Conocimiento de la demanda bioquímica de oxígeno del agua

Conocimiento de la demanda bioquímica de oxígeno del agua

1. Definición de DBO.

La demanda bioquímica de oxígeno (a menudo denominada DBO) se refiere a la cantidad de oxígeno disuelto consumido en la reacción bioquímica de los microorganismos que descomponen la materia orgánica biodegradable en el agua bajo ciertas condiciones. Se expresa en mg/L o en porcentaje, ppm. Es un indicador integral que refleja el contenido de contaminantes orgánicos en el agua. Si el tiempo de oxidación biológica es de cinco días, se denomina demanda bioquímica de oxígeno (DBO5) de cinco días, y hay DBO10 y DBO20 en consecuencia.

La descomposición de la materia orgánica en el agua se lleva a cabo en dos etapas. La primera etapa es la etapa de oxidación de carbono y la segunda etapa es la etapa de nitrificación. La cantidad de oxidación consumida en la etapa de oxidación del carbono se denomina carbonización, demanda bioquímica de oxígeno (CBOD).

Los microorganismos necesitan consumir oxígeno al descomponer los compuestos orgánicos en el agua. Si el oxígeno disuelto en el agua no es suficiente para satisfacer las necesidades de los microorganismos, el cuerpo de agua se encuentra en un estado contaminado. Por lo tanto, la DBO es un indicador importante que indica indirectamente el grado de contaminación orgánica en el agua. A través de la determinación de la DBO, podemos entender la biodegradabilidad de las aguas residuales y la capacidad de autodepuración de las masas de agua. Cuanto mayor sea el valor, más contaminantes orgánicos habrá en el agua y más grave será la contaminación.

En general, el proceso de degradación de la materia orgánica bajo el metabolismo de los microorganismos se puede dividir en dos etapas. La primera etapa es el proceso de conversión de la materia orgánica en CO2, NH3 y H2O. La segunda etapa es el proceso de nitrificación del NH3 convertido en nitrito y nitrato. Dado que el NH3 ya es una sustancia inorgánica, la demanda bioquímica de oxígeno de las aguas residuales generalmente se refiere solo a la cantidad de oxígeno requerida por la materia orgánica en la etapa de la reacción bioquímica. La degradación de la materia orgánica por parte de los microorganismos está relacionada con la temperatura, y generalmente se usa 20 ° C como temperatura estándar para medir la demanda bioquímica de oxígeno. En las condiciones de medición de suficiente oxígeno y agitación constante, la materia orgánica suele tardar 20 días en completar básicamente el proceso de descomposición de la etapa de oxidación, aproximadamente el 99%, y el valor de DBO de 20 días a menudo se considera el valor completo de DBO, es decir, DBO20. Sin embargo, 20 días es difícil de lograr en el trabajo real. Por lo tanto, se estipula un tiempo estándar, generalmente de 5 días, que se denomina demanda bioquímica de oxígeno de cinco días, registrada como DBO5. La DBO5 es aproximadamente el 70% de la DBO20.

La diferencia entre DBO y DQO es que la DBO es la demanda bioquímica de oxígeno; La DQO es la demanda química de oxígeno, que se refiere a la cantidad de todos los contaminantes (incluidas las sustancias orgánicas e inorgánicas) en el agua que pueden ser oxidados por oxidantes fuertes bajo ciertas condiciones, expresada en mg/L de oxígeno requerido para la oxidación. Puede reflejar el grado de contaminación del agua mediante la reducción de sustancias. En términos generales, la DQO de las aguas residuales es mayor que la DBO. Esto se debe a que el primero se oxida más a fondo. A excepción de algunos compuestos orgánicos volátiles, compuestos orgánicos aromáticos y algunos alcanos, generalmente se pueden oxidar y también hay una parte de la cantidad de sustancias inorgánicas; mientras que la DBO solo se refiere a la materia orgánica que puede ser descompuesta directamente por microorganismos, y es fácilmente interferida por sustancias tóxicas y bacterias en el agua. La relación entre la demanda bioquímica de oxígeno y la demanda química de oxígeno puede indicar la cantidad de contaminantes orgánicos en el agua que los microorganismos tienen dificultades para descomponer. Los contaminantes orgánicos que son difíciles de descomponer para los microorganismos son más dañinos para el medio ambiente.

