Kenntnisse über den biochemischen Sauerstoffbedarf von Wasser

Kenntnisse über den biochemischen Sauerstoffbedarf von Wasser

1. Definition des BSB.

Der biochemische Sauerstoffbedarf (oft auch als BSB bezeichnet) bezieht sich auf die Menge an gelöstem Sauerstoff, die bei der biochemischen Reaktion von Mikroorganismen verbraucht wird, die biologisch abbaubare organische Stoffe in Wasser unter bestimmten Bedingungen zersetzen. Er wird in mg/L oder in % ppm ausgedrückt. Es handelt sich um einen umfassenden Indikator, der den Gehalt an organischen Schadstoffen im Wasser widerspiegelt. Beträgt die biologische Oxidationszeit fünf Tage, spricht man von einem biochemischen Sauerstoffbedarf von fünf Tagen (BSB5), und es gibt entsprechend BSB10 und BSB20.

Die Zersetzung der organischen Substanz im Wasser erfolgt in zwei Stufen. Die erste Stufe ist die Kohlenstoffoxidationsstufe und die zweite Stufe ist die Nitrifikationsstufe. Die Menge an Oxidation, die in der Kohlenstoffoxidationsstufe verbraucht wird, wird als biochemischer Sauerstoffbedarf (CBOD) bezeichnet.

Mikroorganismen müssen Sauerstoff verbrauchen, wenn sie organische Verbindungen im Wasser zersetzen. Reicht der gelöste Sauerstoff im Wasser nicht aus, um den Bedarf der Mikroorganismen zu decken, befindet sich der Gewässerkörper in einem verschmutzten Zustand. Daher ist der BSB ein wichtiger Indikator, der indirekt den Grad der organischen Belastung des Wassers anzeigt. Durch die Bestimmung des BSB können wir die biologische Abbaubarkeit von Abwässern und die Selbstreinigungsfähigkeit von Gewässern verstehen. Je höher der Wert, desto mehr organische Schadstoffe befinden sich im Wasser und desto gravierender ist die Belastung.

Generell kann der Abbauprozess von organischer Substanz unter dem Stoffwechsel von Mikroorganismen in zwei Stufen unterteilt werden. Die erste Stufe ist der Prozess der Umwandlung von organischem Material in CO2, NH3 und H2O. Die zweite Stufe ist der Nitrifikationsprozess von NH3, das weiter in Nitrit und Nitrat umgewandelt wird. Da NH3 bereits eine anorganische Substanz ist, bezieht sich der biochemische Sauerstoffbedarf des Abwassers in der Regel nur auf die Menge an Sauerstoff, die von organischer Substanz in der Stufe der biochemischen Reaktion benötigt wird. Der Abbau von organischer Substanz durch Mikroorganismen hängt mit der Temperatur zusammen, und 20 °C wird im Allgemeinen als Standardtemperatur für die Messung des biochemischen Sauerstoffbedarfs verwendet. Unter den Messbedingungen von ausreichend Sauerstoff und ständigem Rühren dauert es in der Regel 20 Tage, bis die organische Substanz den Oxidationszersetzungsprozess im Grunde genommen abgeschlossen hat, etwa 99 %, und der 20-Tage-BSB-Wert wird oft als vollständiger BSB-Wert, d. h. BSB20, angesehen. 20 Tage sind in der realen Arbeit jedoch nur schwer zu erreichen. Daher wird eine Standardzeit festgelegt, in der Regel 5 Tage, die als fünftägiger biochemischer Sauerstoffbedarf bezeichnet wird und als BSB5 aufgezeichnet wird. BSB5 macht etwa 70 % des BSB20 aus.

