæsken opvarmes til kogning, og kogepunktstemperaturen på 148°C±2°C er fordøjelsestemperaturen. Reaktionen afkøles med vand og reflukses i 2 timer. Efter at fordøjelsesvæsken er afkølet naturligt, fortyndes den til ca. 140 ml med vand. Ferroklorr anvendes som indikator, og det resterende kaliumdichromat titreres med ammoniumjernsulfatopløsning. COD-værdien af vandprøven beregnes ud fra forbruget af ammoniumjernsulfatopløsning. Den anvendte oxidant er kaliumdichromat, og oxidationsmidlet er hexavalent chrom, så det kaldes dichromatmetoden.

Denne klassiske standardmetode har dog stadig mangler: tilbagesvalingsanordningen optager et stort eksperimentelt rum, bruger meget vand og elektricitet, bruger en stor mængde reagenser, er ubelejlig at betjene og er vanskelig at måle hurtigt i store mængder.

Kaliumpermanganat-metoden

COD måles ved hjælp af kaliumpermanganat som oxidant, og det målte resultat kaldes kaliumpermanganatindeks.

Spektrofotometri

Baseret på den klassiske standardmetode oxiderer kaliumdichromat organisk materiale, og hexavalent krom genererer trivalent krom. COD-værdien af vandprøven bestemmes ved at etablere en sammenhæng mellem absorbansværdien af hexavalent chrom eller trivalent chrom og COD-værdien af vandprøven. Ved hjælp af ovenstående princip er de mest repræsentative metoder i udlandet ØPA. Metode 0410.4 "Automatisk manuel kolorimetri", ASTM: D1252-2000 "Metode B til bestemmelse af kemisk iltbehov ved vandforseglet fordøjelsesspektrofotometri" og ISO15705-2002 "Lille forseglet rørmetode til bestemmelse af kemisk iltforbrug (COD) af vandkvalitet". mit lands forenede metode er "Rapid Sealed Catalytic Digestion Method (Including Spectrophotometry)" fra State Environmental Protection Administration.

Hurtig fordøjelsesmetode

Den klassiske standardmetode er 2 timers tilbagesvalingsmetoden. For at øge analysehastigheden har folk foreslået forskellige hurtige analysemetoder. Der er to hovedmetoder: den ene er at øge koncentrationen af oxidanten i fordøjelsesreaktionssystemet, øge surhedsgraden af svovlsyre, øge reaktionstemperaturen og øge katalysatoren for at øge reaktionshastigheden. Den indenlandske metode er repræsenteret af GB/T14420-1993 "Analyse af kedelvand og kølevand, kemisk iltbehovsbestemmelse, kaliumdichromat hurtig metode" og de forenede metoder, der anbefales af statens miljøbeskyttelsesadministration "Coulometrisk metode" og "Rapid Closed Catalytic Digestion Method (Including Photometric Method)". Den udenlandske metode er repræsenteret af den tyske standardmetode DIN38049 T.43 "Hurtig metode til bestemmelse af kemisk iltforbrug i vand".

Sammenlignet med den klassiske standardmetode øger ovenstående metode svovlsyresurhedsgraden i fordøjelsessystemet fra 9,0 mg/L til 10,2 mg/L, reaktionstemperaturen fra 150 °C til 165 °C og fordøjelsestiden fra 2 timer til 10 minutter ~ 15 minutter. Den anden er at ændre den traditionelle fordøjelsesmetode ved opvarmning med termisk stråling og bruge mikrobølgefordøjelsesteknologi til at forbedre fordøjelsesreaktionshastigheden. På grund af det store udvalg af mikrobølgeovne og forskellige kræfter er det vanskeligt at teste den samlede effekt og tid for at opnå den bedste fordøjelseseffekt. Prisen på mikrobølgeovne er også meget høj, og det er vanskeligt at formulere en samlet standardmetode.

Lianhua Technology udviklede en hurtig fordøjelsesspektrofotometrisk metode til kemisk iltforbrug (COD) i 1982, som opnåede hurtig bestemmelse af COD i spildevand med metoden "10 minutters fordøjelse, 20 minutters værdi". I 1992 blev dette forsknings- og udviklingsresultat inkluderet i den amerikanske "CHEMICAL ABSTRACTS" som et nyt bidrag til verdens kemiske felt. Denne metode blev teststandarden for miljøbeskyttelsesindustrien i Folkerepublikken Kina i 2007 (HJ/T399-2007). Denne metode opnåede med succes en nøjagtig COD-værdi inden for 20 minutter. Det er nemt at betjene, praktisk og hurtigt, kræver en lille mængde reagenser, reducerer i høj grad den forurening, der genereres i eksperimentet, og reducerer forskellige omkostninger. Princippet for denne metode er at fordøje vandprøven tilsat Lianhua Technologys COD-reagens ved 165 grader i 10 minutter ved en bølgelængde på 420 eller 610nm, derefter afkøle den i 2 minutter og derefter tilsætte 2.5 ml destilleret vand. COD-resultatet kan opnås ved hjælp af Lianhua Technologys COD-instrument til hurtig bestemmelse.