La DBO5 de un río general no supera los 2 mg/L. Si es superior a 10 mg / L, emitirá un olor fétido. La norma integral de descarga de aguas residuales de mi país estipula que en la salida de la fábrica, la concentración permitida del estándar secundario de DBO de las aguas residuales es de 60 mg/L, y la DBO del agua superficial no debe exceder los 4 mg/L.

El método de prueba tradicional para la DBO5 es el método de dilución por inoculación. El método específico consiste en cultivar durante 5 días a 20±1 °C y medir el oxígeno disuelto de la muestra antes y después del cultivo, respectivamente. La diferencia entre ambos es la demanda bioquímica de oxígeno durante 5 días. Este es el método más utilizado en la actualidad.

El analizador bioquímico de demanda de oxígeno (DBO) proporcionado por Lianhua Technology está diseñado según el principio de medición del método de presión diferencial. El instrumento simula el proceso de biodegradación de la materia orgánica en la naturaleza: el oxígeno en el aire sobre la botella de prueba repone continuamente el oxígeno disuelto consumido en el agua, el CO2 producido durante la degradación de la materia orgánica es absorbido por el hidróxido de sodio en la tapa de sellado y el sensor de presión monitorea los cambios en la presión de oxígeno en la botella de prueba en cualquier momento. Se establece una correlación entre la DBO de demanda bioquímica de oxígeno (es decir, la cantidad de oxígeno consumido en la botella de prueba) y la presión del gas, y luego se muestra directamente el valor de DBO de demanda bioquímica de oxígeno.

El método tradicional de inoculación por dilución es engorroso y requiere mucho tiempo, y se requiere una persona dedicada a supervisar durante el proceso de cultivo de cinco días. En comparación, el analizador de DBO de Lianhua Technology es fácil de operar y conveniente de probar. Cuando se alcanza el tiempo de cultivo establecido (por ejemplo, 5 días, 7 días o 30 días), el sistema de prueba se apaga automáticamente y almacena los resultados de la medición. Puede tomar 6 o 12 muestras de agua al mismo tiempo, y no se necesita una persona especial para observar durante la prueba. Y es más rápido que el método de dilución. Mantener la botella en un estado de agitación continua puede proporcionar oxígeno adicional para la muestra de agua y permitir que las bacterias tengan más contacto con la materia orgánica. Al acelerar el proceso de respiración y consumo de oxígeno, los resultados se pueden obtener más rápido. Los resultados de medición equivalentes al método de cultivo de dilución se pueden obtener en un plazo de 2 a 3 días. Estos resultados de medición se pueden utilizar para el control de procesos.

 

