Veden biokemiallisen hapenkulutuksen tuntemus

Veden biokemiallisen hapenkulutuksen tuntemus

1. BOD:n määritelmä.

Biokemiallinen hapenkulutus (jota usein kutsutaan BOD: ksi) viittaa liuenneen hapen määrään, joka kulutetaan biohajoavaa orgaanista ainetta vedessä hajottavien mikro-organismien biokemiallisessa reaktiossa tietyissä olosuhteissa. Se ilmaistaan mg/l tai prosentteina, ppm. Se on kattava indikaattori, joka heijastaa orgaanisten epäpuhtauksien pitoisuutta vedessä. Jos biologinen hapetusaika on viisi päivää, sitä kutsutaan viiden päivän biokemialliseksi hapenkulutukseksi (BOD5), ja vastaavasti on BOD10 ja BOD20.

Orgaanisen aineen hajoaminen vedessä suoritetaan kahdessa vaiheessa. Ensimmäinen vaihe on hiilen hapetusvaihe ja toinen vaihe on nitrifikaatiovaihe. Hiilen hapetusvaiheessa kulutetun hapettumisen määrää kutsutaan karbonisaatiobiokemialliseksi hapenkulutukseksi (CBOD).

Mikro-organismien on kulutettava happea hajottaessaan orgaanisia yhdisteitä vedessä. Jos veteen liuennut happi ei riitä mikro-organismien tarpeisiin, vesistö on saastuneessa tilassa. Siksi BOD on tärkeä indikaattori, joka osoittaa epäsuorasti veden orgaanisen pilaantumisen asteen. BOD: n määrittämisen avulla voimme ymmärtää jäteveden biologisen hajoavuuden ja vesistöjen itsepuhdistuskyvyn. Mitä korkeampi arvo, sitä enemmän orgaanisia epäpuhtauksia vedessä on ja sitä vakavampi pilaantuminen.

Yleensä orgaanisen aineen hajoamisprosessi mikro-organismien aineenvaihdunnassa voidaan jakaa kahteen vaiheeseen. Ensimmäinen vaihe on prosessi, jossa orgaaninen aine muunnetaan CO2: ksi, NH3: ksi ja H2O: ksi. Toinen vaihe on NH3: n nitrifikaatioprosessi, joka muunnetaan edelleen nitriitiksi ja nitraatiksi. Koska NH3 on jo epäorgaaninen aine, jäteveden biokemiallinen hapenkulutus viittaa yleensä vain orgaanisen aineen tarvitsemaan hapen määrään vaiheen biokemiallisessa reaktiossa. Mikro-organismien aiheuttama orgaanisen aineen hajoaminen liittyy lämpötilaan, ja 20 °C:ta käytetään yleensä standardilämpötilana biokemiallisen hapenkulutuksen mittaamiseen. Riittävän hapen ja jatkuvan sekoittamisen mittausolosuhteissa kestää yleensä 20 päivää, ennen kuin orgaaninen aines periaatteessa suorittaa vaiheen hapetuksen hajoamisprosessin, noin 99%, ja 20 päivän BOD-arvoa pidetään usein täydellisenä BOD-arvona eli BOD20. 20 päivää on kuitenkin vaikea saavuttaa varsinaisessa työssä. Siksi määrätään normaaliaika, yleensä 5 päivää, jota kutsutaan viiden päivän biokemialliseksi hapenkulutukseksi, joka kirjataan BOD5: ksi. BOD5 on noin 70 % BOD20:stä.

