connaissance de la demande en oxygène biochimique de l'eau

connaissance de la demande en oxygène biochimique de l'eau

1. définition de l'organisme.

La demande biochimique en oxygène (souvent appelée DBO) fait référence à la quantité d'oxygène dissous consommée dans la réaction biochimique de décomposition de la matière organique biodégradable par les micro-organismes dans l'eau sous certaines conditions. Elle s'exprime en mg/L ou en pourcentage, ppm. C'est un indicateur global reflétant le contenu des polluants organiques dans l'eau. Si le temps d'oxydation biologique est de cinq jours, on l'appelle demande biochimique en oxygène sur cinq jours (DBO5), et il existe également la DBO10 et la DBO20.

La décomposition de la matière organique dans l'eau se déroule en deux étapes. La première étape est la phase d'oxydation du carbone, et la deuxième étape est la phase de nitrification. La quantité d'oxygène consommée lors de la phase d'oxydation du carbone est appelée demande biochimique en oxygène de carbonisation (CDBO).

Les micro-organismes ont besoin de consommer de l'oxygène pour décomposer les composés organiques dans l'eau. Si l'oxygène dissous dans l'eau n'est pas suffisant pour répondre aux besoins des micro-organismes, le plan d'eau est dans un état pollué. Par conséquent, la DBO est un indicateur important qui indique indirectement le degré de pollution organique dans l'eau. Grâce à la mesure de la DBO, nous pouvons comprendre la biodégradabilité des eaux usées et la capacité d'autopurification des plans d'eau. Plus la valeur est élevée, plus il y a de polluants organiques dans l'eau et plus la pollution est sévère.

En général, le processus de dégradation de la matière organique sous le métabolisme des micro-organismes peut être divisé en deux étapes. La première étape est le processus où la matière organique est convertie en CO2, NH3 et H2O. La deuxième étape est le processus de nitrification où l'NH3 est ensuite converti en nitrite et nitrate. Comme l'NH3 est déjà une substance inorganique, la demande biochimique en oxygène des eaux usées fait généralement référence à la quantité d'oxygène nécessaire à la matière organique lors de la réaction biochimique de la première étape. La dégradation de la matière organique par les micro-organismes est liée à la température, et 20°C est généralement utilisée comme température standard pour mesurer la demande biochimique en oxygène. Sous des conditions de mesure avec un apport suffisant en oxygène et un remuage constant, il faut généralement 20 jours pour que la matière organique termine essentiellement le processus d'oxydation et de décomposition de la première étape, soit environ 99%, et la valeur de la DBO après 20 jours est souvent considérée comme la valeur complète de la DBO, c'est-à-dire BOD20. Cependant, 20 jours sont difficiles à réaliser dans le travail pratique. Par conséquent, un temps standard est fixé, généralement de 5 jours, appelé la demande biochimique en oxygène sur cinq jours, notée BOD5. Le BOD5 représente environ 70% du BOD20.

La différence entre DBO et DCO est que la DBO est la demande biochimique en oxygène ; la DCO est la demande chimique en oxygène, qui fait référence à la quantité de tous les polluants (y compris substances organiques et inorganiques) dans l'eau qui peuvent être oxydés par des oxydants forts sous certaines conditions, exprimée en mg/L d'oxygène nécessaire à l'oxydation. Elle peut refléter le degré de pollution de l'eau par les substances réductrices. En général, la DCO des eaux usées est supérieure à la DBO. Cela est dû au fait que l'oxydation est plus complète dans le premier cas. À l'exception de quelques composés organiques volatils, composés organiques aromatiques et quelques alcanes, ils peuvent généralement être oxydés, et il y a également une partie de substances inorganiques ; tandis que la DBO ne concerne que la matière organique qui peut être directement décomposée par les micro-organismes, et est facilement perturbée par les substances toxiques et les bactéries présentes dans l'eau. Le rapport entre la demande biochimique en oxygène et la demande chimique en oxygène peut indiquer combien des polluants organiques dans l'eau sont difficiles pour les micro-organismes à décomposer. Les polluants organiques difficiles à décomposer par les micro-organismes sont plus nocifs pour l'environnement.