Der Unterschied zwischen BSB und CSB besteht darin, dass BSB der biochemische Sauerstoffbedarf ist; CSB ist der chemische Sauerstoffbedarf, der sich auf die Menge aller Schadstoffe (einschließlich organischer und anorganischer Substanzen) im Wasser bezieht, die unter bestimmten Bedingungen durch starke Oxidationsmittel oxidiert werden können, ausgedrückt in mg/L Sauerstoff, der für die Oxidation erforderlich ist. Es kann den Grad der Wasserverschmutzung widerspiegeln, indem es Substanzen reduziert. Im Allgemeinen ist der CSB des Abwassers größer als der BSB. Das liegt daran, dass ersteres gründlicher oxidiert wird. Mit Ausnahme einiger flüchtiger organischer Verbindungen, aromatischer organischer Verbindungen und einiger Alkane können sie im Allgemeinen oxidiert werden, und es gibt auch einen Teil der Menge an anorganischen Substanzen; während sich BSB nur auf organische Stoffe bezieht, die direkt von Mikroorganismen zersetzt werden können und leicht durch giftige Substanzen und Bakterien im Wasser gestört werden können. Das Verhältnis von biochemischem Sauerstoffbedarf zu chemischem Sauerstoffbedarf kann Aufschluss darüber geben, wie viel der organischen Schadstoffe im Wasser von Mikroorganismen nur schwer abgebaut werden können. Organische Schadstoffe, die von Mikroorganismen nur schwer abgebaut werden können, sind schädlicher für die Umwelt.

Der BSB5 eines allgemeinen Flusses überschreitet 2 mg/L nicht. Wenn es höher als 10 mg/l ist, gibt es einen üblen Geruch ab. Die umfassende Abwassereinleitungsnorm meines Landes schreibt vor, dass die zulässige Konzentration des BSB-Sekundärstandards für Abwasser am Werksverkauf 60 mg/l beträgt und der BSB des Oberflächenwassers 4 mg/l nicht überschreiten darf.

Die traditionelle Prüfmethode für BSB5 ist die Inokulationsverdünnungsmethode. Die spezifische Methode besteht darin, 5 Tage lang bei 20±1 °C zu kultivieren und den gelösten Sauerstoff der Probe vor bzw. nach der Kultur zu messen. Die Differenz zwischen den beiden ist der biochemische Sauerstoffbedarf für 5 Tage. Dies ist die Methode, die derzeit weit verbreitet ist.

Der biochemische Sauerstoffbedarfsanalysator (BSB) von Lianhua Technology basiert auf dem Messprinzip der Differenzdruckmethode. Das Gerät simuliert den biologischen Abbauprozess von organischem Material in der Natur: Der Sauerstoff in der Luft über der Testflasche füllt kontinuierlich den im Wasser verbrauchten gelösten Sauerstoff wieder auf, das beim Abbau organischer Substanz entstehende CO2 wird durch das Natriumhydroxid im Dichtungsdeckel absorbiert, und der Drucksensor überwacht jederzeit die Änderungen des Sauerstoffdrucks in der Testflasche. Es wird eine Korrelation zwischen dem biochemischen Sauerstoffbedarfs-BSB (d. h. der in der Testflasche verbrauchten Sauerstoffmenge) und dem Gasdruck hergestellt, und dann wird der biochemische Sauerstoffbedarfs-BSB-Wert direkt angezeigt.

Die traditionelle Verdünnungsinokulationsmethode ist umständlich und zeitaufwändig, und es ist eine spezielle Person erforderlich, die während des fünftägigen Kulturprozesses beaufsichtigt wird. Im Vergleich dazu ist der BSB-Analysator von Lianhua Technology einfach zu bedienen und bequem zu testen. Wenn die eingestellte Kulturzeit (z. B. 5 Tage, 7 Tage oder 30 Tage) erreicht ist, schaltet sich das Testsystem automatisch ab und speichert die Messergebnisse. Es können 6 oder 12 Wasserproben gleichzeitig entnommen werden, und es ist keine spezielle Person erforderlich, die während des Tests zusieht. Und es ist schneller als die Verdünnungsmethode. Wenn Sie die Flasche in einem Zustand ständigen Rührens halten, kann die Wasserprobe mit zusätzlichem Sauerstoff versorgt werden und Bakterien mehr Kontakt mit organischem Material haben. Durch die Beschleunigung des Atmungs- und Sauerstoffverbrauchsprozesses können die Ergebnisse schneller erzielt werden. Die Messergebnisse, die der Verdünnungskulturmethode entsprechen, können innerhalb von 2 bis 3 Tagen erhalten werden. Diese Messergebnisse können für die Prozesskontrolle genutzt werden.

