conoscenza della domanda di ossigeno biochimico dell'acqua

conoscenza della domanda di ossigeno biochimico dell'acqua

1. Definizione di DBO.

La domanda biologica di ossigeno (spesso indicata come DBO) si riferisce alla quantità di ossigeno disciolto consumato nella reazione biochimica dei microorganismi che degradano la materia organica biodegradabile presente nell'acqua in determinate condizioni. Viene espressa in mg/L o percentuale, ppm. È un indicatore complessivo che riflette il contenuto di inquinanti organici presenti nell'acqua. Se il tempo di ossidazione biologica è di cinque giorni, viene chiamata domanda biologica di ossigeno a cinque giorni (DBO5), e ci sono corrispondentemente DBO10 e DBO20.

La decomposizione della materia organica nell'acqua avviene in due fasi. La prima fase è la fase di ossidazione del carbonio, e la seconda fase è la fase di nitrificazione. La quantità di ossigeno consumata nella fase di ossidazione del carbonio è chiamata domanda biologica di ossigeno per carbonizzazione (CBOD).

Gli organismi microscopici hanno bisogno di consumare ossigeno quando decompongono composti organici nell'acqua. Se l'ossigeno disciolto nell'acqua non è sufficiente per soddisfare i bisogni dei microbi, il corso d'acqua si trova in uno stato di inquinamento. Pertanto, il DBO è un importante indicatore che indirectamente segnala il grado di inquinamento organico dell'acqua. Attraverso la determinazione del DBO, possiamo comprendere la biodegradabilità degli scarichi e la capacità di auto-purificazione dei corpi idrici. Più il valore è alto, più ci sono inquinanti organici nell'acqua e più grave è l'inquinamento.

In generale, il processo di degradazione della materia organica sotto il metabolismo dei microbi può essere diviso in due fasi. La prima fase è il processo in cui la materia organica viene trasformata in CO2, NH3 e H2O. La seconda fase è il processo di nitrificazione in cui l'NH3 viene ulteriormente convertito in nitrito e nitrato. Poiché l'NH3 è già una sostanza inorganica, la richiesta biochimica di ossigeno delle acque reflue si riferisce generalmente solo alla quantità di ossigeno richiesta dalla materia organica nella reazione biochimica della fase. La degradazione della materia organica da parte dei microbi è correlata alla temperatura, e generalmente 20°C viene utilizzato come temperatura standard per misurare la richiesta biochimica di ossigeno. Sotto le condizioni di misura con ossigeno sufficiente e agitazione costante, di solito occorrono 20 giorni affinché la materia organica completi fondamentalmente il processo di ossidazione e decomposizione della fase, circa il 99%, e il valore BOD di 20 giorni viene spesso considerato come il valore completo di BOD, ovvero BOD20. Tuttavia, 20 giorni sono difficili da realizzare nel lavoro effettivo. Pertanto, è stato stabilito un tempo standard, generalmente di 5 giorni, che viene chiamato richiesta biochimica di ossigeno a cinque giorni, registrato come BOD5. Il BOD5 è circa il 70% del BOD20.

La differenza tra DBO e DCO è che DBO è la domanda biologica di ossigeno; DCO è la domanda chimica di ossigeno, che si riferisce alla quantità di tutti i polluti (inclusi sostanze organiche e inorganiche) nell'acqua che possono essere ossidati da ossidanti forti sotto determinate condizioni, espresso in mg/L di ossigeno necessario per l'ossidazione. Può riflettere il grado di inquinamento dell'acqua da parte delle sostanze riducenti. In generale, la DCO delle acque reflue è maggiore della DBO. Questo è perché la prima viene ossidata più completamente. A eccezione di alcuni composti organici volatili, composti organici aromatici e alcuni alchani, essi possono generalmente essere ossidati, e c'è anche una parte di sostanze inorganiche; mentre la DBO si riferisce solo alle sostanze organiche che possono essere direttamente decomposte dai microbi, ed è facilmente interferita dalle sostanze tossiche e dai batteri presenti nell'acqua. Il rapporto tra la domanda biologica di ossigeno e la domanda chimica di ossigeno può indicare quanto degli inquinanti organici presenti nell'acqua siano difficili da decomporre per i microbi. Gli inquinanti organici difficili da decomporre per i microbi sono più dannosi per l'ambiente.