La DBO5 d'une rivière générale n'excède pas 2 mg/L. Si elle dépasse 10 mg/L, elle dégagera une odeur fétide. Le standard national de rejet des eaux usées stipule que, à la sortie de l'usine, la concentration permise de la DBO selon le deuxième standard est de 60 mg/L pour les eaux usées, et que la DBO des eaux de surface ne doit pas dépasser 4 mg/L.

La méthode traditionnelle de test de la DBO5 est la méthode de dilution avec inoculation. La méthode spécifique consiste à cultiver pendant 5 jours à 20±1℃, et à mesurer respectivement l'oxygène dissous du prélèvement avant et après culture. La différence entre les deux correspond à la demande en oxygène biochimique sur 5 jours. C'est la méthode actuellement largement utilisée.

L'analyseur de demande biochimique en oxygène (BOD) fourni par Lianhua Technology est conçu sur la base du principe de mesure de la méthode différentielle de pression. L'instrument simule le processus de biodégradation de la matière organique dans la nature : l'oxygène dans l'air au-dessus de la bouteille d'essai réapprovisionne continuellement l'oxygène dissous consommé dans l'eau, le CO2 produit lors de la dégradation de la matière organique est absorbé par l'hydroxyde de sodium dans le bouchon étanche, et le capteur de pression surveille les variations de la pression d'oxygène dans la bouteille d'essai en temps réel. Une corrélation est établie entre la demande biochimique en oxygène BOD (c'est-à-dire la quantité d'oxygène consommée dans la bouteille d'essai) et la pression gazeuse, puis la valeur de la demande biochimique en oxygène BOD est affichée directement.

La méthode traditionnelle de dilution et d'inoculation est fastidieuse et chronophage, et nécessite une supervision constante pendant le processus de culture de cinq jours. En revanche, l'analyseur BOD de Lianhua Technology est facile à utiliser et pratique pour les tests. Lorsque le temps de culture défini (par exemple, 5 jours, 7 jours ou 30 jours) est atteint, le système de test s'éteint automatiquement et enregistre les résultats des mesures. Il peut analyser 6 ou 12 échantillons d'eau simultanément, sans nécessiter la surveillance constante d'une personne pendant les tests. Et il est plus rapide que la méthode de dilution. En maintenant la bouteille en état de remuage continu, on peut fournir un apport supplémentaire en oxygène au prélèvement d'eau et permettre aux bactéries d'avoir plus de contact avec la matière organique. En accélérant le processus de respiration et de consommation d'oxygène, les résultats peuvent être obtenus plus rapidement. Des résultats de mesure équivalents à la méthode de culture par dilution peuvent être obtenus en 2 à 3 jours. Ces résultats de mesure peuvent être utilisés pour le contrôle des processus.

2. Comment la DBO est produite

La DBO provient principalement de la matière organique biodégradable présente dans l'eau.‌

