Connaissance de la demande biochimique en oxygène de l’eau

Connaissance de la demande biochimique en oxygène de l’eau

1. Définition du BOD.

La demande biochimique en oxygène (souvent appelée DBO) fait référence à la quantité d’oxygène dissous consommée lors de la réaction biochimique des micro-organismes décomposant la matière organique biodégradable dans l’eau dans certaines conditions. Il est exprimé en mg/L ou en pourcentage, ppm. Il s’agit d’un indicateur complet reflétant la teneur en polluants organiques de l’eau. Si le temps d’oxydation biologique est de cinq jours, on parle de demande biochimique en oxygène (DBO5) sur cinq jours, et il y a donc des DBO10 et 20.

La décomposition de la matière organique dans l’eau s’effectue en deux étapes. La première étape est l’étape d’oxydation du carbone, et la deuxième étape est l’étape de nitrification. La quantité d’oxydation consommée au stade de l’oxydation du carbone est appelée demande biochimique en oxygène de carbonatation (CBOD).

Les micro-organismes ont besoin de consommer de l’oxygène lorsqu’ils décomposent les composés organiques de 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 de l’eau. Grâce à la détermination de la DBO, nous pouvons comprendre la biodégradabilité des eaux usées et la capacité d’auto-épuration des masses d’eau. Plus la valeur est élevée, plus il y a de polluants organiques dans l’eau et plus la pollution est grave.

Généralement, 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 de conversion de la matière organique en CO2, NH3 et H2O. La deuxième étape est le processus de nitrification du NH3 converti en nitrite et en nitrate. Étant donné que le NH3 est déjà une substance inorganique, la demande biochimique en oxygène des eaux usées ne se réfère généralement qu’à la quantité d’oxygène requise par la matière organique au stade de la réaction biochimique. 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. Dans des conditions de mesure d’oxygène suffisant et d’agitation constante, il faut généralement 20 jours à la matière organique pour terminer le processus de décomposition par oxydation, soit environ 99 %, et la valeur DBO sur 20 jours est souvent considérée comme la valeur DBO complète, c’est-à-dire DBO20. Cependant, 20 jours sont difficiles à atteindre dans le travail réel. Par conséquent, un temps standard est stipulé, généralement 5 jours, qui est appelé la demande biochimique en oxygène sur cinq jours, enregistrée comme DBO5. La DBO5 représente environ 70 % de la DBO20.

La différence entre la DBO et la DCO est que la DBO est une demande biochimique en oxygène ; La DCO est la demande chimique en oxygène, qui fait référence à la quantité de tous les polluants (y compris les substances organiques et inorganiques) dans l’eau qui peuvent être oxydés par des oxydants forts dans certaines conditions, exprimée en mg/L d’oxygène nécessaire à l’oxydation. Il peut refléter le degré de pollution de l’eau en réduisant les substances. D’une manière générale, la DCO des eaux usées est supérieure à la DBO. En effet, le premier est oxydé plus complètement. À l’exception de quelques composés organiques volatils, de composés organiques aromatiques et de quelques alcanes, ils peuvent généralement être oxydés, et il y a aussi une partie de la quantité de substances inorganiques ; tandis que la DBO ne fait référence qu’à la matière organique qui peut être directement décomposée par des micro-organismes et qui est facilement interférée par des substances toxiques et des bactéries dans l’eau. Le rapport entre la demande biochimique en oxygène et la demande chimique en oxygène peut indiquer la quantité de polluants organiques dans l’eau qui est difficile à décomposer pour les micro-organismes. Les polluants organiques qui sont difficiles à décomposer pour les micro-organismes sont plus nocifs pour l’environnement.

La DBO5 d’une rivière générale ne dépasse pas 2 mg/L. S’il est supérieur à 10mg/L, il dégagera une odeur nauséabonde. La norme globale de rejet des eaux usées de mon pays stipule qu’à la sortie de l’usine, la concentration admissible de la DBO secondaire des eaux usées est de 60 mg/L et que la DBO des eaux de surface ne doit pas dépasser 4 mg/L.

La méthode d’essai traditionnelle pour la DBO5 est la méthode de dilution par inoculation. La méthode spécifique consiste à cultiver pendant 5 jours à 20±1°C et à mesurer l’oxygène dissous de l’échantillon avant et après la culture, respectivement. La différence entre les deux est la demande biochimique en oxygène pendant 5 jours. C’est la méthode actuellement largement utilisée.