BOD: n ja COD: n välinen ero on se, että BOD on biokemiallinen hapenkulutus; COD on kemiallinen hapenkulutus, joka viittaa kaikkien vedessä olevien epäpuhtauksien (mukaan lukien orgaaniset ja epäorgaaniset aineet) määrään, jonka voimakkaat hapettimet voivat hapettaa tietyissä olosuhteissa, ilmaistuna mg / l hapettumiseen tarvittavaa happea. Se voi heijastaa veden pilaantumisen astetta vähentämällä aineita. Yleisesti ottaen jäteveden COD on suurempi kuin BOD. Tämä johtuu siitä, että entinen hapetetaan perusteellisemmin. Muutamia haihtuvia orgaanisia yhdisteitä, aromaattisia orgaanisia yhdisteitä ja muutamia alkaaneja lukuun ottamatta ne voidaan yleensä hapettaa, ja siellä on myös osa epäorgaanisten aineiden määrästä; kun taas BOD viittaa vain orgaaniseen aineeseen, jonka mikro-organismit voivat hajottaa suoraan ja jota myrkylliset aineet ja bakteerit häiritsevät helposti vedessä. Biokemiallisen hapenkulutuksen suhde kemialliseen hapenkulutukseen voi osoittaa, kuinka paljon veden orgaanisia epäpuhtauksia mikro-organismien on vaikea hajottaa. Orgaaniset epäpuhtaudet, joita mikro-organismien on vaikea hajota, ovat haitallisempia ympäristölle.

Yleisen joen BOD5 ei ylitä 2 mg/l. Jos se on yli 10 mg / l, siitä tulee epämiellyttävä haju. Maani kattavassa jätevesipäästöstandardissa määrätään, että tehtaan ulostulossa jäteveden BOD-sekundääristandardin sallittu pitoisuus on 60 mg/l ja pintaveden BOD saa olla enintään 4 mg/l.

BOD5:n perinteinen testimenetelmä on inokulaatiolaimennusmenetelmä. Erityinen menetelmä on viljellä 5 päivää 20±1 °C:ssa ja mitata näytteen liuennut happi ennen viljelyä ja sen jälkeen. Näiden kahden välinen ero on biokemiallinen hapenkulutus 5 päivän ajan. Tämä on tällä hetkellä laajalti käytetty menetelmä.

Lianhua Technologyn toimittama biokemiallinen hapenkulutusanalysaattori (BOD) on suunniteltu paine-eromenetelmän mittausperiaatteen perusteella. Laite simuloi orgaanisen aineen biohajoamisprosessia luonnossa: testipullon yläpuolella oleva ilmassa oleva happi täydentää jatkuvasti vedessä kulutettua liuennutta happea, orgaanisen aineen hajoamisen aikana syntyvä CO2 absorboituu tiivistekannessa olevaan natriumhydroksidiin ja paineanturi valvoo testipullon hapenpaineen muutoksia milloin tahansa. Biokemiallisen hapenkulutuksen BOD (eli testipullossa kulutetun hapen määrän) ja kaasunpaineen välillä on korrelaatio, minkä jälkeen biokemiallinen hapenkulutuksen BOD-arvo näytetään suoraan.

Perinteinen laimennusinokulaatiomenetelmä on hankala ja aikaa vievä, ja omistautuneen henkilön on valvottava viiden päivän viljelyprosessin aikana. Vertailun vuoksi Lianhua Technologyn BOD-analysaattori on helppokäyttöinen ja kätevä testata. Kun asetettu viljelyaika (kuten 5 päivää, 7 päivää tai 30 päivää) saavutetaan, testijärjestelmä sammuu automaattisesti ja tallentaa mittaustulokset. Se voi tehdä 6 tai 12 vesinäytettä samanaikaisesti, eikä erityistä henkilöä tarvita katsomaan testin aikana. Ja se on nopeampi kuin laimennusmenetelmä. Pullon pitäminen jatkuvassa sekoittamisessa voi tarjota lisähappea vesinäytteelle ja antaa bakteereille enemmän kosketusta orgaaniseen aineeseen. Nopeuttamalla hengitystä ja hapenkulutusta tulokset voidaan saada nopeammin. Laimennusviljelymenetelmää vastaavat mittaustulokset voidaan saada 2–3 päivässä. Näitä mittaustuloksia voidaan käyttää prosessinohjaukseen.

