Pengetahuan tentang kebutuhan oksigen biokimia air

Pengetahuan tentang kebutuhan oksigen biokimia air

1. Pengertian Direksi.

Kebutuhan oksigen biokimia (sering disebut sebagai BOD) mengacu pada jumlah oksigen terlarut yang dikonsumsi dalam reaksi biokimia mikroorganisme yang menguraikan bahan organik biodegradable dalam air dalam kondisi tertentu. Ini dinyatakan dalam mg/L atau persentase, ppm. Ini adalah indikator komprehensif yang mencerminkan kandungan polutan organik dalam air. Jika waktu oksidasi biologis adalah lima hari, itu disebut permintaan oksigen biokimia lima hari (BOD5), dan ada BOD10 dan BOD20 yang sesuai.

Dekomposisi bahan organik dalam air dilakukan dalam dua tahap. Tahap pertama adalah tahap oksidasi karbon, dan tahap kedua adalah tahap nitrifikasi. Jumlah oksidasi yang dikonsumsi pada tahap oksidasi karbon disebut permintaan oksigen biokimia karbonisasi (CBOD).

Mikroorganisme perlu mengonsumsi oksigen saat menguraikan senyawa organik dalam air. Jika oksigen terlarut dalam air tidak cukup untuk memasok kebutuhan mikroorganisme, badan air dalam keadaan tercemar. Oleh karena itu, BOD merupakan indikator penting yang secara tidak langsung menunjukkan tingkat pencemaran organik pada air. Melalui penentuan BOD, kita dapat memahami biodegradabilitas limbah dan kapasitas pemurnian diri badan air. Semakin tinggi nilainya, semakin banyak polutan organik yang ada di dalam air dan semakin serius polusinya.

Umumnya, proses degradasi bahan organik di bawah metabolisme mikroorganisme dapat dibagi menjadi dua tahap. Tahap pertama adalah proses bahan organik diubah menjadi CO2, NH3, dan H2O. Tahap kedua adalah proses nitrifikasi NH3 yang selanjutnya diubah menjadi nitrit dan nitrat. Karena NH3 sudah merupakan zat anorganik, kebutuhan oksigen biokimia limbah umumnya hanya mengacu pada jumlah oksigen yang dibutuhkan oleh bahan organik dalam reaksi biokimia tahap. Degradasi bahan organik oleh mikroorganisme terkait dengan suhu, dan 20°C umumnya digunakan sebagai suhu standar untuk mengukur kebutuhan oksigen biokimia. Di bawah kondisi pengukuran oksigen yang cukup dan pengadukan konstan, biasanya dibutuhkan 20 hari bagi bahan organik untuk pada dasarnya menyelesaikan proses dekomposisi oksidasi tahap, sekitar 99%, dan nilai BOD 20 hari sering dianggap sebagai nilai BOD lengkap, yaitu BOD20. Namun, 20 hari sulit dicapai dalam pekerjaan yang sebenarnya. Oleh karena itu, waktu standar ditetapkan, umumnya 5 hari, yang disebut kebutuhan oksigen biokimia lima hari, dicatat sebagai BOD5. BOD5 adalah sekitar 70% dari BOD20.

Perbedaan antara BOD dan COD adalah bahwa BOD adalah kebutuhan oksigen biokimia; COD adalah kebutuhan oksigen kimia, yang mengacu pada jumlah semua polutan (termasuk zat organik dan anorganik) dalam air yang dapat dioksidasi oleh oksidan kuat dalam kondisi tertentu, dinyatakan dalam mg/L oksigen yang dibutuhkan untuk oksidasi. Ini dapat mencerminkan tingkat pencemaran air dengan mengurangi zat. Secara umum, COD limbah lebih besar dari BOD. Ini karena yang pertama teroksidasi lebih menyeluruh. Kecuali untuk beberapa senyawa organik yang mudah menguap, senyawa organik aromatik, dan beberapa alkana, mereka umumnya dapat teroksidasi, dan ada juga sebagian dari jumlah zat anorganik; sedangkan BOD hanya mengacu pada bahan organik yang dapat langsung terurai oleh mikroorganisme, dan mudah diganggu oleh zat beracun dan bakteri di dalam air. Rasio kebutuhan oksigen biokimia terhadap kebutuhan oksigen kimia dapat menunjukkan berapa banyak polutan organik di dalam air yang sulit terurai oleh mikroorganisme. Polutan organik yang sulit terurai mikroorganisme lebih berbahaya bagi lingkungan.