Il BOD5 di un fiume generico non supera i 2mg/L. Se è superiore a 10mg/L, emetterà un odore sgradevole. Lo standard nazionale per il trattamento delle acque reflue stabilisce che all'uscita della fabbrica, la concentrazione ammissibile del BOD secondo lo standard secondario delle acque reflue è di 60mg/L, e il BOD delle acque superficiali non deve superare i 4mg/L.

Il metodo tradizionale di analisi del BOD5 è il metodo di diluizione con inoculo. Il metodo specifico consiste nel coltivare per 5 giorni a 20±1℃, e misurare l'ossigeno dissolto del campione prima e dopo la coltivazione rispettivamente. La differenza tra i due è la richiesta di ossigeno biochimico per 5 giorni. Questo è il metodo attualmente più diffuso.

L'analizzatore di richiesta biologica di ossigeno (BOD) fornito da Lianhua Technology è progettato sulla base del principio di misura del metodo della pressione differenziale. Lo strumento simula il processo di biodegradazione degli composti organici in natura: l'ossigeno nell'aria sopra la bottiglia di prova rifornisce continuamente l'ossigeno dissolto consumato nell'acqua, il CO2 prodotto durante la degradazione degli composti organici viene assorbito dal solfato di sodio presente nel coperchio ermetico, e il sensore di pressione monitora costantemente i cambiamenti nella pressione di ossigeno all'interno della bottiglia di prova. Viene stabilita una correlazione tra la richiesta biologica di ossigeno BOD (cioè la quantità di ossigeno consumata nella bottiglia di prova) e la pressione del gas, dopodiché il valore della richiesta biologica di ossigeno BOD viene visualizzato direttamente.

Il metodo tradizionale di inoculo per diluzione è pesante e richiede molto tempo, e durante il processo di coltura di cinque giorni è necessario una persona dedicata per supervisionare. In confronto, l'analizzatore BOD di Lianhua Technology è facile da usare e pratico per i test. Quando viene raggiunto il tempo di coltura impostato (ad esempio, 5 giorni, 7 giorni o 30 giorni), il sistema di test si spegne automaticamente e memorizza i risultati delle misurazioni. Può analizzare 6 o 12 campioni d'acqua contemporaneamente, e durante il test non è necessaria la sorveglianza di una persona specializzata. Inoltre, è più veloce del metodo di diluzione. Mantenere la bottiglia in uno stato di agitazione continua può fornire ossigeno aggiuntivo al campione d'acqua e consentire ai batteri di entrare in maggior contatto con la materia organica. Accelerando il processo di respirazione e consumo di ossigeno, i risultati possono essere ottenuti più rapidamente. I risultati delle misurazioni equivalenti al metodo di coltura per diluzione possono essere ottenuti entro 2 o 3 giorni. Questi risultati delle misurazioni possono essere utilizzati per il controllo del processo.

2. Come viene prodotta la DBO

La DBO deriva principalmente dalla materia organica biodegradabile presente nell'acqua.‌