 

2. Miten BOD tuotetaan

BOD on pääasiassa peräisin veden biohajoavasta orgaanisesta aineksesta.‌

Biokemiallisella hapenkulutuksella (BOD) tarkoitetaan liuenneen hapen määrää, joka kulutetaan biohajoavaa orgaanista ainetta vedessä tietyissä olosuhteissa hajottavien mikro-organismien biokemiallisessa reaktioprosessissa. Nämä orgaaniset aineet voivat olla ihmisten ja eläinten ulosteita, ruoka- ja teollisuusjätteitä jne. Ne hajoavat vedessä mikro-organismien vaikutuksesta, jolloin ne kuluttavat liuennutta happea vedessä. BOD mitataan yleensä milligrammoina litrassa tai ilmaistaan prosentteina tai ppm. Se on tärkeä veden laadun indikaattori, jota käytetään arvioimaan orgaanisen pilaantumisen astetta vesistöissä. Useimmat jäteveden epäpuhtaudet ovat orgaanista ainesta, mukaan lukien kymmeniä miljoonia tunnettuja lajeja ja lukemattomia tuntemattomia lajeja. BOD:tä ja toista indikaattoria, kemiallista hapenkulutusta (COD), käytetään yhdessä vesistöjen pilaantumistilanteen arvioinnissa. BOD keskittyy mittaamaan orgaanisen aineen määrää, jonka mikro-organismit voivat hajottaa, kun taas COD sisältää kaikenlaisen orgaanisen ja epäorgaanisen aineen hapettumisen. Yhteenvetona voidaan todeta, että BOD on pääasiassa peräisin veden biohajoavasta orgaanisesta aineesta. Mikro-organismit hajottavat nämä orgaaniset aineet vedessä, mikä vaikuttaa vesistöjen itsepuhdistuskykyyn ja ekologiseen tasapainoon. Biokemiallinen hapenkulutus on tärkeä veden laadun pilaantumisparametri. Jätevedessä, jätevedenpuhdistamojen jätevesissä ja saastuneessa vedessä hapen määrä, jonka mikro-organismit tarvitsevat kasvaakseen ja lisääntyäkseen orgaanisen aineksen avulla, on hajoavan (mikro-organismin käyttökelpoisen) orgaanisen aineen happiekvivalentti. Pintaveden epäpuhtaudet kuluttavat liuennutta happea mikro-organismien välittämässä hapettumisprosessissa. Kulutetun liuenneen hapen määrää kutsutaan biokemialliseksi hapenkulutukseksi, joka epäsuorasti heijastaa biohajoavan orgaanisen aineen määrää vedessä. Se osoittaa vedessä kulutetun liuenneen hapen kokonaismäärän, kun vedessä oleva orgaaninen aine hapetetaan ja hajoaa mikro-organismien biokemiallisella vaikutuksella, jolloin siitä tulee epäorgaaninen tai kaasumainen. Mitä korkeampi arvo, sitä enemmän orgaanisia epäpuhtauksia vedessä on ja sitä vakavampi pilaantuminen. Hiilivedyt, proteiinit, öljyt, ligniini jne., Jotka esiintyvät suspendoituneessa tai liuenneessa tilassa kotitalouksien jätevedessä ja teollisuuden jätevedessä, kuten sokeri, ruoka, paperinvalmistus ja kuitu, ovat kaikki orgaanisia epäpuhtauksia, jotka voidaan hajottaa aerobisten bakteerien biokemiallisella vaikutuksella. Koska happea kulutetaan hajoamisprosessin aikana, niitä kutsutaan myös aerobisiksi epäpuhtauksiksi. Jos liikaa tällaista epäpuhtautta päästetään vesistöön, se aiheuttaa liuenneen hapen puutteen vedessä. Samaan aikaan orgaaninen aine aiheuttaa korruptiota hajottamalla anaerobisia bakteereja vedessä, tuottaen pahanhajuisia kaasuja, kuten metaania, rikkivetyä, merkaptaania ja ammoniakkia, aiheuttaen vesistön huononemisen ja haisemisen.