L’analyseur de demande biochimique en oxygène (DBO) fourni par Lianhua Technology est conçu sur la base du principe de mesure de la méthode de la pression différentielle. L’instrument simule le processus de biodégradation de la matière organique dans la nature : l’oxygène présent dans l’air au-dessus de la bouteille d’essai reconstitue en permanence 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 couvercle d’étanchéité, et le capteur de pression surveille à tout moment les variations de la pression de l’oxygène dans la bouteille d’essai. Une corrélation est établie entre la DBO biochimique de la demande en oxygène (c’est-à-dire la quantité d’oxygène consommée dans le flacon d’essai) et la pression du gaz, puis la valeur de la DBO biochimique de la demande en oxygène est affichée directement.

La méthode traditionnelle d’inoculation par dilution est lourde et prend beaucoup de temps, et une personne dédiée doit superviser le processus de culture de cinq jours. En comparaison, l’analyseur de DBO de Lianhua Technology est facile à utiliser et pratique à tester. Lorsque le temps de culture défini (par exemple 5 jours, 7 jours ou 30 jours) est atteint, le système de test s’arrête automatiquement et stocke les résultats de mesure. Il peut faire 6 ou 12 échantillons d’eau en même temps, et aucune personne spéciale n’est nécessaire pour surveiller pendant le test. Et c’est plus rapide que la méthode de dilution. Maintenir la bouteille dans un état d’agitation continue peut fournir de l’oxygène supplémentaire pour l’échantillon 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. Les résultats de mesure équivalents à la méthode de culture par dilution peuvent être obtenus dans un délai de 2 à 3 jours. Ces résultats de mesure peuvent être utilisés pour le contrôle du processus.

 

2. Comment la DBO est-elle 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 des micro-organismes décomposant la matière organique biodégradable dans l’eau dans certaines conditions. Ces matières organiques peuvent être des excréments humains et animaux, des déchets alimentaires et industriels, etc. Ils sont décomposés dans l’eau par l’action de micro-organismes, consommant ainsi l’oxygène dissous dans l’eau. La DBO est généralement mesurée en milligrammes par litre ou exprimée en pourcentage ou en ppm. Il s’agit d’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 dans les eaux usées sont des matières organiques, y compris des dizaines de millions d’espèces connues et d’innombrables espèces inconnues. La DBO et un autre indicateur, la demande chimique en oxygène (DCO), sont utilisés conjointement pour évaluer l’état de pollution des masses d’eau. La DBO se concentre sur la mesure de la quantité de matière organique qui peut être décomposée par les micro-organismes, tandis que la DCO comprend 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 des micro-organismes, affectant ainsi la capacité d’auto-épuration et l’équilibre écologique des masses d’eau. La demande biochimique en oxygène est un paramètre important de la pollution de la qualité de l’eau. Dans les eaux usées, les effluents des stations d’épuration des eaux usées et les eaux contaminées, la quantité d’oxygène nécessaire à la croissance et à la reproduction des micro-organismes à l’aide de matière organique est l’équivalent en oxygène de la matière organique dégradable (utilisable par les micro-organismes). Les polluants présents dans les eaux de surface consomment de l’oxygène dissous dans le processus d’oxydation médié par les micro-organismes. La quantité d’oxygène dissous consommée est appelée demande biochimique en oxygène, qui reflète indirectement la quantité de matière organique biodégradable dans l’eau. Il indique la quantité totale d’oxygène dissous consommée dans l’eau lorsque la matière organique de l’eau 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, les protéines, les huiles, la lignine, etc. qui existent à l’état suspendu ou dissous dans les eaux usées domestiques et industrielles telles que le sucre, les aliments, la fabrication du papier et les fibres sont tous des polluants organiques, qui peuvent être décomposés par l’action biochimique des bactéries aérobies. Étant donné que 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 déversée dans le plan d’eau, cela entraînera un manque d’oxygène dissous dans l’eau. Dans le même temps, la matière organique provoquera la corruption par la décomposition des bactéries anaérobies dans l’eau, produisant des gaz nauséabonds tels que le méthane, le sulfure d’hydrogène, le mercaptan et l’ammoniac, provoquant la détérioration et la puanteur du plan d’eau.