 

2. Wie BSB hergestellt wird

BSB stammt hauptsächlich aus biologisch abbaubaren organischen Stoffen im Wasser.‌

Der biochemische Sauerstoffbedarf (BSB) bezieht sich auf die Menge an gelöstem Sauerstoff, die im biochemischen Reaktionsprozess von Mikroorganismen verbraucht wird, die biologisch abbaubare organische Stoffe in Wasser unter bestimmten Bedingungen zersetzen. Bei diesen organischen Stoffen kann es sich um menschliche und tierische Exkremente, Lebensmittel- und Industrieabfälle usw. handeln. Sie werden durch die Einwirkung von Mikroorganismen in Wasser zersetzt, wodurch der im Wasser gelöste Sauerstoff verbraucht wird. Der BSB wird in der Regel in Milligramm pro Liter gemessen oder in Prozent oder ppm ausgedrückt. Er ist ein wichtiger Indikator für die Wasserqualität, der zur Beurteilung des Ausmaßes der organischen Verschmutzung von Gewässern herangezogen wird. Die meisten Schadstoffe im Abwasser sind organisches Material, darunter Dutzende Millionen bekannter Arten und unzählige unbekannte Arten. Der BSB und ein weiterer Indikator, der chemische Sauerstoffbedarf (CSB), werden zusammen verwendet, um den Verschmutzungszustand von Gewässern zu beurteilen. Der BSB konzentriert sich auf die Messung der Menge an organischer Substanz, die von Mikroorganismen zersetzt werden kann, während der CSB die Oxidation aller Formen von organischer und anorganischer Substanz umfasst. Zusammenfassend lässt sich sagen, dass BSB hauptsächlich aus biologisch abbaubarer organischer Substanz im Wasser stammt. Diese organischen Stoffe werden im Wasser von Mikroorganismen zersetzt und beeinträchtigen so die Selbstreinigungsfähigkeit und das ökologische Gleichgewicht der Gewässer. Der biochemische Sauerstoffbedarf ist ein wichtiger Parameter für die Verschmutzung der Wasserqualität. In Abwässern, Abwässern aus Kläranlagen und kontaminiertem Wasser ist die Menge an Sauerstoff, die Mikroorganismen benötigt, um mit organischer Substanz zu wachsen und sich zu vermehren, das Sauerstoffäquivalent von abbaubarer (von Mikroorganismen verwertbarer) organischer Substanz. Schadstoffe im Oberflächenwasser verbrauchen gelösten Sauerstoff im Prozess der Oxidation, der durch Mikroorganismen vermittelt wird. Die Menge an gelöstem Sauerstoff, die verbraucht wird, wird als biochemischer Sauerstoffbedarf bezeichnet, der indirekt die Menge an biologisch abbaubarer organischer Substanz im Wasser widerspiegelt. Er gibt die Gesamtmenge an gelöstem Sauerstoff an, die im Wasser verbraucht wird, wenn die organische Substanz im Wasser durch die biochemische Einwirkung von Mikroorganismen oxidiert und zersetzt wird, um sie anorganisch oder gasförmig zu machen. Je höher der Wert, desto mehr organische Schadstoffe befinden sich im Wasser und desto gravierender ist die Belastung. Kohlenwasserstoffe, Proteine, Öle, Lignin usw., die in suspendiertem oder gelöstem Zustand in häuslichen Abwässern und industriellen Abwässern wie Zucker, Lebensmitteln, Papierherstellung und Fasern vorliegen, sind allesamt organische Schadstoffe, die durch die biochemische Wirkung aerober Bakterien zersetzt werden können. Da beim Zersetzungsprozess Sauerstoff verbraucht wird, werden sie auch als aerobe Schadstoffe bezeichnet. Wenn zu viel dieser Art von Schadstoffen in den Gewässer eingeleitet wird, führt dies zu einem Mangel an gelöstem Sauerstoff im Wasser. Gleichzeitig verursacht die organische Substanz durch die Zersetzung anaerober Bakterien im Wasser eine Korruption, wodurch übelriechende Gase wie Methan, Schwefelwasserstoff, Mercaptan und Ammoniak entstehen, wodurch sich der Wasserkörper verschlechtert und stinkt.