La richiesta di ossigeno biochimico (BOD) si riferisce alla quantità di ossigeno disciolto consumata nel processo di reazione biochimica in cui i microbi decompongono la materia organica biodegradabile presente nell'acqua in determinate condizioni. Questa materia organica può essere escrementi umani e animali, scarti alimentari e industriali, ecc. Vengono decomposti nell'acqua grazie all'azione dei microbi, consumando così l'ossigeno disciolto presente nell'acqua. La BOD viene solitamente misurata in milligrammi per litro o espresso come percentuale o ppm. È un importante indicatore della qualità dell'acqua utilizzato per valutare il grado di inquinamento organico nei corpi idrici. La maggior parte degli inquinanti presenti nelle acque reflue è costituita da materie organiche, che includono decine di milioni di specie note e innumerevoli specie sconosciute. La BOD e un altro indicatore, la richiesta di ossigeno chimico (COD), vengono utilizzati insieme per valutare lo stato di inquinamento dei corpi idrici. La BOD si concentra sulla misurazione della quantità di materia organica che può essere decomposta dai microbi, mentre la COD include l'ossidazione di tutte le forme di materia organica e inorganica. In sintesi, la BOD deriva principalmente dalla materia organica biodegradabile presente nell'acqua. Queste sostanze organiche vengono decomposte nell'acqua dagli agenti microbici, influenzando così la capacità di auto-purificazione e l'equilibrio ecologico dei corpi idrici. La richiesta di ossigeno biochimico è un importante parametro di inquinamento della qualità dell'acqua. Nelle acque reflue, negli effluenti delle stazioni di trattamento delle acque reflue e nelle acque inquinate, la quantità di ossigeno necessaria per la crescita e la riproduzione dei microbi utilizzando la materia organica è equivalente all'ossigeno della materia organica degradabile (utilizzabile dai microbi). Gli inquinanti nelle acque superficiali consumano ossigeno disciolto durante il processo di ossidazione mediato dai microbi. La quantità di ossigeno disciolto consumata è chiamata richiesta di ossigeno biochimico, che riflette indirettamente la quantità di materia organica biodegradabile presente nell'acqua. Indica la quantità totale di ossigeno disciolto consumata nell'acqua quando la materia organica presente viene ossidata e decomposta dall'azione biochimica dei microbi per renderla inorganica o gassosa. Più alto è il valore, più ci sono inquinanti organici nell'acqua e più grave è l'inquinamento. Idrocarburi, proteine, oli, lignina, ecc., presenti in stato sospeso o disciolto nelle acque reflue domestiche e industriali come zucchero, alimenti, carta e fibre, sono tutti inquinanti organici, che possono essere decomposti dall'azione biochimica di batteri aerobi. Poiché durante il processo di decomposizione viene consumato ossigeno, vengono anche chiamati inquinanti aerobi. Se una quantità eccessiva di questo tipo di inquinante viene scaricata nel corpo idrico, causerà una carenza di ossigeno disciolto nell'acqua. Allo stesso tempo, la materia organica causerà putrefazione attraverso la decomposizione di batteri anaerobi presenti nell'acqua, producendo gas puzzolenti come metano, biossido di zolfo, tioli e ammoniaca, causando la deteriorazione e il cattivo odore del corpo idrico.

Ci vogliono circa 100 giorni perché tutta la materia organica nei rifiuti liquidi venga completamente ossidata e decomposta. Per abbreviare il tempo di analisi, la domanda biologica di ossigeno è generalmente rappresentata dal consumo di ossigeno del campione d'acqua testato a 20°C entro cinque giorni, che viene chiamata la domanda biologica di ossigeno a cinque giorni, abbreviata come BOD5. Per le acque reflue domestiche, essa è circa equivalente al 70% del consumo di ossigeno per l'ossidazione e la decomposizione completa.

3. L'impatto della BOD.

La misurazione della qualità dell'acqua BOD è l'abbreviazione di biochemical oxygen demand meter, che è un indicatore complessivo del contenuto di inquinanti che consumano ossigeno nell'acqua. I pericoli di una BOD eccessiva si manifestano principalmente nei seguenti aspetti:

1. Consumo di ossigeno disciolto nell'acqua: Un contenuto eccessivo di BOD accelererà il tasso di riproduzione dei batteri aerobi e degli organismi aerobi, causando un rapido consumo dell'ossigeno nell'acqua, il che può portare alla morte degli organismi acquatici.

Deterioramento della qualità dell'acqua: la riproduzione di un gran numero di microorganismi che consumano ossigeno nel corpo d'acqua consumerà ossigeno dissolto e trasformerà la contaminazione organica in componenti della loro vita. Questa è la caratteristica di auto-purificazione del corpo d'acqua. Un BOD troppo alto causerà la proliferazione di batteri aerobi, protozoi aerobi e alghe aerobiche, che consumeranno rapidamente l'ossigeno, causando la morte di pesci e gamberi e la proliferazione di numerosi batteri anaerobi.

Influire sulla capacità di auto-purificazione dei corpi d'acqua: il contenuto di ossigeno dissolto nei corpi d'acqua è strettamente correlato alla capacità di auto-purificazione dei corpi d'acqua. Più il contenuto di ossigeno dissolto è basso, più la capacità di auto-purificazione dei corpi d'acqua è debole.