La demande biochimique en oxygène (DBO) fait référence à la quantité d'oxygène dissous consommée dans le processus de réaction biochimique de décomposition de la matière organique biodégradable par les micro-organismes dans l'eau sous certaines conditions. Cette matière organique peut provenir d'excréments humains et animaux, de déchets alimentaires et industriels, etc. Elles sont décomposées dans l'eau par l'action des micro-organismes, ce qui entraîne une consommation d'oxygène dissous dans l'eau. La DBO est généralement mesurée en milligrammes par litre ou exprimée en pourcentage ou en ppm. C'est un indicateur important de la qualité de l'eau utilisé pour évaluer le degré de pollution organique des masses d'eau. La plupart des polluants contenus dans les eaux usées sont des matières organiques, comprenant des dizaines de millions d'espèces connues et innombrables espèces inconnues. La DBO et un autre indicateur, la demande chimique en oxygène (DCO), sont utilisés ensemble pour évaluer l'état de pollution des masses d'eau. La DBO se concentre sur la mesure de la quantité de matière organique pouvant être décomposée par les micro-organismes, tandis que la DCO inclut l'oxydation de toutes les formes de matières organiques et inorganiques. En résumé, la DBO provient principalement de la matière organique biodégradable présente dans l'eau. Ces matières organiques sont décomposées dans l'eau par les micro-organismes, affectant ainsi la capacité d'autopurification et l'équilibre écologique des masses d'eau. La demande biochimique en oxygène est un paramètre important de pollution de la qualité de l'eau. Dans les eaux usées, les effluents des stations d'épuration et les eaux contaminées, la quantité d'oxygène nécessaire aux micro-organismes pour croître et se reproduire en utilisant la matière organique correspond à l'équivalent en oxygène de la matière organique biodégradable (utilisable par les micro-organismes). Les polluants présents dans les eaux de surface consomment l'oxygène dissous lors du processus d'oxydation médiatisé par les micro-organismes. La quantité d'oxygène dissous consommée est appelée demande biochimique en oxygène, ce qui reflète indirectement la quantité de matière organique biodégradable contenue dans l'eau. Elle indique la quantité totale d'oxygène dissous consommée dans l'eau lorsque la matière organique est oxydée et décomposée par l'action biochimique des micro-organismes pour la rendre inorganique ou gazeuse. Plus la valeur est élevée, plus il y a de polluants organiques dans l'eau, et plus la pollution est grave. Les hydrocarbures, protéines, huiles, lignine, etc., présents sous forme suspendue ou dissoute dans les eaux usées domestiques et industrielles, telles que celles issues de l'industrie sucrière, alimentaire, papetière et textile, sont tous des polluants organiques, qui peuvent être décomposés par l'action biochimique de bactéries aérobies. Comme l'oxygène est consommé pendant le processus de décomposition, ils sont également appelés polluants aérobies. Si une trop grande quantité de ce type de polluant est rejetée dans la masse d'eau, cela provoquera une pénurie d'oxygène dissous dans l'eau. En même temps, la matière organique causera une putréfaction par la décomposition des bactéries anaérobies dans l'eau, produisant des gaz nauséabonds tels que le méthane, l'hydrogène sulfuré, les mercaptans et l'ammoniac, entraînant la détérioration et la mauvaise odeur de la masse d'eau.

Il faut environ 100 jours pour que toute la matière organique dans les eaux usées soit complètement oxydée et décomposée. Afin de réduire le temps de détection, la demande biochimique en oxygène est généralement représentée par la consommation d'oxygène de l'échantillon d'eau testé à 20°C en cinq jours, ce qui est appelé la demande biochimique en oxygène sur cinq jours, abrégée BOD5. Pour les eaux usées domestiques, elle est approximativement égale à 70 % de la consommation d'oxygène pour une oxydation et une décomposition complètes.

3. L'impact du BOD.

La détection de la qualité de l'eau, le BOD est l'abréviation de biochemical oxygen demand meter, qui est un indicateur global du contenu des polluants consommateurs d'oxygène dans l'eau. Les dangers d'un BOD excessif se manifestent principalement sous les aspects suivants :

1. Consommation de l'oxygène dissous dans l'eau : Un contenu de BOD excessif accélérera le taux de reproduction des bactéries et des organismes aérobies, entraînant une rapide consommation de l'oxygène dans l'eau, ce qui provoque ainsi la mort des organismes aquatiques.

La dégradation de la qualité de l'eau : La reproduction d'un grand nombre de micro-organismes consommateurs d'oxygène dans le milieu aquatique consomme l'oxygène dissous et transforme la pollution organique en composants de leur propre vie. C'est la caractéristique d'autopurification du milieu aquatique. Un BOD trop élevé entraînera la multiplication massive des bactéries, protozoaires et protophytes aérobies, qui consommeront rapidement l'oxygène, provoquant la mort des poissons et crevettes, ainsi que la prolifération massive des bactéries anaérobies.

Influencer la capacité d'autopurification des masses d'eau : Le contenu en oxygène dissous dans les masses d'eau est étroitement lié à leur capacité d'autopurification. Plus le taux d'oxygène dissous est faible, plus la capacité d'autopurification des masses d'eau est réduite.