Il faut environ 100 jours pour que toute la matière organique des eaux usées soit complètement oxydée et décomposée. Afin de raccourcir 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 dans les cinq jours, ce qu’on appelle la demande biochimique en oxygène sur cinq jours, appelée DBO5. 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.

DBO est l’abréviation de biophyxiomètre de la demande en oxygène, qui est un indicateur complet de la teneur en polluants consommateurs d’oxygène dans l’eau. Les dangers d’une DBO excessive se manifestent principalement dans les aspects suivants :

 

1. Consommation d’oxygène dissous dans l’eau : Une teneur excessive en DBO accélère le taux de reproduction des bactéries aérobies et des organismes aérobies, ce qui entraîne une consommation rapide de l’oxygène dans l’eau, entraînant ainsi la mort des organismes aquatiques.

2. Détérioration de la qualité de l’eau : La reproduction d’un grand nombre de micro-organismes consommateurs d’oxygène dans le plan d’eau consommera de l’oxygène dissous et synthétisera la pollution organique en ses propres composants vitaux. C’est la caractéristique d’auto-épuration du plan d’eau. Une DBO trop élevée entraînera la multiplication en grand nombre des bactéries aérobies, des protozoaires aérobies et des protophytes aérobies, consommera rapidement de l’oxygène, provoquera la mort des poissons et des crevettes et provoquera la multiplication d’un grand nombre de bactéries anaérobies.

3. Affecter la capacité d’auto-épuration des masses d’eau : La teneur en oxygène dissous dans les masses d’eau est étroitement liée à la capacité d’auto-épuration des masses d’eau. Plus la teneur en oxygène dissous est faible, plus la capacité d’auto-épuration des masses d’eau est faible.

4. Produire des odeurs : Une teneur trop élevée en DBO provoquera des odeurs dans les plans d’eau, ce qui affectera non seulement la qualité de l’eau, mais menacera également l’environnement environnant et la santé humaine.

5. Provoquer une marée rouge et une prolifération d’algues : Une DBO excessive provoquera l’eutrophisation des plans d’eau, déclenchera une marée rouge et une prolifération d’algues, ce qui détruira l’équilibre écologique aquatique et menacera la santé humaine et l’eau potable.

 

Par conséquent, une DBO excessive est un paramètre très important de la pollution de l’eau, qui peut refléter indirectement la teneur en matière organique biodégradable de l’eau. Si les eaux usées avec une DBO excessive sont déversées dans des plans d’eau naturels tels que les rivières et les océans, elles provoqueront non seulement la mort des organismes dans l’eau, mais s’accumuleront également dans la chaîne alimentaire et pénètrent dans le corps humain, provoquant une intoxication chronique, affectant le système nerveux et détruisant la fonction du foie. Par conséquent, il est nécessaire d’acheter un bodimètre Shenchanghong pour la mesure. Ce n’est qu’après avoir réussi le test que les eaux usées peuvent être déversées dans le plan d’eau.

 

5. Méthodes de traitement de la DBO

Pour traiter le problème de la DBO (demande biochimique en oxygène) excessive dans l’eau, il est nécessaire d’utiliser diverses méthodes telles que des méthodes physiques, biologiques et chimiques. Voici quelques méthodes efficaces :

 

1. Méthode physique :

 

A. Prétraiter les eaux usées pour éliminer les solides en suspension et les sédiments, généralement à l’aide de méthodes physiques telles que la sédimentation, la filtration ou la centrifugation.

 

B. Criblage et sédimentation. Éliminer les solides en suspension dans les eaux usées par criblage physique et sédimentation. Ces solides contiennent généralement une DBO élevée.

 

2. Méthode biologique :

 

R. Le traitement biologique est l’une des étapes clés de l’élimination de la DBO dans les eaux usées. Il utilise la capacité métabolique des micro-organismes pour décomposer la matière organique et réduire la teneur en DBO. Les méthodes courantes comprennent la méthode des boues activées et la méthode du biofilm.

 

B. Méthode des boues activées : Créer des conditions environnementales appropriées par l’agitation, l’aération et d’autres méthodes pour permettre aux micro-organismes de décomposer la matière organique.

 

C. Méthode du biofilm : Fixez les micro-organismes à une membrane fixe, et la matière organique des eaux usées est éliminée par les micro-organismes lorsqu’elle passe à travers la membrane.