Produrre odore: un contenuto di BOD troppo alto causerà odore nei corpi d'acqua, il che non solo influenzerà la qualità dell'acqua, ma minaccerà anche l'ambiente circostante e la salute umana.

5. Causa della marea rossa e dell'esplosione di alghe: un BOD eccessivo causerà l'eutrofizzazione dei corpi d'acqua, scatenando la marea rossa e l'esplosione di alghe, il che distruggerà l'equilibrio ecologico acquatico e minaccerà la salute umana e l'acqua potabile.

Pertanto, un BOD eccessivo è un parametro molto importante della contaminazione delle acque, che può riflettere indirettamente il contenuto di sostanze organiche biodegradabili presenti nell'acqua. Se le acque reflue con un BOD eccessivo vengono scaricate in corpi d'acqua naturali come fiumi e oceani, non solo causeranno la morte degli organismi presenti nell'acqua, ma si accumuleranno anche nella catena alimentare e penetreranno nel corpo umano, causando avvelenamento cronico, influenzando il sistema nervoso e danneggiando la funzione epatica. Pertanto, è necessario acquistare un misuratore BOD Shenchanghong per effettuare le misurazioni. Solo dopo aver superato i test, le acque reflue possono essere scaricate nel corpo idrico.

5. Metodi per trattare il BOD

Per trattare il problema di BOD eccessivo (richiesta biochimica di ossigeno) nell'acqua, è necessario utilizzare una varietà di metodi come metodi fisici, biologici e chimici. Di seguito sono riportati alcuni metodi efficaci:

1. Metodo fisico:

A. Pre-trattare le acque reflue per rimuovere i solidi sospesi e i sedimenti, solitamente utilizzando metodi fisici come decantazione, filtrazione o centrifugazione.

B. Setacciatura e decantazione. Rimuovere i solidi sospesi nelle acque reflue attraverso la setacciatura e la decantazione fisica. Questi solidi contengono generalmente un alto BOD.

2. Metodo biologico:

A. Il trattamento biologico è uno dei passaggi chiave per rimuovere il BOD dalle acque reflue. Utilizza la capacità metabolica dei microbi per decomporre la materia organica e ridurre il contenuto di BOD. Metodi comuni includono il metodo dello fanghi attivi e il metodo del biofilm.

B. Metodo degli fanghi attivi: Creare condizioni ambientali adatte attraverso mescolamento, aerazione e altri metodi per consentire ai microbi di decomporre la materia organica.

C. Metodo del biofilm: Fissare i microorganismi su una membrana solida, e la materia organica nell'acqua reflua viene rimossa dai microorganismi quando passa attraverso la membrana.

D. Regolazione del valore pH: il valore pH nell'acqua reflua ha un certo impatto sull'attività dei microorganismi ed effetto di rimozione del BOD, e deve essere regolato in base alle caratteristiche di reflui specifici.

E. Arazione per aumentare l'ossigeno dissolto: Incrementando l'offerta di ossigeno, si migliora l'attività dei microorganismi ed efficienza di rimozione del BOD nell'acqua reflua.

F. Trattamento dello sludge residuo: Durante il processo di trattamento biologico, lo sludge prodotto deve essere ulteriormente trattato, incluso digerimento anaerobico, digerimento aerobico, disidratazione, essiccazione, ecc.

3. Metodo chimico:

A. Ossidazione chimica: Usare ossidanti come ozono, cloro o persulfato per ossidare la materia organica nei rifiuti liquidi e ridurre il BOD.

B. Floccolazione e galleggiamento: Aggiungere floccolanti per far condensare le particelle sospese e la materia organica in floccoli più grandi, quindi rimuoverli tramite galleggiamento.

4. Tecnologia di trattamento avanzata:

A. Tecnologia di ossidazione anaerobica dell'ammoniaca: Utilizzando batteri anaerobici di ossidazione dell'ammoniaca, si rimuove l'azoto ammoniacale nell'acqua reflua e contemporaneamente si riduce il BOD.