BOD5 sungai umum tidak melebihi 2mg/L. Jika lebih tinggi dari 10mg/L, itu akan mengeluarkan bau busuk. Standar pembuangan limbah komprehensif negara saya menetapkan bahwa di outlet pabrik, konsentrasi yang diizinkan dari standar sekunder BOD air limbah adalah 60mg/L, dan BOD air permukaan tidak boleh melebihi 4mg/L.

Metode pengujian tradisional untuk BOD5 adalah metode pengenceran inokulasi. Metode spesifiknya adalah dengan membiakkan selama 5 hari pada suhu 20±1°C, dan mengukur oksigen terlarut sampel sebelum dan sesudah kultur masing-masing. Perbedaan antara keduanya adalah kebutuhan oksigen biokimia selama 5 hari. Ini adalah metode yang saat ini banyak digunakan.

Alat ukur permintaan oksigen biokimia (BOD) yang disediakan oleh Lianhua Technology dirancang berdasarkan prinsip pengukuran metode tekanan diferensial. Instrumen ini mensimulasikan proses biodegradasi bahan organik di alam: oksigen di udara di atas botol uji terus menerus mengisi kembali oksigen terlarut yang dikonsumsi dalam air, CO2 yang dihasilkan selama degradasi bahan organik diserap oleh natrium hidroksida di penutup penyegelan, dan sensor tekanan memantau perubahan tekanan oksigen dalam botol uji kapan saja. Korelasi terjalin antara BOD permintaan oksigen biokimia (yaitu, jumlah oksigen yang dikonsumsi dalam botol uji) dan tekanan gas, dan kemudian nilai BOD permintaan oksigen biokimia langsung ditampilkan.

Metode inokulasi pengenceran tradisional rumit dan memakan waktu, dan orang yang berdedikasi diperlukan untuk mengawasi selama proses kultur lima hari. Sebagai perbandingan, penganalisis BOD Lianhua Technology mudah dioperasikan dan nyaman untuk diuji. Ketika waktu kultur yang ditetapkan (seperti 5 hari, 7 hari atau 30 hari) tercapai, sistem pengujian secara otomatis mati dan menyimpan hasil pengukuran. Itu dapat melakukan 6 atau 12 sampel air secara bersamaan, dan tidak diperlukan orang khusus untuk menonton selama pengujian. Dan itu lebih cepat dari metode pengenceran. Menjaga botol dalam keadaan diaduk terus menerus dapat memberikan oksigen tambahan untuk sampel air dan memungkinkan bakteri memiliki lebih banyak kontak dengan bahan organik. Dengan mempercepat proses respirasi dan konsumsi oksigen, hasilnya dapat diperoleh lebih cepat. Hasil pengukuran yang setara dengan metode kultur pengenceran dapat diperoleh dalam waktu 2 hingga 3 hari. Hasil pengukuran ini dapat digunakan untuk kontrol proses.

 