D. Ajuster la valeur du pH : La valeur du pH dans les eaux usées a une certaine influence sur l’activité des micro-organismes et l’effet d’élimination de la DBO, et doit être ajustée en fonction des caractéristiques de certaines eaux usées.

E. Aération pour augmenter l’oxygène dissous : En augmentant l’apport en oxygène, l’activité des micro-organismes et l’efficacité d’élimination de la DBO dans les eaux usées sont améliorées.

F. Traitement des boues résiduelles : Au cours du 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. Oxydation chimique : Utilisez des oxydants tels que l’ozone, le chlore ou le persulfate pour oxyder la matière organique dans les eaux usées et réduire la DBO.

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

4. Technologie de traitement avancée :

A. Technologie d’oxydation anaérobie de l’ammoniac : Dans des conditions spécifiques, les bactéries anaérobies d’oxydation de l’ammoniac sont utilisées pour éliminer l’azote ammoniacal dans les eaux usées et réduire la DBO en même temps.

B. Système de zones humides artificielles : Grâce à l’effet synergique des plantes et des micro-organismes dans les zones humides artificielles, les polluants tels que la matière organique, l’azote et le phosphore sont éliminés.

5. Optimisation des processus :

A. SBR (Sequencing Batch Activated Sludge Process) : Améliorer l’efficacité du traitement des eaux usées grâce à des processus périodiques de remplissage d’eau, d’aération, de sédimentation et de drainage.

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

6. Prétraitement et post-traitement :

R. Les prétraitements tels que les tamis grossiers, les tamis fins et les chambres de dessablage éliminent les grosses particules de matière organique et réduisent le fardeau du traitement biologique ultérieur.

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

En résumé, le problème de la DBO excessive dans l’eau traitée doit tenir compte de 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 pendant le processus de traitement pour s’assurer que le processus de traitement répond aux exigences de protection de l’environnement.

5. Méthode d’analyse de la DBO.

Les méthodes d’analyse de la DBO comprennent principalement la méthode de culture de cinq jours, la méthode de mesure de la pression, la méthode de l’électrode microbienne, la méthode DBO5, la méthode DBO20, la méthode du biocapteur, la méthode du capteur d’oxygène optique, la méthode d’analyse chimique, etc. 1,‌ La méthode de formation de cinq jours est une méthode de mesure de la DBO couramment utilisée. Il calcule la valeur DBO en modifiant les échantillons d’eau dans des conditions (20 ± 1 ° C) pendant 5 jours, puis en déterminant les changements de la teneur en oxygène dans l’échantillon d’eau avant et après l’échantillon d’eau. Il s’agit de calculer la valeur DBO en mesurant les changements dans le système fermé en mesurant les changements dans le système fermé. Les changements du signal électrique causés par les activités métaboliques microbiennes pour déterminer la valeur de la DBO. Cette méthode a une sensibilité et une précision élevées. La méthode DBO5 est simple et économique, et est largement utilisée dans le domaine de la surveillance de la qualité de l’eau, tandis que la règle DBO20 permet d’évaluer de manière plus complète la dégradation de la matière organique dans le plan d’eau, et elle convient aux occasions qui nécessitent une évaluation plus précise de la DBO. La réponse rapide, l’utilisation simple et la sensibilité élevée présentent les avantages. La réaction entre les réactifs chimiques et la matière organique est calculée pour calculer la valeur DBO. Cette méthode nécessite généralement un temps de fonctionnement plus long et des étapes expérimentales complexes, mais dans certains cas spécifiques, elle reste une méthode efficace pour déterminer la valeur DBO. En outre, différents pays et régions peuvent avoir des normes et des 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 l’exactitude et la comparabilité des résultats de mesure.

 

L’analyseur de demande biochimique en oxygène (DBO5) de Lianhua Technology est conçu sur la base du principe de mesure de la pression différentielle. Il simule le processus de biodégradation de la matière organique dans la nature. Dans une bouteille de culture scellée, l’oxygène présent dans l’air au-dessus de la bouteille de culture reconstitue en permanence 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 entraîne une modification de la pression de l’air dans la bouteille de culture. En détectant la variation de la pression de l’air dans le flacon de culture, la valeur de la demande biochimique en oxygène (DBO) de l’échantillon est calculée. Large plage de détection, test direct inférieur à 4000 mg/L, impression automatique des résultats, cycle de mesure en option de 1 à 30 jours, utilisation simple.