Production d'odeurs : Un contenu en BOD trop élevé provoque des odeurs dans les masses d'eau, ce qui affecte non seulement la qualité de l'eau, mais menace également l'environnement environnant et la santé humaine.

5. Causer de marées rouges et d'explosions d'algues : une DBO excessive entraînera l'eutrophisation des masses d'eau, déclenchant des marées rouges et des explosions d'algues, ce qui détruira l'équilibre écologique aquatique et menacera la santé humaine ainsi que l'eau potable.

Par conséquent, une DBO excessive est un paramètre très important de la pollution de l'eau, qui peut indirectement refléter le contenu en matières organiques biodégradables dans l'eau. Si des eaux usées avec une DBO excessive sont rejetées dans les masses d'eau naturelles comme les rivières et les océans, cela ne seulement provoquer la mort des organismes dans l'eau, mais aussi s'accumuler dans la chaîne alimentaire et entrer dans le corps humain, causant un empoisonnement chronique, affectant le système nerveux et détruisant la fonction du foie. Par conséquent, il est nécessaire d'acheter un mesureur de DBO Shenchanghong pour effectuer des mesures. Seules les eaux usées ayant passé les tests peuvent être rejetées dans le milieu aquatique.

5. Méthodes de traitement de la DBO

Pour traiter le problème de BOD (demande biochimique en oxygène) excessive dans l'eau, il est nécessaire d'utiliser une variété de méthodes telles que les méthodes physiques, biologiques et chimiques. Voici quelques méthodes efficaces :

1. Méthode physique :

A. Prétraitez les eaux usées pour enlever les matières suspendues et les sédiments, généralement en utilisant des méthodes physiques comme la décantation, la filtration ou la centrifugation.

B. Filtrage et décantation. Enlever les matières suspendues dans les eaux usées par un filtrage et une décantation physiques. Ces matières contiennent souvent un BOD élevé.

2. Méthode biologique :

A. Le traitement biologique est l'une des étapes clés pour enlever le BOD dans les eaux usées. Il utilise la capacité métabolique des micro-organismes à décomposer la matière organique et réduire le contenu en BOD. Les méthodes courantes incluent la méthode de boues activées et la méthode de biofilm.

B. Méthode de boues activées : Créer des conditions environnementales appropriées grâce au brassage, à l'aération et autres méthodes pour permettre aux micro-organismes de décomposer la matière organique.

C. Méthode de biofilm : Fixer les micro-organismes sur une membrane fixe, et la matière organique dans les eaux usées est éliminée par les micro-organismes lorsqu'elle passe à travers la membrane.

D. Ajustement de la valeur pH : La valeur pH dans les eaux usées a une certaine influence sur l'activité des micro-organismes et l'efficacité de suppression du DBO, et doit être ajustée en fonction des caractéristiques des eaux usées spécifiques.

E. Aération pour augmenter l'oxygène dissous : En augmentant l'apport en oxygène, on améliore l'activité des micro-organismes et l'efficacité de suppression du DBO dans les eaux usées.

F. Traitement des boues résiduelles : Pendant le processus de traitement biologique, les boues produites doivent être traitées davantage, y compris la digestion anaérobie, la digestion aérobie, la déshydratation, le séchage, etc.

3. Méthode chimique :

A. Oxidation chimique : Utiliser des oxydants tels que l'ozone, le chlore ou le persulfate pour oxyder la matière organique dans les eaux usées et réduire le DBO.

B. Floculation et flottation : Ajouter des floculants pour faire condenser les particules en suspension et la matière organique en flocons plus grands, puis les éliminer par flottation.

4. Technologie de traitement avancée :

A. Technologie d'oxydation anaérobie de l'ammoniac : Utiliser des bactéries d'oxydation anaérobie de l'ammoniac pour éliminer l'azote ammoniacal dans les eaux usées et réduire simultanément le DBO.

B. Système de zones humides construites : Par l'effet synergique des plantes et des micro-organismes dans les zones humides construites, éliminer les polluants tels que la matière organique, l'azote et le phosphore.