Es dauert etwa 100 Tage, bis alle organischen Stoffe im Abwasser vollständig oxidiert und zersetzt sind. Um die Nachweiszeit zu verkürzen, wird der biochemische Sauerstoffbedarf in der Regel durch den Sauerstoffverbrauch der untersuchten Wasserprobe bei 20°C innerhalb von fünf Tagen dargestellt, der als biochemischer Sauerstoffbedarf von fünf Tagen bezeichnet wird, der als BSB5 bezeichnet wird. Für häusliches Abwasser entspricht sie etwa 70 % des Sauerstoffverbrauchs für die vollständige Oxidation und Zersetzung.

 

3. Die Auswirkungen des BSB.

BSB ist die Abkürzung für biochemisches Sauerstoffbedarfsmessgerät, das ein umfassender Indikator für den Gehalt an sauerstoffverbrauchenden Schadstoffen im Wasser ist. Die Gefahren eines übermäßigen BSB manifestieren sich hauptsächlich in folgenden Aspekten:

 

1. Verbrauch von gelöstem Sauerstoff im Wasser: Ein zu hoher BSB-Gehalt beschleunigt die Vermehrungsrate von aeroben Bakterien und aeroben Organismen, wodurch der Sauerstoff im Wasser schnell verbraucht wird, was zum Tod von Wasserorganismen führt.

2. Verschlechterung der Wasserqualität: Die Vermehrung einer großen Anzahl sauerstoffzehrender Mikroorganismen im Gewässer verbraucht gelösten Sauerstoff und synthetisiert organische Verschmutzung zu ihren eigenen Lebensbestandteilen. Dies ist die Selbstreinigungseigenschaft des Gewässers. Ein zu hoher BSB führt dazu, dass sich aerobe Bakterien, aerobe Protozoen und aerobe Protophyten in großer Zahl vermehren, schnell Sauerstoff verbrauchen, den Tod von Fischen und Garnelen verursachen und eine große Anzahl anaerober Bakterien vermehren.

3. Beeinflussen Sie die Selbstreinigungsfähigkeit von Gewässern: Der Gehalt an gelöstem Sauerstoff in Gewässern steht in engem Zusammenhang mit der Selbstreinigungsfähigkeit von Gewässern. Je geringer der Gehalt an gelöstem Sauerstoff ist, desto schwächer ist die Selbstreinigungsfähigkeit von Gewässern.

4. Erzeugen Sie Gerüche: Ein zu hoher BSB-Gehalt führt zu Gerüchen in Gewässern, die nicht nur die Wasserqualität beeinträchtigen, sondern auch die Umgebung und die menschliche Gesundheit gefährden.

5. Rote Flut und Algenblüte verursachen: Ein übermäßiger BSB führt zu einer Eutrophierung der Gewässer, löst die Rote Flut und Algenblüte aus, was das aquatische ökologische Gleichgewicht zerstört und die menschliche Gesundheit und das Trinkwasser bedroht.

 

Daher ist ein übermäßiger BSB ein sehr wichtiger Parameter für die Wasserverschmutzung, der indirekt den Gehalt an biologisch abbaubaren organischen Stoffen im Wasser widerspiegeln kann. Wenn Abwässer mit übermäßigem BSB in natürliche Gewässer wie Flüsse und Ozeane eingeleitet werden, führt dies nicht nur zum Absterben von Organismen im Wasser, sondern reichert sich auch in der Nahrungskette an und gelangt in den menschlichen Körper, was zu chronischen Vergiftungen führt, das Nervensystem beeinträchtigt und die Funktion der Leber zerstört. Daher ist es notwendig, ein Shenchanghong-BSB-Messgerät für die Messung zu kaufen. Erst nach bestandener Prüfung kann das Abwasser in das Gewässer eingeleitet werden.