B. Sistema di zone umide artificiali: Attraverso l'effetto sinergico delle piante e dei microbi nelle zone umide costruite, si rimuovono inquinanti come materia organica, azoto e fosforo.

5. Ottimizzazione del processo:

A. SBR (Sequencing Batch Activated Sludge Process): Migliorare l'efficienza del trattamento delle acque reflue attraverso processi periodici di riempimento, aerazione, sedimentazione e deflusso.

B. CAST (Circulating Activated Sludge Process): Combinando l'operazione periodica di aerazione e mescolamento per migliorare l'efficienza di rimozione della materia organica.

6. Prelievo e post-trattamento:

A. La pretrattamento come schermi grossolani, schermi fini e camere di sedimentazione rimuovono grandi particelle di materia organica e riducono il carico del successivo trattamento biologico.

B. Trattamento successivo: Dopo il trattamento biologico, la DBO viene ulteriormente ridotta mediante filtri, adsorbenti e altri metodi.

In sintesi, il problema della DBO eccessiva nell'acqua trattata deve prendere in considerazione in modo complessivo fattori come la natura delle acque reflue, i requisiti di trattamento e le condizioni economiche, selezionare metodi di trattamento appropriati e prestare attenzione al consumo di energia e alle emissioni durante il processo di trattamento per garantire che il processo di trattamento rispetti i requisiti di protezione ambientale.

5. Metodo di analisi della DBO.

I metodi di analisi della DBO includono principalmente il metodo di coltura a cinque giorni, il metodo di misura della pressione, il metodo dell'elettrodo microbico, il metodo DBO5, il metodo DBO20, il metodo biosensore, il metodo sensore ottico di ossigeno, il metodo di analisi chimica, ecc. 1,‌ Il metodo di addestramento di cinque giorni è un metodo comunemente utilizzato per la misurazione del BOD. Calcola il valore BOD alterando le campioni d'acqua a (20 ± 1 °C) per cinque giorni, e poi determinando i cambiamenti nel contenuto di ossigeno nella campione d'acqua prima e dopo. Si tratta di calcolare il valore BOD misurando i cambiamenti in un sistema chiuso misurando i cambiamenti in un sistema chiuso. I cambiamenti dei segnali elettrici causati dalle attività metaboliche microbiche per determinare il valore BOD. Questo metodo ha una sensibilità e precisione elevate. Il metodo BOD5 è semplice ed economico, e viene ampiamente utilizzato nel campo del monitoraggio della qualità dell'acqua, mentre la regola BOD20 può valutare in modo più completo la degradazione della materia organica nel corpo idrico, ed è adatta per occasioni che richiedono una valutazione più accurata del BOD. Ci sono vantaggi di risposta rapida, operazione semplice e alta sensibilità. La reazione tra reagenti chimici e materia organica viene calcolata per calcolare il valore BOD. Questo metodo richiede generalmente un tempo di operazione più lungo e passaggi sperimentali complessi, ma in alcune situazioni specifiche, è ancora un metodo efficace per determinare il valore BOD. Inoltre, diversi paesi e regioni possono avere standard e requisiti differenti. Pertanto, quando si esegue il BOD, è necessario fare riferimento ai metodi e agli standard pertinenti applicabili all'area per garantire l'accuratezza e la comparabilità dei risultati delle misurazioni.

L'analizzatore di richiesta biologica di ossigeno (BOD5) di Lianhua Technology è progettato sulla base del principio di misura della pressione differenziale. Simula il processo di biodegradazione della materia organica nella natura. In una bottiglia di coltura sigillata, l'ossigeno nell'aria sopra la bottiglia di coltura rifornisce continuamente l'ossigeno dissolto consumato dalla decomposizione della materia organica nel campione. Il CO2 prodotto durante la degradazione della materia organica viene rimosso, causando un cambiamento della pressione dell'aria nella bottiglia di coltura. Rilevando il cambiamento della pressione dell'aria nella bottiglia di coltura, si calcola il valore di richiesta biologica di ossigeno (BOD) del campione. Ampio intervallo di rilevazione, test diretto fino a 4000mg/L, stampa automatica dei risultati, ciclo di misurazione selezionabile da 1 a 30 giorni, operazione semplice.