Kestää noin 100 päivää, ennen kuin kaikki jäteveden orgaaniset aineet hapettuvat ja hajoavat kokonaan. Havaitsemisajan lyhentämiseksi biokemiallista hapenkulutusta edustaa yleensä testatun vesinäytteen hapenkulutus 20 °C:ssa viiden päivän kuluessa, jota kutsutaan viiden päivän biokemialliseksi hapenkulutukseksi, jota kutsutaan nimellä BOD5. Kotitalouksien jäteveden osalta se on noin 70% hapenkulutuksesta täydelliseen hapettumiseen ja hajoamiseen.

 

3. BOD:n vaikutus.

Veden laadun havaitseminen BOD on lyhenne biokemiallisesta hapenkulutusmittarista, joka on kattava indikaattori happea kuluttavien epäpuhtauksien pitoisuudesta vedessä. Liiallisen BOD: n vaarat ilmenevät pääasiassa seuraavista näkökohdista:

 

1. Liuenneen hapen kulutus vedessä: Liiallinen BOD-pitoisuus nopeuttaa aerobisten bakteerien ja aerobisten organismien lisääntymisnopeutta, mikä aiheuttaa veden hapen nopean kulutuksen, mikä johtaa vesieliöiden kuolemaan.

2. Veden laadun heikkeneminen: Suuren määrän happea kuluttavien mikro-organismien lisääntyminen vesistössä kuluttaa liuennutta happea ja syntetisoi orgaanisen pilaantumisen omiin elämänkomponentteihinsa. Tämä on vesistölle ominainen itsepuhdistus. Liian korkea BOD aiheuttaa aerobisten bakteerien, aerobisten alkueläinten ja aerobisten alkueläinten lisääntymisen suurina määrinä, kuluttaa nopeasti happea, aiheuttaa kalojen ja katkarapujen kuoleman ja aiheuttaa suuren määrän anaerobisia bakteereja lisääntymään.

3. Vaikuttaa vesistöjen itsepuhdistuskykyyn: Liuenneen hapen pitoisuus vesistöissä liittyy läheisesti vesistöjen itsepuhdistuskykyyn. Mitä pienempi liuenneen hapen pitoisuus, sitä heikompi on vesistöjen itsepuhdistuskyky.

4. Tuota hajua: Liian korkea BOD-pitoisuus aiheuttaa hajua vesistöissä, mikä ei vaikuta vain veden laatuun, vaan uhkaa myös ympäröivää ympäristöä ja ihmisten terveyttä.

5. Aiheuttaa punaista vuorovettä ja leväkukintoja: Liiallinen BOD aiheuttaa vesistöjen rehevöitymistä, laukaisee punaisen vuoroveden ja leväkukinnan, mikä tuhoaa vesiympäristön ekologisen tasapainon ja uhkaa ihmisten terveyttä ja juomavettä.

 

Siksi liiallinen BOD on erittäin tärkeä veden pilaantumista koskeva parametri, joka voi epäsuorasti heijastaa biohajoavan orgaanisen aineksen pitoisuutta vedessä. Jos jätevesi, jossa on liiallinen BOD, johdetaan luonnollisiin vesistöihin, kuten jokiin ja valtameriin, se ei ainoastaan aiheuta organismien kuolemaa vedessä, vaan myös kerääntyy elintarvikeketjuun ja pääsee ihmiskehoon aiheuttaen kroonista myrkytystä, joka vaikuttaa hermostoon ja tuhoaa maksan toiminnan. Siksi on tarpeen ostaa Shenchanghong BOD -mittari mittausta varten. Vasta testin suorittamisen jälkeen jätevesi voidaan päästää vesistöön.

