Tiedot veden biokemiallisesta hankintakysyymisestä

Tiedot veden biokemiallisesta hankintakysyymisestä

1. BOD:n määritelmä.

Biokeeminen happeenkysyvyys (usein lyhennettynä BOD) viittaa dissoluutin hapon määrään, jota mikrobiologiset reaktiot kuluttavat biologisesti hajottuvan orgaanisen aineksen hajoamisessa veteen tietyissä olosuhteissa. Se ilmaistaan mg/L tai prosentteina, ppm. Se on yhteenvetoindeksi, joka heijastaa orgaanisten saasteiden määrää veteen. Jos biologinen oxidointiaika on viisi päivää, sitä kutsutaan viiden päivän biokeemiseksi happeenkysyvyydeksi (BOD5), ja vastaavasti on myös BOD10 ja BOD20.

Veden orgaanisen aineksen hajoaminen tapahtuu kahdessa vaiheessa. Ensimmäinen vaihe on hiilien oxidointivaihe, ja toinen vaihe on nitrifikaatiavaihe. Hiilien oxidointivaiheessa kulutetun oxidin määrää kutsutaan hiilistyminen biokeemiseksi happeenkysyvyydeksi (CBOD).

Mikroorganismit tarvitsevat happea järjestävien yhdisteiden hajottamiseen vedessä. Jos veden ratkaissut hapettomuus ei riitä mikroorganismien tarpeisiin, vesistö on saastunut tilassa. Siksi BOD on tärkeä indikaattori, joka välillisesti ilmaisee veden orgaanisen saastumisen astea. BOD:n määrittämisen kautta voimme ymmärtää puhdistusvesien biologisen hajoamiskelpoisuuden ja vesistön itsepuhduttumiskyvyn. Mitä suurempi arvo on, sitä enemmän orgaanisia saasteita on veteen ja sitä vakavempi saastuminen.

Yleensä orgaanisen aineksen hajoamisprosessi mikrobioiden metaabolismissa voidaan jakaa kahteen vaiheeseen. Ensimmäinen vaihe on prosessi, jossa orgaaninen aine muuttuu CO2:ksi, NH3:ksi ja H2O:ksi. Toinen vaihe on NH3:n nitrifikaatioprosessi, jossa se muuntuu nitriitiksi ja nitraatiksi. Koska NH3 on jo epäorgaaninen aines, biokemiallinen syvydemankysyntö (BOD) vedessä viittaa yleensä vain orgaanisten aineiden toiminnassa tarvittavaan hiilivetymäärään ensimmäisessä vaiheessa. Mikrobioiden aiheuttama orgaanisen aineksen hajoaminen riippuu lämpötilasta, ja 20°C käytetään yleensä biokemiallisen syvydemankysynnän mittaamiseen oletuslämpötilana. Tarpeeksi happea sisältävissä mittausolosuhteissa ja vakiona kiehuvalla tilanteella kestää noin 20 päivää, että orgaaninen aine hajotetaan suurelta osin ensimmäisessä vaiheessa, noin 99%, ja 20-päiväinen BOD-arvo pidetään usein täydellisenä BOD-arvona, eli BOD20. Kuitenkin 20 päivää on vaikea toteuttaa todellisuudessa, joten on määritelty standardiaika, yleensä 5 päivää, joka tunnetaan viidenpäiväisenä biokemiallisena syvydemankysynnänä ja merkitään BOD5:llä. BOD5 on noin 70% BOD20:sta.