2. Cómo se produce la DBO

La DBO proviene principalmente de la materia orgánica biodegradable en el agua.‌

La demanda bioquímica de oxígeno (DBO) se refiere a la cantidad de oxígeno disuelto consumido en el proceso de reacción bioquímica de los microorganismos que descomponen la materia orgánica biodegradable en el agua bajo ciertas condiciones. Esta materia orgánica puede ser excrementos humanos y animales, residuos alimentarios e industriales, etc. Se descomponen en agua por la acción de microorganismos, consumiendo así el oxígeno disuelto en el agua. La DBO generalmente se mide en miligramos por litro o se expresa como un porcentaje o ppm. Es un importante indicador de la calidad del agua que se utiliza para evaluar el grado de contaminación orgánica en las masas de agua. La mayoría de los contaminantes de las aguas residuales son materia orgánica, incluidas decenas de millones de especies conocidas e innumerables especies desconocidas. La DBO y otro indicador, la demanda química de oxígeno (DQO), se utilizan conjuntamente para evaluar el estado de contaminación de las masas de agua. La DBO se centra en medir la cantidad de materia orgánica que puede ser descompuesta por los microorganismos, mientras que la DQO incluye la oxidación de todas las formas de materia orgánica e inorgánica. En resumen, la DBO proviene principalmente de la materia orgánica biodegradable en el agua. Esta materia orgánica es descompuesta en el agua por microorganismos, afectando así la capacidad de autodepuración y el equilibrio ecológico de los cuerpos de agua. La demanda bioquímica de oxígeno es un parámetro importante de contaminación de la calidad del agua. En las aguas residuales, los efluentes de las plantas de tratamiento de aguas residuales y el agua contaminada, la cantidad de oxígeno necesaria para que los microorganismos crezcan y se reproduzcan utilizando materia orgánica es el equivalente de oxígeno de la materia orgánica degradable (utilizable por microorganismos). Los contaminantes de las aguas superficiales consumen el oxígeno disuelto en el proceso de oxidación mediado por microorganismos. La cantidad de oxígeno disuelto consumido se denomina demanda bioquímica de oxígeno, que refleja indirectamente la cantidad de materia orgánica biodegradable en el agua. Indica la cantidad total de oxígeno disuelto consumido en el agua cuando la materia orgánica del agua se oxida y descompone por la acción bioquímica de los microorganismos para hacerla inorgánica o gaseosa. Cuanto mayor sea el valor, más contaminantes orgánicos habrá en el agua y más grave será la contaminación. Los hidrocarburos, proteínas, aceites, lignina, etc. que existen en estado suspendido o disuelto en las aguas residuales domésticas y aguas residuales industriales como el azúcar, los alimentos, la fabricación de papel y la fibra son todos contaminantes orgánicos, que pueden descomponerse por la acción bioquímica de las bacterias aeróbicas. Dado que el oxígeno se consume durante el proceso de descomposición, también se les llama contaminantes aeróbicos. Si se descarga demasiado de este tipo de contaminante en el cuerpo de agua, causará una falta de oxígeno disuelto en el agua. Al mismo tiempo, la materia orgánica causará corrupción a través de la descomposición de bacterias anaeróbicas en el agua, produciendo gases malolientes como metano, sulfuro de hidrógeno, mercaptano y amoníaco, lo que hace que el cuerpo de agua se deteriore y apeste.

Se necesitan unos 100 días para que toda la materia orgánica de las aguas residuales se oxide y descomponga por completo. Con el fin de acortar el tiempo de detección, la demanda bioquímica de oxígeno generalmente está representada por el consumo de oxígeno de la muestra de agua analizada a 20 °C dentro de cinco días, lo que se denomina demanda bioquímica de oxígeno de cinco días, denominada DBO5. En el caso de las aguas residuales domésticas, es aproximadamente igual al 70% del consumo de oxígeno para una oxidación y descomposición completas.

 

3. El impacto de la DBO.

Detección de la calidad del agua BOD es la abreviatura de medidor bioquímico de demanda de oxígeno, que es un indicador integral del contenido de contaminantes consumidores de oxígeno en el agua. Los peligros de una DBO excesiva se manifiestan principalmente en los siguientes aspectos:

 

1. Consumo de oxígeno disuelto en el agua: El contenido excesivo de DBO acelerará la tasa de reproducción de bacterias aeróbicas y organismos aeróbicos, lo que hará que el oxígeno del agua se consuma rápidamente, lo que provocará la muerte de los organismos acuáticos.

2. Deterioro de la calidad del agua: La reproducción de una gran cantidad de microorganismos consumidores de oxígeno en el cuerpo de agua consumirá oxígeno disuelto y sintetizará la contaminación orgánica en sus propios componentes vitales. Esta es la característica de autodepuración del cuerpo de agua. Una DBO demasiado alta hará que las bacterias aeróbicas, los protozoos aeróbicos y los protófitos aeróbicos se multipliquen en grandes cantidades, consuman oxígeno rápidamente, provoquen la muerte de peces y camarones y provoquen la multiplicación de una gran cantidad de bacterias anaeróbicas.