 

5. BOD:n hoitomenetelmät

Veden liiallisen BOD: n (biokemiallinen hapenkulutus) ongelman hoitamiseksi on käytettävä erilaisia menetelmiä, kuten fysikaalisia, biologisia ja kemiallisia menetelmiä. Seuraavassa on joitain tehokkaita menetelmiä:

 

1. Fysikaalinen menetelmä:

 

A. Jäteveden esikäsittely suspendoituneiden kiintoaineiden ja sedimenttien poistamiseksi yleensä fysikaalisilla menetelmillä, kuten sedimentoinnilla, suodatuksella tai sentrifugoinnilla.

 

B. Seulonta ja sedimentaatio. Poista suspendoituneet kiintoaineet jätevedestä fyysisen seulonnan ja sedimentoinnin avulla. Nämä kiinteät aineet sisältävät yleensä korkeaa BOD: ta.

 

2. Biologinen menetelmä:

 

A. Biologinen käsittely on yksi tärkeimmistä vaiheista BOD:n poistamiseksi jätevedestä. Se käyttää mikro-organismien metabolista kapasiteettia orgaanisen aineen hajottamiseen ja BOD-pitoisuuden vähentämiseen. Yleisiä menetelmiä ovat aktiivilietemenetelmä ja biofilmimenetelmä.

 

B. Aktiivilietemenetelmä: Luo sopivat ympäristöolosuhteet sekoittamalla, ilmastamalla ja muilla menetelmillä, jotta mikro-organismit voivat hajottaa orgaanista ainetta.

 

C. Biofilmimenetelmä: Mikro-organismit kiinnitetään kiinteään kalvoon, ja mikro-organismit poistavat jäteveden orgaanisen aineen, kun se kulkee kalvon läpi.

D. Säädä pH-arvoa: jäteveden pH-arvolla on tietty vaikutus mikro-organismien aktiivisuuteen ja BOD:n poistovaikutukseen, ja sitä on mukautettava tietyn jäteveden ominaisuuksien mukaan.

E. Ilmastus liuenneen hapen lisäämiseksi: Lisäämällä hapen syöttöä parannetaan mikro-organismien aktiivisuutta ja BOD: n poistotehokkuutta jätevedessä.

F. Jäännöslietteen käsittely: Biologisen käsittelyprosessin aikana syntyvä liete on käsiteltävä edelleen, mukaan lukien anaerobinen mädätys, aerobinen mädätys, dehydratointi, kuivaus jne.

3. Kemiallinen menetelmä:

A. Kemiallinen hapetus: Käytä hapettimia, kuten otsonia, klooria tai persulfaattia, hapettamaan jäteveden orgaanista ainetta ja vähentämään BOD: tä.

B. Flokkulaatio ja vaahdotus: Lisää flokkulantteja, jotta suspendoituneet hiukkaset ja orgaaninen aines tiivistyvät suuremmiksi flokeiksi, ja poista ne sitten vaahdottamalla.

4. Kehittynyt käsittelytekniikka:

A. Anaerobinen ammoniakin hapetustekniikka: Tietyissä olosuhteissa anaerobisia ammoniakin hapetusbakteereja käytetään ammoniakkitypen poistamiseen jätevedestä ja BOD: n vähentämiseen samanaikaisesti.

B. Rakennettu kosteikkojärjestelmä: Kasvien ja mikro-organismien synergistisen vaikutuksen avulla rakennetuilla kosteikoilla poistetaan epäpuhtaudet, kuten orgaaninen aines, typpi ja fosfori.

5. Prosessin optimointi:

A. SBR (sekvensointierän aktiivilieteprosessi): Paranna jäteveden käsittelyn tehokkuutta säännöllisillä veden täyttö-, ilmastus-, sedimentointi- ja tyhjennysprosesseilla.

B. CAST (kiertävä aktiivilieteprosessi): Yhdistää ilmastuksen ja sekoittamisen säännöllisen toiminnan orgaanisen aineksen poistotehokkuuden parantamiseksi.

6. Esikäsittely ja jälkikäsittely:

A. Esikäsittely, kuten karkeat seulat, hienot seulat ja hiekkakammiot, poistaa suuria orgaanisen aineksen hiukkasia ja vähentää myöhemmän biologisen käsittelyn taakkaa.