BOD:n ja COD:n ero on se, että BOD on biokemiallinen happeenkysyisyys; COD on kemiallinen happeenkysyisyys, joka viittaa kaikkiin saastuttajiin (mukaan lukien orgaaniset ja anorgaaniset aineet) veteen, jotka voidaan oksidoida voimakkaiden oksidoidujen avulla tietyissä olosuhteissa, ilmaistuna mg/L hapettamiseen tarvittavassa happeessa. Se voi kuvata vähentävien aineiden aiheuttamaa vesisaastumista. Yleensä puhutaan siitä, että jättevesien COD on suurempi kuin BOD. Tämä johtuu siitä, että edellinen oksidoidaan perinpohjaisemmin. Muutaman volatiilisen orgaanisen yhdisteen, aromatisen orgaanisen yhdisteen ja muutaman alkaanin poislukien ne voidaan yleensä oksidoida, ja niissä on myös osa anorgaanisten aineiden määrää; BOD taas viittaa vain mikrobiologisesti suoraan hajottaviin orgaanisiin aineisiin, ja se on helposti häiritty veden myrkyllisillä aineilla ja bakteereilla. Biokemiallisen happeenkysyisyyden ja kemiallisen happeenkysyisyyden suhde voi osoittaa, kuinka paljon veden orgaanisista saasteista on mikrobiologisesti vaikeasti hajottavia. Mikrobiologisesti vaikeasti hajottavat orgaaniset saasteet ovat haitallisempia ympäristölle.

Yleisen joen BOD5 ei ylitä 2mg/L. Jos se on korkeampi kuin 10mg/L, se aiheuttaa huonon hedelmän. Meidän maamme yhteiset hankesulatusvesien päästönormit määräävät, että tehtaalla loppuva veden sallittu BOD toinen standardi on 60mg/L, ja pintavesien BOD ei saa ylittää 4mg/L.

Perinteinen testimenetelmä BOD5:n mittauksessa on siemenpitoisuuden diluointimenetelmä. Tarkemmin menetelmä on kylvää 5 päivää 20±1℃ lämpötilassa ja mitata näytteen ratkaisumainen oxygen ennen ja jälkeen kylvön. Kaksi Mittaustuloksen ero on biologinen syttyvän oxygen tarve viiden päivän ajaksi. Tämä on menetelmä, jota käytetään laajalti tällä hetkellä.

Lianhua Technologyn tarjoama biokemiallinen happekysyntä (BOD) -analysaattori on suunniteltu differentiaalipaineen mittausperiaatteen perusteella. Laite simuloi organisten aineiden biologista hajoamista luonnossa: ilmaankuuloinen hapo testipullon yläosassa täyttää jatkuvasti veden kuluneen ratkaistun hapon, ja hajoamisen aikana syntynyt CO2 absorboituu sodyymihiiliveteen sulkipöydällä. Paineanturi seuraa pullon hapon painemuutoksia real-aikaisesti. Vahvistetaan korrelaatio biokemiallisen happekysynnän BOD:n (eli pullossa kuluneen hapon määrän) ja kaasupaineen välillä, ja sen jälkeen biokemiallinen happekysyntä BOD arvo näytetään suoraan.

Perinteinen diluointimenetelmä on hankala ja aikavaativa, ja viiden päivän kulttuuriprosessin aikana vaaditaan erityishenkilö toimimaan valvojana. Vastaavasti Lianhua Technologyn BOD-analyysi on helpompi käyttää ja testausta varten suunniteltu. Kun asetettu kulttuuri-aika (esimerkiksi 5, 7 tai 30 päivää) on päättynyt, testijärjestelmä sammutetaan automaattisesti ja mitaus tulokset tallennetaan. Se voi käsitellä kuusi tai 12 vesi-otetta samanaikaisesti, eikä erityistä valvontaa tarvita testauksen aikana. Se on myös nopeampi kuin diluointimenetelmä. Pyyhkimällä pullia jatkuvasti voidaan tarjota ylimääräistä happea vesinäytteelle ja mahdollistaa bakteerien enemmän yhteyden orgaaniseen aineeseen. Hymyprosessin ja hapen kulutuksen kiihdyttämisen avulla saadaan tulokset nopeammin. Mittojen tuloksia, jotka vastaavat diluointikulttuurimenetelmän tuloksia, voidaan saavuttaa 2–3 päivässä. Nämä mittaus-tulokset voidaan käyttää prosessin hallintaan.