3. Afectar la capacidad de autopurificación de los cuerpos de agua: El contenido de oxígeno disuelto en los cuerpos de agua está estrechamente relacionado con la capacidad de autopurificación de los cuerpos de agua. Cuanto menor sea el contenido de oxígeno disuelto, más débil será la capacidad de autopurificación de los cuerpos de agua.

4. Producir olor: Un contenido demasiado alto de DBO causará olor en los cuerpos de agua, lo que no solo afectará la calidad del agua, sino que también amenazará el medio ambiente circundante y la salud humana.

5. Causar marea roja y floración de algas: El exceso de DBO causará la eutrofización de los cuerpos de agua, desencadenará la marea roja y la floración de algas, lo que destruirá el equilibrio ecológico acuático y amenazará la salud humana y el agua potable.

 

Por lo tanto, el exceso de DBO es un parámetro muy importante de la contaminación del agua, que puede reflejar indirectamente el contenido de materia orgánica biodegradable en el agua. Si las aguas residuales con exceso de DBO se descargan en cuerpos de agua naturales como ríos y océanos, no solo causarán la muerte de organismos en el agua, sino que también se acumularán en la cadena alimentaria e ingresarán al cuerpo humano, causando envenenamiento crónico, afectando el sistema nervioso y destruyendo la función del hígado. Por lo tanto, es necesario comprar un medidor BOD Shenchanghong para la medición. Solo después de pasar la prueba se pueden descargar las aguas residuales en el cuerpo de agua.

 

5. Métodos para tratar la DBO

Para tratar el problema de la DBO (demanda bioquímica de oxígeno) excesiva en el agua, es necesario utilizar una variedad de métodos, como métodos físicos, biológicos y químicos. Los siguientes son algunos métodos efectivos:

 

1. Método físico:

 

A. Pretratar las aguas residuales para eliminar los sólidos y sedimentos en suspensión, generalmente utilizando métodos físicos como la sedimentación, la filtración o la centrifugación.

 

B. Cribado y sedimentación. Eliminar los sólidos suspendidos en las aguas residuales mediante el cribado físico y la sedimentación. Estos sólidos suelen contener una alta DBO.

 

2. Método biológico:

 

El tratamiento biológico es uno de los pasos clave para eliminar la DBO en las aguas residuales. Utiliza la capacidad metabólica de los microorganismos para descomponer la materia orgánica y reducir el contenido de DBO. Los métodos comunes incluyen el método de lodo activado y el método de biopelícula.

 

B. Método de lodo activado: cree condiciones ambientales adecuadas a través de agitación, aireación y otros métodos para permitir que los microorganismos descompongan la materia orgánica.

 

C. Método de biopelícula: adhiera los microorganismos a una membrana fija, y los microorganismos eliminan la materia orgánica de las aguas residuales cuando pasa a través de la membrana.

D. Ajustar el valor del pH: el valor del pH en las aguas residuales tiene cierta influencia en la actividad de los microorganismos y el efecto de eliminación de DBO, y debe ajustarse de acuerdo con las características específicas de las aguas residuales.

E. Aireación para aumentar el oxígeno disuelto: Al aumentar el suministro de oxígeno, se mejora la actividad de los microorganismos y la eficiencia de eliminación de DBO en las aguas residuales.

F. Tratamiento de lodos residuales: Durante el proceso de tratamiento biológico, los lodos producidos deben tratarse adicionalmente, incluida la digestión anaeróbica, la digestión aeróbica, la deshidratación, el secado, etc.

3. Método químico:

A. Oxidación química: Utilizar oxidantes como el ozono, el cloro o el persulfato para oxidar la materia orgánica de las aguas residuales y reducir la DBO.

B. Floculación y flotación: Agregue floculantes para hacer que las partículas suspendidas y la materia orgánica se condensen en flóculos más grandes, y luego retírelos por flotación.

4. Tecnología de tratamiento avanzada:

A. Tecnología de oxidación anaeróbica de amoníaco: En condiciones específicas, las bacterias de oxidación anaeróbica de amoníaco se utilizan para eliminar el nitrógeno amoniacal en las aguas residuales y reducir la DBO al mismo tiempo.