B. Jälkikäsittely: Biologisen käsittelyn jälkeen BOD:tä pelkistetään edelleen suodattamalla, adsorptiolla ja muilla menetelmillä.

Yhteenvetona voidaan todeta, että käsitellyn veden liiallisen BOD:n ongelmassa on otettava kattavasti huomioon sellaiset tekijät kuin jäteveden luonne, käsittelyvaatimukset ja taloudelliset olosuhteet, valittava sopivat käsittelymenetelmät ja kiinnitettävä huomiota energiankulutukseen ja päästöihin käsittelyprosessin aikana sen varmistamiseksi, että käsittelyprosessi täyttää ympäristönsuojeluvaatimukset.

5. BOD-analyysimenetelmä.

BOD: n analyysimenetelmiin kuuluvat pääasiassa viiden päivän viljelymenetelmä, paineen mittausmenetelmä, mikrobielektrodimenetelmä, BOD5-menetelmä, BOD20-menetelmä, bioanturimenetelmä, optinen happianturimenetelmä, kemiallinen analyysimenetelmä jne. 1,‌ Viiden päivän koulutusmenetelmä on yleisesti käytetty BOD-mittausmenetelmä. Se laskee BOD-arvon muuttamalla vesinäytteitä (20 ± 1 °C) olosuhteissa 5 päivän ajan ja määrittämällä sitten vesinäytteen happipitoisuuden muutokset ennen vesinäytettä ja sen jälkeen. Se on BOD-arvon laskeminen mittaamalla suljetussa järjestelmässä tapahtuneita muutoksia mittaamalla suljetussa järjestelmässä tapahtuneita muutoksia. Mikrobien aineenvaihdunnan aiheuttamat sähköisen signaalin muutokset BOD-arvon määrittämiseksi. Tällä menetelmällä on suuri herkkyys ja tarkkuus. BOD5-menetelmä on yksinkertainen ja taloudellinen, ja sitä käytetään laajalti veden laadun seurannassa, kun taas BOD20-säännöllä voidaan arvioida kattavammin orgaanisen aineksen hajoamista vesistössä, ja se soveltuu tilanteisiin, joissa tarvitaan BOD: n tarkempaa arviointia. Nopean vasteen, yksinkertaisen käytön ja suuren herkkyyden edut ovat etuna. Kemiallisten reagenssien ja orgaanisen aineen välinen reaktio lasketaan BOD-arvon laskemiseksi. Tämä menetelmä vaatii yleensä pidemmän käyttöajan ja monimutkaiset kokeelliset vaiheet, mutta joissakin erityistapauksissa se on silti tehokas menetelmä BOD-arvon määrittämiseksi. Lisäksi eri mailla ja alueilla voi olla erilaisia standardeja ja vaatimuksia. Sen vuoksi BOD:tä suoritettaessa on tarpeen viitata alueeseen sovellettaviin asiaankuuluviin menetelmiin ja standardeihin mittaustulosten tarkkuuden ja vertailukelpoisuuden varmistamiseksi.

 

Lianhua Technologyn biokemiallinen hapenkulutusanalysaattori (BOD5) on suunniteltu paine-eron mittausperiaatteen pohjalta. Se simuloi orgaanisen aineen biohajoamisprosessia luonnossa. Suljetussa viljelypullossa viljelypullon yläpuolella olevassa ilmassa oleva happi täydentää jatkuvasti näytteen orgaanisen aineksen hajoamisen kuluttamaa liuennutta happea. Orgaanisen aineksen hajoamisen aikana syntyvä CO2 poistetaan, mikä aiheuttaa ilmanpaineen muuttumisen viljelypullossa. Havaitsemalla ilmanpaineen muutos viljelypullossa lasketaan näytteen biokemiallinen hapenkulutusarvo (BOD). Laaja tunnistusalue, suora testaus alle 4000 mg/l, tulosten automaattinen tulostus, valinnainen 1-30 päivän mittaussykli, yksinkertainen käyttö.