2. Kuinka BOD tuotetaan

BOD tulee pääasiassa vesiin sisältyvästä biologisesti hajoavasta orgaanisesta aineesta. ‌

Biokeeminen hankintakysynti (BOD) viittaa dissoluutio-oxyn määrään, jota mikrobiot kuluttavat biodegradoituvan orgaanisen aineksen hajoamisessa veden kemiallisessa reaktiossa tietyissä olosuhteissa. Tämän orgaanisen aineksen lähteiksi voivat olla esimerkiksi ihmisten ja eläinten jätteet, ruoka- ja teollisuusjätteet jne. Ne hajoavat vedessä mikrobioiden vaikutuksesta, mikä vie pois vedestä dissoluuttiaxyttömyyttä. BOD mitataan yleensä milligrammoina litraa kohti tai ilmaistaan prosentteina tai ppm:inä. Se on tärkeä veslaatujen laadun indikaattori, jota käytetään arvioimaan organisen saastumisen astetta vesistöissä. Jättesvedessä olevien saasteiden suurin osa koostuu orgaanisesta aineksesta, mukaan lukien miljoonat tunnetut lajit ja laskuton määrä tuntemattomia lajeja. BOD ja toinen indikaattori, kemiallinen hankintakysynti (COD), käytetään yhdessä arvioimaan vesistöjen saastumistasoa. BOD keskittyy mitoittamaan mikrobioiden hajoittamaa orgaanista aineksia, kun taas COD sisältää kaikkien muotojen orgaanisen ja anorgaanisen aineksen oxidoinnin. Yhteenvetona voidaan sanoa, että BOD johtuu pääasiassa vedessä olevasta biodegradoituvasta orgaanisesta aineksesta. Nämä orgaaniset ainekset hajoavat vedessä mikrobioiden vaikutuksesta, mikä vaikuttaa vesistön itsepuhdistuskykyyn ja ekologiseen tasapainoon. Biokeeminen hankintakysynti on tärkeä veslaatujen saastumisparametri. Jättesvedessä, jättesveden puhdistamoista virtaavassa veteessä ja saastuneessa vedessä mikrobioiden kasvun ja lisääntymisen käyttämä orgaaninen ainekset edustavat degradoitavien (mikrobioiden käytettävissä olevien) orgaanisten aineksien hiilidioksidiekvivalenttia. Pinta-vesien saasteet kuluttavat dissoluuttiaxyttömyyttä mikrobioiden oxidointiprosessissa. Kulutetun dissoluutio-oxyn määrä kutsutaan biokeemiseksi hankintakysynnäksi, mikä välillä heijastaa vedessä olevan biodegradoituvan orgaanisen aineksen määrää. Se ilmaisee kokonaismaaran dissoluution, jota tarvitaan vedessä olevan orgaanisen aineksen oxidaatiolle ja mikrobioiden biokemiallisen toiminnan avulla tapahtuvalla hajoamisella, jolloin se muuttuu anorganiseksi tai kaasumuotoiseksi. Mitä korkeampi arvo on, sitä enemmän orgaanisia saasteita on vedessä ja sitä vakavampi on saastuminen. Hydrokarburaatteja, proteiineja, öljyjä, liigniä jne., jotka ovat suspendoidussa tai dissoluutiossa kotijätteissä ja teollisuusjätteissä, kuten sokeriteollisuudessa, ruokateollisuudessa, paperiteollisuudessa ja tekstiiliteollisuudessa, ovat kaikki orgaanisia saasteita, jotka hajoavat aerobisten bakterioiden biokemiallisessa toiminnassa. Koska hajoamisprosessissa kulutetaan hankintaa, ne kutsutaan myös aerobisiksi saasteiksi. Jos tällaista saastetta vapautetaan liikaa vesistöön, se aiheuttaa vedessä olevan dissoluution puutteen. Samalla orgaaniset ainekset hajoavat vedessä anaerobisten bakterioiden toimesta, tuottavat haisullisia kaasuja, kuten metania, hapovetyä, merkaptaneja ja ammiakkoa, mikä johtaa vesistön huonoon laatuun ja haisevaan tilanteeseen.