 

5. Methoden zur Behandlung des BSB

Um das Problem des übermäßigen BSB (biochemischer Sauerstoffbedarf) im Wasser zu behandeln, ist es notwendig, eine Vielzahl von Methoden wie physikalische, biologische und chemische Methoden anzuwenden. Im Folgenden sind einige effektive Methoden aufgeführt:

 

1. Physikalische Methode:

 

A. Vorbehandlung von Abwasser, um Schwebstoffe und Sedimente zu entfernen, in der Regel unter Verwendung physikalischer Methoden wie Sedimentation, Filtration oder Zentrifugation.

 

B. Siebung und Sedimentation. Entfernen Sie Schwebstoffe im Abwasser durch physikalische Absiebung und Sedimentation. Diese Feststoffe enthalten in der Regel einen hohen BSB.

 

2. Biologische Methode:

 

A. Die biologische Behandlung ist einer der wichtigsten Schritte zur Entfernung des BSB im Abwasser. Es nutzt die Stoffwechselkapazität von Mikroorganismen, um organische Substanz zu zersetzen und den BSB-Gehalt zu reduzieren. Zu den gängigen Methoden gehören die Belebtschlammmethode und die Biofilmmethode.

 

B. Belebtschlammmethode: Durch Rühren, Belüftung und andere Methoden geeignete Umgebungsbedingungen schaffen, um Mikroorganismen in die Lage zu versetzen, organische Substanz zu zersetzen.

 

C. Biofilm-Methode: Heften Sie Mikroorganismen an eine feste Membran an, und die organische Substanz im Abwasser wird von Mikroorganismen entfernt, wenn sie die Membran passiert.

D. pH-Wert einstellen: Der pH-Wert im Abwasser hat einen gewissen Einfluss auf die Aktivität von Mikroorganismen und die BSB-Entfernungswirkung und muss entsprechend den Eigenschaften des jeweiligen Abwassers angepasst werden.

E. Belüftung zur Erhöhung des gelösten Sauerstoffs: Durch die Erhöhung der Sauerstoffzufuhr werden die Aktivität von Mikroorganismen und die Abscheideeffizienz des BSB im Abwasser verbessert.

F. Restschlammbehandlung: Während des biologischen Behandlungsprozesses muss der anfallende Schlamm weiter behandelt werden, einschließlich anaerober Faulung, aerober Faulung, Dehydratisierung, Trocknung usw.

3. Chemisches Verfahren:

A. Chemische Oxidation: Verwenden Sie Oxidationsmittel wie Ozon, Chlor oder Persulfat, um organische Stoffe im Abwasser zu oxidieren und den BSB zu reduzieren.

B. Flockung und Flotation: Fügen Sie Flockungsmittel hinzu, um Schwebstoffe und organische Stoffe zu größeren Flocken kondensieren zu lassen, und entfernen Sie sie dann durch Flotation.

4. Fortschrittliche Behandlungstechnologie:

A. Anaerobe Ammoniakoxidationstechnologie: Unter bestimmten Bedingungen werden anaerobe Ammoniakoxidationsbakterien verwendet, um Ammoniumstickstoff im Abwasser zu entfernen und gleichzeitig den BSB zu reduzieren.

B. Pflanzenkläranlagen: Durch die synergistische Wirkung von Pflanzen und Mikroorganismen in Pflanzenkläranlagen werden Schadstoffe wie organische Substanz, Stickstoff und Phosphor entfernt.

5. Prozessoptimierung:

A. SBR (Sequencing Batch Activated Sludge Process): Verbessern Sie die Effizienz der Abwasserbehandlung durch periodische Wasserfüllungs-, Belüftungs-, Sedimentations- und Entwässerungsprozesse.

B. CAST (Circulating Activated Sludge Process): Kombiniert den periodischen Betrieb von Belüftung und Rühren, um die Abscheideeffizienz organischer Stoffe zu verbessern.