2. Bagaimana BOD diproduksi

BOD terutama berasal dari bahan organik biodegradable dalam air.‌

Kebutuhan oksigen biokimia (BOD) mengacu pada jumlah oksigen terlarut yang dikonsumsi dalam proses reaksi biokimia mikroorganisme yang menguraikan bahan organik biodegradable dalam air dalam kondisi tertentu. Bahan organik ini dapat berupa kotoran manusia dan hewan, limbah makanan dan industri, dll. Mereka terurai dalam air oleh aksi mikroorganisme, sehingga mengonsumsi oksigen terlarut dalam air. BOD biasanya diukur dalam miligram per liter atau dinyatakan sebagai persentase atau ppm. Ini adalah indikator kualitas air penting yang digunakan untuk menilai tingkat polusi organik di badan air. Sebagian besar polutan dalam limbah adalah bahan organik, termasuk puluhan juta spesies yang diketahui dan spesies yang tidak diketahui yang tak terhitung jumlahnya. BOD dan indikator lainnya, permintaan oksigen kimia (COD), digunakan bersama untuk menilai status pencemaran badan air. BOD berfokus pada pengukuran jumlah bahan organik yang dapat diuraikan oleh mikroorganisme, sedangkan COD mencakup oksidasi semua bentuk bahan organik dan anorganik. Singkatnya, BOD terutama berasal dari bahan organik yang dapat terurai secara terbiodegradasi dalam air. Bahan organik ini terurai dalam air oleh mikroorganisme, sehingga mempengaruhi kapasitas pemurnian diri dan keseimbangan ekologis badan air. Kebutuhan oksigen biokimia merupakan parameter polusi kualitas air yang penting. Dalam air limbah, limbah dari instalasi pengolahan air limbah dan air yang terkontaminasi, jumlah oksigen yang dibutuhkan mikroorganisme untuk tumbuh dan berkembang biak menggunakan bahan organik adalah oksigen yang setara dengan bahan organik yang dapat terurai (dapat digunakan mikroorganisme). Polutan dalam air permukaan mengkonsumsi oksigen terlarut dalam proses oksidasi yang dimediasi oleh mikroorganisme. Jumlah oksigen terlarut yang dikonsumsi disebut kebutuhan oksigen biokimia, yang secara tidak langsung mencerminkan jumlah bahan organik biodegradable di dalam air. Ini menunjukkan jumlah total oksigen terlarut yang dikonsumsi dalam air ketika bahan organik di dalam air teroksidasi dan terurai oleh aksi biokimia mikroorganisme untuk membuatnya anorganik atau gas. Semakin tinggi nilainya, semakin banyak polutan organik yang ada di dalam air, dan semakin serius polusinya. Hidrokarbon, protein, minyak, lignin, dll. yang ada dalam keadaan tersuspensi atau terlarut dalam limbah domestik dan air limbah industri seperti gula, makanan, pembuatan kertas, dan serat semuanya adalah polutan organik, yang dapat terurai oleh aksi biokimia bakteri aerobik. Karena oksigen dikonsumsi selama proses dekomposisi, oksigen juga disebut polutan aerobik. Jika terlalu banyak polutan jenis ini dibuang ke badan air, maka akan menyebabkan kekurangan oksigen terlarut di dalam air. Pada saat yang sama, bahan organik akan menyebabkan kerusakan melalui penguraian bakteri anaerob di dalam air, menghasilkan gas berbau busuk seperti metana, hidrogen sulfida, merkaptan, dan amonia, menyebabkan badan air memburuk dan bau.

Dibutuhkan sekitar 100 hari agar semua bahan organik dalam limbah benar-benar teroksidasi dan terurai. Untuk mempersingkat waktu deteksi, kebutuhan oksigen biokimia umumnya diwakili oleh konsumsi oksigen dari sampel air yang diuji pada suhu 20°C dalam waktu lima hari, yang disebut permintaan oksigen biokimia lima hari, disebut sebagai BOD5. Untuk limbah domestik, kira-kira sama dengan 70% dari konsumsi oksigen untuk oksidasi dan dekomposisi lengkap.

 

3. Dampak Direksi.

BOD deteksi kualitas air adalah singkatan dari pengukur permintaan oksigen biokimia, yang merupakan indikator komprehensif kandungan polutan yang mengonsumsi oksigen dalam air. Bahaya BOD yang berlebihan terutama dimanifestasikan dalam aspek-aspek berikut:

 

1. Konsumsi oksigen terlarut dalam air: Kandungan BOD yang berlebihan akan mempercepat laju reproduksi bakteri aerob dan organisme aerobik, menyebabkan oksigen di dalam air cepat dikonsumsi, sehingga menyebabkan kematian organisme air.

2. Penurunan kualitas air: Reproduksi sejumlah besar mikroorganisme yang memakan oksigen di badan air akan mengkonsumsi oksigen terlarut dan mensintesis polusi organik ke dalam komponen kehidupannya sendiri. Ini adalah karakteristik pemurnian diri dari badan air. BOD yang terlalu tinggi akan menyebabkan bakteri aerobik, protozoa aerobik, dan protofit aerobik berkembang biak dalam jumlah besar, cepat mengonsumsi oksigen, menyebabkan kematian ikan dan udang, dan menyebabkan sejumlah besar bakteri anaerob berkembang biak.

3. Mempengaruhi kemampuan pemurnian diri badan air: Kandungan oksigen terlarut dalam badan air terkait erat dengan kemampuan pemurnian diri badan air. Semakin rendah kandungan oksigen terlarut, semakin lemah kemampuan pemurnian diri badan air.