Kaikelle orgaaniselle ainekselle jättevesissä kestää noin 100 päivää kokonaistuhoon ja hajoamiseen. Tunnusajan lyhentämiseksi biologinen syvykysyntymismäärä edustetaan yleensä koeveden syvykysyntymismäärällä 20 °C viiden päivän ajan, mikä tunnetaan nimellä viiden päivän biologinen syvykysyntymismäärä, lyhennelmä BOD5. Kotitalouksien jättevesille se on noin 70 % kokonaistuhosta ja hajoamisesta.

3. BOD:n vaikutukset.

Veden laadun testaus BOD on lyhenne biologiselle syvykysyntymismäärälle, joka on yhteenvetoindeksi veden syvykysyntymisaineista. Liiallinen BOD aiheuttaa pääasiassa seuraavat haitat:

1. Ratkaissun syvyn kulutus vedessä: Liian korkea BOD-sisältö nopeuttaa aerobisten bakterioiden ja eläinten lisääntymisvauhtia, mikä johtaa veden syvyn nopeaan kulutukseen ja vesieläinten kuolemaan.

Veden laadun heikkeneminen: Veden kemottavien mikrobioiden suuri monestuminen vetyy kemotettua happea ja muuttaa orgaanista saastumusta omiksi elinkehokomponenttinsa. Tämä on veden ilmapiirteiden itsepuhduttava ominaisuus. Liian korkea BOD aiheuttaa aerobia bakterien, aerobia protozoan ja aerobia protistien runsaasti monestumisen, joita kuluttavat nopeasti happea, aiheuttavat kalojen ja rapujen kuoleman ja aiheuttavat suuren määrän anaerobia bakterien monestumista.

Vaikuttaa vesien itsepuhduttavaan kykyyn: Vesissä oleva hapeen pitoisuus on tiiviisti sidoksissa vesien itsepuhduttavaan kykyyn. Mitä alhaisempi hapeen pitoisuus on, sitä heikompi on vesien itsepuhduttava kyky.

Tuottaa hajusteita: Liian korkea BOD-taso aiheuttaa hajusteita vesissä, mikä vaikuttaa ei vain vesien laatuun, mutta uhkaa myös ympäristöä ja ihmisten terveyttä.

5. Aiheuttaa punaisen tulven ja yrttiruohon: Liiallinen BOD aiheuttaa vesistöjen eutrofisoitumisen, joka herättää punaista tulvettä ja yrttiruohon, mikä tuhoaa vesistöekosysteemin tasapainoa ja uhkaa ihmisten terveyttä ja juomavedettä.

Siksi liiallinen BOD on erittäin tärkeä veden saastumisen parametri, joka voi epäsuorasti heijastaa veteen pitoisuutta biologisesti hajoavasta orgaanisesta aineesta. Jos BOD:ta liian suurta jätteevettä päästetään luonnonvesistöihin, kuten joille tai valtamerille, se ei ainoastaan aiheuta vesieläinten kuoleman, vaan se myös kertyy ravintoketjuun ja pääsee ihmisruumiiseen, aiheuttaen hitaasti kehittyvää myrkytystä, vaikuttaa hermostoon ja tuhoaa肝脏:n toimintoja. Siksi on tarpeellista hankkia Shenchanghong BOD-mittari mittaukseen. Vain kun testi on läpäisty, voidaan jätteevesi päästää vesistöön.