6. Vor- und Nachbehandlung:

A. Vorbehandlungen wie grobe Siebe, Feinsiebe und Sandkammern entfernen große Partikel organischer Substanz und verringern die Belastung durch die anschließende biologische Behandlung.

B. Nachbehandlung: Nach der biologischen Behandlung wird der BSB durch Filtration, Adsorption und andere Methoden weiter reduziert.

Zusammenfassend lässt sich sagen, dass bei der Problematik des übermäßigen BSB in aufbereitetem Wasser Faktoren wie die Art des Abwassers, die Aufbereitungsanforderungen und die wirtschaftlichen Bedingungen umfassend berücksichtigt, geeignete Aufbereitungsmethoden ausgewählt und auf den Energieverbrauch und die Emissionen während des Aufbereitungsprozesses geachtet werden müssen, um sicherzustellen, dass der Aufbereitungsprozess den Anforderungen des Umweltschutzes entspricht.

5. BSB-Analysemethode.

Zu den Analysemethoden des BSB gehören hauptsächlich die Fünf-Tage-Kulturmethode, die Druckmessmethode, die mikrobielle Elektrodenmethode, die BSB5-Methode, die BSB20-Methode, die Biosensormethode, die optische Sauerstoffsensormethode, die chemische Analysemethode usw. 1,‌ Die fünftägige Trainingsmethode ist eine häufig verwendete BSB-Messmethode. Es berechnet den BSB-Wert, indem es die Wasserproben 5 Tage lang unter Bedingungen (20 ± 1 ° C) ändert und dann die Änderungen des Sauerstoffgehalts in der Wasserprobe vor und nach der Wasserprobe bestimmt. Es geht darum, den BSB-Wert zu berechnen, indem Änderungen im geschlossenen System gemessen werden, indem Änderungen im geschlossenen System gemessen werden. Das elektrische Signal ändert sich durch mikrobielle Stoffwechselaktivitäten zur Bestimmung des BSB-Wertes. Diese Methode hat eine hohe Empfindlichkeit und Genauigkeit. Die BSB5-Methode ist einfach und kostengünstig und wird häufig im Bereich der Überwachung der Wasserqualität eingesetzt, während die BSB20-Regel den Abbau von organischer Substanz im Gewässer umfassender bewerten kann und sich für Situationen eignet, in denen der BSB genauer bewertet werden muss. Es gibt Vorteile durch schnelles Ansprechverhalten, einfache Bedienung und hohe Empfindlichkeit. Die Reaktion zwischen chemischen Reagenzien und organischer Substanz wird berechnet, um den BSB-Wert zu berechnen. Diese Methode erfordert in der Regel eine längere Betriebszeit und komplexe Versuchsschritte, ist aber in einigen Fällen immer noch eine effektive Methode zur Bestimmung des BSB-Wertes. Darüber hinaus können verschiedene Länder und Regionen unterschiedliche Standards und Anforderungen haben. Daher ist es notwendig, sich bei der Durchführung des BSB auf die für den Bereich geltenden einschlägigen Methoden und Normen zu beziehen, um die Genauigkeit und Vergleichbarkeit der Messergebnisse zu gewährleisten.

 

Der biochemische Sauerstoffbedarfsanalysator (BSB5) von Lianhua Technology basiert auf dem Prinzip der Differenzdruckmessung. Es simuliert den biologischen Abbauprozess von organischem Material in der Natur. In einer verschlossenen Kulturflasche füllt der Sauerstoff in der Luft über der Kulturflasche kontinuierlich den gelösten Sauerstoff auf, der durch die Zersetzung organischer Stoffe in der Probe verbraucht wird. Das CO2, das beim Abbau organischer Substanz entsteht, wird entfernt, wodurch sich der Luftdruck in der Kulturflasche ändert. Durch die Erkennung der Änderung des Luftdrucks in der Kulturflasche wird der biochemische Sauerstoffbedarf (BSB) der Probe berechnet. Großer Nachweisbereich, direkte Prüfung unter 4000 mg/L, automatischer Druck der Ergebnisse, optionaler Messzyklus von 1-30 Tagen, einfache Bedienung.