5. Optimisation du procédé :

A. SBR (Sequencing Batch Activated Sludge Process) : Améliorer l'efficacité du traitement des eaux usées grâce aux processus périodiques de remplissage, d'aération, de décantation et de vidange.

B. CAST (Circulating Activated Sludge Process) : Combine l'opération périodique de l'aération et de l'agitation pour améliorer l'efficacité de l'élimination de la matière organique.

6. Prétraitement et post-traitement :

A. Un prétraitement tel que des grilles grossières, des grilles fines et des chambres à sable enlève les grandes particules de matière organique et réduit la charge du traitement biologique ultérieur.

B. Post-traitement : Après le traitement biologique, la DBO est encore réduite par filtration, adsorption et d'autres méthodes.

En résumé, le problème de DBO excessive dans l'eau traitée doit prendre en compte de manière globale des facteurs tels que la nature des eaux usées, les exigences de traitement et les conditions économiques, choisir des méthodes de traitement appropriées, et prêter attention à la consommation d'énergie et aux émissions lors du processus de traitement pour s'assurer que celui-ci respecte les exigences environnementales.

5. Méthode d'analyse de la DBO.

Les méthodes d'analyse de la DBO incluent principalement la méthode d'incubation sur cinq jours, la méthode de mesure de pression, la méthode d'électrode microbienne, la méthode DBO5, la méthode DBO20, la méthode de biosenseur, la méthode de capteur optique à oxygène, la méthode d'analyse chimique, etc. 1,‌ La méthode de formation de cinq jours est une méthode de mesure de la DBO couramment utilisée. Elle calcule la valeur de la DBO en modifiant les échantillons d'eau pendant 5 jours dans des conditions de (20 ± 1 °C), puis en déterminant les variations du contenu en oxygène dans l'échantillon d'eau avant et après. Il s'agit de calculer la valeur de la DBO en mesurant les changements dans un système fermé en mesurant les changements dans un système fermé. Les variations des signaux électriques causées par les activités métaboliques microbiennes sont utilisées pour déterminer la valeur de la DBO. Cette méthode présente une grande sensibilité et précision. La méthode DBO5 est simple et économique, et est largement utilisée dans le domaine du contrôle de la qualité de l'eau, tandis que la règle DBO20 peut évaluer de manière plus complète la dégradation des matières organiques dans le corps d'eau, et convient aux situations nécessitant une évaluation plus précise de la DBO. Elle présente des avantages tels qu'une réponse rapide, une manipulation simple et une haute sensibilité. La réaction entre les réactifs chimiques et les matières organiques est calculée pour déterminer la valeur de la DBO. Cette méthode nécessite généralement un temps d'opération plus long et des étapes expérimentales complexes, mais dans certains cas spécifiques, elle reste une méthode efficace pour déterminer la valeur de la DBO. De plus, différents pays et régions peuvent avoir des normes et exigences différentes. Par conséquent, lors de la réalisation de la DBO, il est nécessaire de se référer aux méthodes et normes pertinentes applicables à la zone pour garantir la précision et la comparabilité des résultats de mesure.

L'analyseur de demande biochimique en oxygène (BOD5) de Lianhua Technology est conçu sur la base du principe de mesure de la différence de pression. Il simule le processus de biodégradation de la matière organique dans la nature. Dans une bouteille de culture scellée, l'oxygène dans l'air au-dessus de la bouteille de culture réapprovisionne continuellement l'oxygène dissous consommé par la décomposition de la matière organique dans l'échantillon. Le CO2 produit lors de la dégradation de la matière organique est éliminé, ce qui provoque une variation de la pression de l'air dans la bouteille de culture. En détectant la variation de la pression de l'air dans la bouteille de culture, la valeur de la demande biochimique en oxygène (BOD) de l'échantillon est calculée. Gamme de détection large, test direct jusqu'à 4000 mg/L, impression automatique des résultats, cycle de mesure optionnel de 1 à 30 jours, manipulation simple.