B. Sistema de humedales artificiales: A través del efecto sinérgico de las plantas y los microorganismos en los humedales artificiales, se eliminan contaminantes como la materia orgánica, el nitrógeno y el fósforo.

5. Optimización de procesos:

A. SBR (Proceso de lodos activados por lotes secuencial): Mejorar la eficiencia del tratamiento de aguas residuales a través de procesos periódicos de llenado de agua, aireación, sedimentación y drenaje.

B. CAST (Proceso de Lodos Activados Circulantes): Combina la operación periódica de aireación y agitación para mejorar la eficiencia de eliminación de la materia orgánica.

6. Pretratamiento y posttratamiento:

El pretratamiento, como los cribados gruesos, los cribas finos y las cámaras de arenilla, elimina las partículas grandes de materia orgánica y reduce la carga del tratamiento biológico posterior.

B. Postratamiento: Después del tratamiento biológico, la DBO se reduce aún más mediante filtración, adsorción y otros métodos.

En resumen, el problema del exceso de DBO en el agua tratada debe considerar de manera integral factores como la naturaleza de las aguas residuales, los requisitos de tratamiento y las condiciones económicas, seleccionar los métodos de tratamiento adecuados y prestar atención al consumo de energía y las emisiones durante el proceso de tratamiento para garantizar que el proceso de tratamiento cumpla con los requisitos de protección ambiental.

5. Método de análisis de DBO.

Los métodos de análisis de DBO incluyen principalmente el método de cultivo de cinco días, el método de medición de presión, el método de electrodo microbiano, el método DBO5, el método DBO20, el método de biosensor, el método de sensor óptico de oxígeno, el método de análisis químico, etc. 1,‌ El método de entrenamiento de cinco días es un método de medición de DBO comúnmente utilizado. Calcula el valor de DBO cambiando las muestras de agua a condiciones de (20 ± 1 ° C) durante 5 días y luego determinando los cambios en el contenido de oxígeno en la muestra de agua antes y después de la muestra de agua. Consiste en calcular el valor de DBO midiendo los cambios en el sistema cerrado midiendo los cambios en el sistema cerrado. Los cambios en la señal eléctrica causados por las actividades metabólicas microbianas para determinar el valor de DBO. Este método tiene una alta sensibilidad y precisión. El método DBO5 es simple y económico, y se usa ampliamente en el campo del monitoreo de la calidad del agua, mientras que la regla DBO20 puede evaluar de manera más integral la degradación de la materia orgánica en el cuerpo de agua, y es adecuado para ocasiones que requieren una evaluación más precisa de DBO. Hay ventajas de respuesta rápida, operación simple y alta sensibilidad. La reacción entre los reactivos químicos y la materia orgánica se calcula para calcular el valor de DBO. Este método suele requerir un tiempo de funcionamiento más largo y pasos experimentales complejos, pero en algunos casos específicos, sigue siendo un método eficaz para determinar el valor de DBO. Además, los diferentes países y regiones pueden tener diferentes estándares y requisitos. Por lo tanto, al realizar DBO, es necesario consultar los métodos y estándares relevantes aplicables al área para garantizar la precisión y comparabilidad de los resultados de medición.

 

El analizador bioquímico de demanda de oxígeno (BOD5) de Lianhua Technology está diseñado según el principio de medición de presión diferencial. Simula el proceso de biodegradación de la materia orgánica en la naturaleza. En un frasco de cultivo sellado, el oxígeno en el aire sobre el frasco de cultivo repone continuamente el oxígeno disuelto consumido por la descomposición de la materia orgánica en la muestra. El CO2 producido durante la degradación de la materia orgánica se elimina, lo que hace que cambie la presión del aire en la botella de cultivo. Al detectar el cambio en la presión del aire en la botella de cultivo, se calcula el valor de la demanda bioquímica de oxígeno (DBO) de la muestra. Amplio rango de detección, pruebas directas por debajo de 4000 mg / L, impresión automática de resultados, ciclo de medición opcional de 1 a 30 días, operación simple.