4. Menghasilkan bau: Kandungan BOD yang terlalu tinggi akan menyebabkan bau pada badan air, yang tidak hanya akan mempengaruhi kualitas air, tetapi juga mengancam lingkungan sekitar dan kesehatan manusia.

5. Menyebabkan pasang merah dan mekar alga: BOD yang berlebihan akan menyebabkan eutrofikasi badan air, memicu pasang merah dan mekar alga, yang akan menghancurkan keseimbangan ekologi perairan dan mengancam kesehatan manusia dan air minum.

 

Oleh karena itu, BOD yang berlebihan merupakan parameter pencemaran air yang sangat penting, yang secara tidak langsung dapat mencerminkan kandungan bahan organik biodegradable dalam air. Jika limbah dengan BOD yang berlebihan dibuang ke badan air alami seperti sungai dan lautan, tidak hanya akan menyebabkan kematian organisme di dalam air, tetapi juga menumpuk dalam rantai makanan dan masuk ke tubuh manusia, menyebabkan keracunan kronis, mempengaruhi sistem saraf, dan menghancurkan fungsi hati. Oleh karena itu, perlu membeli meteran BOD Shenchanghong untuk pengukuran. Hanya setelah lulus tes, limbah dapat dibuang ke badan air.

 

5. Metode untuk mengobati BOD

Untuk mengobati masalah BOD (kebutuhan oksigen biokimia) yang berlebihan dalam air, perlu menggunakan berbagai metode seperti metode fisik, biologi dan kimia. Berikut ini adalah beberapa metode yang efektif:

 

1. Metode fisik:

 

A. Pra-olah air limbah untuk menghilangkan padatan tersuspensi dan sedimen, biasanya menggunakan metode fisik seperti sedimentasi, filtrasi atau sentrifugasi.

 

B. Penyaringan dan sedimentasi. Buang padatan tersuspensi dalam limbah melalui penyaringan fisik dan sedimentasi. Padatan ini biasanya mengandung BOD tinggi.

 

2. Metode biologis:

 

A. Pengolahan biologis adalah salah satu langkah kunci untuk menghilangkan BOD dalam air limbah. Ini menggunakan kapasitas metabolisme mikroorganisme untuk menguraikan bahan organik dan mengurangi kandungan BOD. Metode umum termasuk metode lumpur aktif dan metode biofilm.

 

B. Metode lumpur aktif: Ciptakan kondisi lingkungan yang sesuai melalui pengadukan, aerasi, dan metode lain untuk memungkinkan mikroorganisme menguraikan bahan organik.

 

C. Metode biofilm: Tempelkan mikroorganisme ke membran tetap, dan bahan organik dalam air limbah dihilangkan oleh mikroorganisme saat melewati membran.

D. Sesuaikan nilai pH: Nilai pH dalam air limbah memiliki pengaruh tertentu terhadap aktivitas mikroorganisme dan efek penghilangan BOD, dan perlu disesuaikan dengan karakteristik air limbah tertentu.

E. Aerasi untuk meningkatkan oksigen terlarut: Dengan meningkatkan pasokan oksigen, aktivitas mikroorganisme dan efisiensi pembuangan BOD dalam air limbah ditingkatkan.

F. Pengolahan lumpur residu: Selama proses pengolahan biologis, lumpur yang dihasilkan perlu diolah lebih lanjut, termasuk pencernaan anaerobik, pencernaan aerobik, dehidrasi, pengeringan, dll.

3. Metode kimia:

A. Oksidasi kimia: Gunakan oksidan seperti ozon, klorin atau persulfat untuk mengoksidasi bahan organik dalam limbah dan mengurangi BOD.

B. Flokulasi dan flotasi: Tambahkan flokulan untuk membuat partikel tersuspensi dan bahan organik mengembun menjadi flok yang lebih besar, lalu menghilangkannya dengan flotasi.

4. Teknologi perawatan canggih:

A. Teknologi oksidasi amonia anaerobik: Dalam kondisi tertentu, bakteri oksidasi amonia anaerobik digunakan untuk menghilangkan nitrogen amonia dalam limbah dan mengurangi BOD pada saat yang bersamaan.