5. Menetelmiä BOD:n käsittelemiseksi

Onnettomuuden BOK:n (biokemiallinen happekysyntö) liiallisen ongelman käsittelemiseksi on tarpeen käyttää useita menetelmiä, kuten fyysisiä, biologisia ja kemiallisia menetelmiä. Seuraavat ovat joitakin tehokkaita menetelmiä:

1. Fyysinen menetelmä:

A. Esikäsittele puhdistamalla hiukkaset ja hiekka-aineet, yleensä käyttämällä fyysisiä menetelmiä, kuten tasapainottamista, suodattamista tai sentrifugoimista.

B. Suodatus ja tasapainottaminen. Poista jätteen vesistä uppoavia aineita fyysisen suodatuksen ja tasapainottamisen avulla. Nämä uppoavat aineet sisältävät usein korkean BOK:n.

2. Biologinen menetelmä:

A. Biologinen käsittely on yksi keskeisistä vaiheista jättevesien BOK:n poistamiseksi. Se hyödyntää mikrobioiden metabolisoivaa kykyä hajottaa orgaanisia aineita ja vähentää BOK-sisältöä. Yleisiä menetelmiä ovat aktiivinen lamausmenetelmä ja biofilmi-menetelmä.

B. Aktiivinen lamausmenetelmä: Luo soveltuvia ympäristöehdoja sekoittamisen, ilmatakuun ja muiden menetelmien avulla, jotta mikrobit voivat hajottaa orgaanisia aineita.

C. Biofilmi menetelmä: Liitä mikroorganismit kiinteään kuoreeseen, ja hiekka-aine katoaa mikroorganismien toimesta, kun se kulkee kuoren kautta.

D. pH-arvon säätäminen: pH-arvo vaikuttaa jollain tavalla mikroorganismien aktiivisuuteen ja BOD:n poistotulokseen hiekkavedessä, ja sitä on säädettävä erityisen hiekka-veden ominaisuuksien mukaan.

E. Ilmastonnutus kasvattaa hajottuvaa happea: Kasvattamalla happeen tarjontaa parannetaan mikroorganismien aktiivisuutta ja hiekka-veden BOD:n poistotehoja.

F. Jäännössuolatuksen käyttö: Biologisessa käsitteleytyessä syntyy jäännössuola, joka täytyy käsitellä lisää, mukaan lukien anaerobinen suolatus, aerobinen suolatus, vesieneminen, kuivattaminen jne.

3. Kemiaalinen menetelmä:

A. Kemiaalinen oksidointi: Käytä oksidointiainsetta, kuten ozoonia, klooria tai perosulaattia, jotta hiekassa oleva orgaaninen aine oksidoidaan ja BOD vähenee.

B. Flokkaus ja hilloitus: Lisätään flokkaattoreita, jotta uppoavat hiukkaset ja orgaaninen aine muodostuvat suuremmiksi flokkeiksi, jotka poistetaan sitten hilloituksen avulla.

4. Edistynyt käsitustechnologia:

A. Anaerobinen ammonian oksidointitekniikka: Tiettyjen ehdojen alla anaerobiset ammonian oksidointibakteerit poistavat jäävänhappo-nitrogenin pilaavesta veteestä samalla kun vähentävät COD:tä.

B. Rakennettu soutu: Kautta kustannettujen kasvien ja mikrobioiden synergiaa poistetaan saastumatekijöitä, kuten orgaanisia aineita, nitrogeniä ja fosforia.

5. Prosessin optimointi:

A. SBR (Järjestetty sarjakeskittymäprosessi): Parantaa pilaavan veden käsittelyeffektiivisyyttä periodisten vesien täyttämisen, ilmityksen, sedimentoinnin ja vedenvuotteen prosessien avulla.

B. CAST (Kiertävä aktiivinen lama-prosessi): Yhdistää periodisen ilmityksen ja sekoittamisen toiminnan parantaakseen orgaanisten aineiden poistoeffektiivisyyttä.