B. Sistem lahan basah yang dibangun: Melalui efek sinergis tanaman dan mikroorganisme di lahan basah yang dibangun, polutan seperti bahan organik, nitrogen dan fosfor dihilangkan.

5. Optimasi proses:

A. SBR (Sequencing Batch Activated Sludge Process): Meningkatkan efisiensi pengolahan limbah melalui proses pengisian air berkala, aerasi, sedimentasi, dan drainase.

B. CAST (Proses Lumpur Aktif Bersirkulasi): Menggabungkan operasi aerasi dan pengadukan berkala untuk meningkatkan efisiensi pembuangan bahan organik.

6. Praperawatan dan pasca-perawatan:

A. Pretreatment seperti layar kasar, layar halus dan ruang pasir menghilangkan partikel besar bahan organik dan mengurangi beban perlakuan biologis selanjutnya.

B. Pasca-perawatan: Setelah perlakuan biologis, BOD selanjutnya dikurangi dengan filtrasi, adsorpsi, dan metode lainnya.

Singkatnya, masalah BOD yang berlebihan dalam air olahan perlu mempertimbangkan secara komprehensif faktor-faktor seperti sifat air limbah, persyaratan pengolahan dan kondisi ekonomi, memilih metode pengolahan yang tepat, dan memperhatikan konsumsi energi dan emisi selama proses pengolahan untuk memastikan bahwa proses pengolahan memenuhi persyaratan perlindungan lingkungan.

5. Metode analisis Direksi.

Metode analisis BOD terutama meliputi metode kultur lima hari, metode pengukuran tekanan, metode elektroda mikroba, metode BOD5, metode BOD20, metode biosensor, metode sensor oksigen optik, metode analisis kimia, dll. 1,‌ Metode pelatihan lima hari adalah metode pengukuran BOD yang umum digunakan. Ini menghitung nilai BOD dengan mengubah sampel air pada kondisi (20 ± 1 ° C) selama 5 hari, dan kemudian menentukan perubahan kandungan oksigen dalam sampel air sebelum dan sesudah sampel air. Ini adalah untuk menghitung nilai BOD dengan mengukur perubahan dalam sistem tertutup dengan mengukur perubahan dalam sistem tertutup. Perubahan sinyal listrik yang disebabkan oleh aktivitas metabolisme mikroba untuk menentukan nilai BOD. Metode ini memiliki sensitivitas dan akurasi yang tinggi. Metode BOD5 sederhana dan ekonomis, dan banyak digunakan di bidang pemantauan kualitas air, sedangkan aturan BOD20 dapat mengevaluasi degradasi bahan organik di badan air secara lebih komprehensif, dan cocok untuk acara-acara yang membutuhkan evaluasi BOD yang lebih akurat. Ada keuntungan dari respons cepat, pengoperasian sederhana dan sensitivitas tinggi. Reaksi antara reagen kimia dan bahan organik dihitung untuk menghitung nilai BOD. Metode ini biasanya membutuhkan waktu operasi yang lebih lama dan langkah-langkah eksperimental yang kompleks, tetapi dalam beberapa kasus tertentu, ini masih merupakan metode yang efektif untuk menentukan nilai BOD. Selain itu, negara dan wilayah yang berbeda mungkin memiliki standar dan persyaratan yang berbeda. Oleh karena itu, saat melakukan BOD, perlu mengacu pada metode dan standar yang relevan yang berlaku di area tersebut untuk memastikan keakuratan dan perbandingan hasil pengukuran.

 

Penganalisis permintaan oksigen biokimia (BOD5) Lianhua Technology dirancang berdasarkan prinsip pengukuran tekanan diferensial. Ini mensimulasikan proses biodegradasi bahan organik di alam. Dalam botol kultur tertutup, oksigen di udara di atas botol kultur terus menerus mengisi kembali oksigen terlarut yang dikonsumsi oleh dekomposisi bahan organik dalam sampel. CO2 yang dihasilkan selama degradasi bahan organik dihilangkan, menyebabkan tekanan udara dalam botol kultur berubah. Dengan mendeteksi perubahan tekanan udara dalam botol kultur, nilai permintaan oksigen biokimia (BOD) sampel dihitung. Rentang deteksi yang luas, pengujian langsung di bawah 4000mg / L, pencetakan hasil otomatis, siklus pengukuran opsional 1-30 hari, pengoperasian sederhana.