6. Esikäsittely ja jälkkäsittely:

A. Esikäsittely, kuten rautasivut, hienot sivut ja hiekkaeristimet poistavat suuria orgaanisten aineiden osia ja vähentävät seuraavan biologisen käsittelyn taakkaa.

B. Jälkkäsittely: Biologisen käsittelyn jälkeen BOD vähenee edelleen filtroinnin, adsorption ja muiden menetelmien avulla.

Yhteenvetona voidaan todeta, että käsitellyssä veteessä liian korkean BOD:n ongelman ratkaiseminen vaatii huolellisen harkintakäytännön, joka ottaa huomioon lämpövesin laadun, käsittelyvaatimukset ja taloudelliset ehdot, valitsee sopivat käsittelymenetelmät ja kiinnittää huomiota energiankulutukseen ja päästöihin käsittelyprosessin aikana varmistaakseen, että käsittely täyttää ympäristönsuojelun vaatimukset.

5. BOD-analyysimenetelmä.

BOD:n analyysimenetelmiä ovat pääasiassa viiden päivän inkubaatiomenetelmä, painemittausmenetelmä, mikrobiologinen elektrodimenetelmä, BOD5-menetelmä, BOD20-menetelmä, biosensorimenetelmä, optinen hapettisensorimenetelmä, kemiallinen analyysimenetelmä jne. 1, ‌  Viiden päivän koulutusmenetelmä on yleisesti käytetty BOD-mittausmenetelmä. Se laskee BOD-arvon muuttamalla vesinäytteitä (20 ± 1 °C) olosuhteissa viiden päivän ajan ja määrittämällä vesinäytteen hiilijyvänsisältöjen muutokset ennen ja jälkeen. Se laskee BOD-arvon mitatessa suljetun järjestelmän muutoksia mikrobiologisen metabolismin aiheuttamien sähköisten signaalien muutosten perusteella. Tämä menetelmä on erittäin herkkä ja tarkka. BOD5-menetelmä on yksinkertainen ja taloudellinen, ja sitä käytetään laajalti veslaadun valvonnassa, kun taas BOD20-sääntö mahdollistaa laajemman arvion veden kehon orgaanisen aineen hajoamisesta, ja se sopii tilanteisiin, joissa vaaditaan tarkempaa BOD-arvon arviointia. Sen edut ovat nopea reagoimiskyky, yksinkertainen toiminta ja korkea herkkyyden taso. Kemiallisten reagenteiden reaktio orgaanisen aineen kanssa lasketaan BOD-arvo. Tämä menetelmä vaatii usein pidempää operaatiotaikaa ja monimutkaisempia kokeellisia vaiheita, mutta joissakin erityistapauksissa se on edelleen tehokas tapa määrittää BOD-arvo. Lisäksi eri maat ja alueet saattavat omaksua erilaisia standardeja ja vaatimuksia. Siksi BOD:n suorittaessa on viitattava alueeseen soveltuvien menetelmien ja standardien mukaan varmistaakseen mittausresultaatien tarkkuus ja vertailukelpoisuus.

Lianhua Technologyn biokeeminen syvyysvaatimus (BOD5) -analysaattori on suunniteltu differentiaalipaineen mittojen periaatteella. Se simuloi orgaanisen aineen biologista hajoamista luonnossa. Täydellisessä kulttuuripullossa ilman oxygeni jatkuu korvaamaan otteessa olevan organisen aineen hajoamisen aiheuttaman liuottuneen oxygenin. Organisen aineen hajoamisen aikana syntynyt CO2 poistetaan, mikä johtaa kulttuuripullon ilmanpaineen muutokseen. Kulttuuripullon ilmanpaineen muutoksen havaitsemalla lasketaan otteen biokeeminen syvyysvaatimus (BOD). Laite tarjoaa laajan mittausalueen, suoraviivaisen testauksen alle 4000mg/L, tulosten automaattisen tulostuksen ja valinnaisen mittauskauden 1-30 päivää, sekä yksinkertaisen käyttöön.