Conoscenza della domanda biochimica di ossigeno dell'acqua

Conoscenza della domanda biochimica di ossigeno dell'acqua

1. Definizione di BOD.

La domanda biochimica di ossigeno (spesso indicata come BOD) si riferisce alla quantità di ossigeno disciolto consumata nella reazione biochimica di microrganismi che decompongono la materia organica biodegradabile nell'acqua in determinate condizioni. È espresso in mg/L o in percentuale, ppm. Si tratta di un indicatore completo che riflette il contenuto di inquinanti organici nell'acqua. Se il tempo di ossidazione biologica è di cinque giorni, si parla di domanda biochimica di ossigeno (BOD5) a cinque giorni, e di conseguenza ci sono BOD10 e BOD20.

La decomposizione della materia organica in 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 ossidazione consumata nella fase di ossidazione del carbonio è chiamata domanda biochimica di ossigeno (CBOD) di carbonizzazione.

I microrganismi hanno bisogno di consumare ossigeno quando decompongono i composti organici nell'acqua. Se l'ossigeno disciolto nell'acqua non è sufficiente a soddisfare il fabbisogno dei microrganismi, il corpo idrico è in uno stato inquinato. Pertanto, il BOD è un indicatore importante che indica indirettamente il grado di inquinamento organico nell'acqua. Attraverso la determinazione del BOD, possiamo comprendere la biodegradabilità delle acque reflue e la capacità di autodepurazione dei corpi idrici. Più alto è il valore, più inquinanti organici ci sono nell'acqua e più grave è l'inquinamento.

Generalmente, il processo di degradazione della materia organica sotto il metabolismo dei microrganismi può essere suddiviso in due fasi. La prima fase è il processo di conversione della materia organica in CO2, NH3 e H2O. La seconda fase è il processo di nitrificazione dell'NH3 ulteriormente convertito in nitrito e nitrato. Poiché l'NH3 è già una sostanza inorganica, la domanda biochimica di ossigeno delle acque reflue si riferisce generalmente solo alla quantità di ossigeno richiesta dalla materia organica nella fase di reazione biochimica. La degradazione della materia organica da parte dei microrganismi è correlata alla temperatura e 20°C è generalmente utilizzata come temperatura standard per misurare la domanda biochimica di ossigeno. In condizioni di misurazione di ossigeno sufficiente e agitazione costante, di solito ci vogliono 20 giorni perché la materia organica completi sostanzialmente il processo di decomposizione dell'ossidazione della fase, circa il 99%, e il valore BOD a 20 giorni è spesso considerato come il valore BOD completo, cioè BOD20. Tuttavia, 20 giorni sono difficili da raggiungere nel lavoro effettivo. Pertanto, è previsto un tempo standard, generalmente di 5 giorni, che viene chiamato domanda biochimica di ossigeno di cinque giorni, registrata come BOD5. Il BOD5 è circa il 70% del BOD20.

La differenza tra BOD e COD è che BOD è la domanda biochimica di ossigeno; Il COD è la domanda chimica di ossigeno, che si riferisce alla quantità di tutti gli inquinanti (comprese le sostanze organiche e inorganiche) nell'acqua che possono essere ossidati da forti ossidanti in determinate condizioni, espressa in mg/L di ossigeno necessario per l'ossidazione. Può riflettere il grado di inquinamento dell'acqua riducendo le sostanze. In generale, il COD delle acque reflue è maggiore del BOD. Questo perché il primo viene ossidato più a fondo. Fatta eccezione per alcuni composti organici volatili, composti organici aromatici e alcuni alcani, possono generalmente essere ossidati, e c'è anche una parte della quantità di sostanze inorganiche; mentre il BOD si riferisce solo alla materia organica che può essere decomposta direttamente dai microrganismi ed è facilmente interferita da sostanze tossiche e batteri nell'acqua. Il rapporto tra la domanda biochimica di ossigeno e la domanda chimica di ossigeno può indicare quanto degli inquinanti organici nell'acqua sia difficile da decomporre per i microrganismi. Gli inquinanti organici difficili da decomporre per i microrganismi sono più dannosi per l'ambiente.

La BOD5 di un fiume generico non supera i 2 mg/L. Se è superiore a 10 mg/L, emetterà un cattivo odore. Lo standard completo per lo scarico delle acque reflue del mio paese stabilisce che all'uscita della fabbrica, la concentrazione consentita dello standard secondario BOD delle acque reflue è di 60 mg/L e il BOD delle acque superficiali non deve superare i 4 mg/L.

Il metodo di prova tradizionale per il BOD5 è il metodo di diluizione per inoculazione. Il metodo specifico consiste nella coltura per 5 giorni a 20±1°C e nella misurazione dell'ossigeno disciolto del campione rispettivamente prima e dopo la coltura. La differenza tra i due è la richiesta biochimica di ossigeno per 5 giorni. Questo è il metodo attualmente ampiamente utilizzato.

L'analizzatore biochimico della domanda di ossigeno (BOD) fornito da Lianhua Technology è progettato sulla base del principio di misurazione del metodo della pressione differenziale. Lo strumento simula il processo di biodegradazione della materia organica in natura: l'ossigeno nell'aria sopra la bottiglia di prova reintegra continuamente l'ossigeno disciolto consumato nell'acqua, la CO2 prodotta durante la degradazione della materia organica viene assorbita dall'idrossido di sodio nel coperchio di tenuta e il sensore di pressione monitora le variazioni della pressione dell'ossigeno nella bottiglia di prova in qualsiasi momento. Viene stabilita una correlazione tra il BOD della domanda biochimica di ossigeno (cioè la quantità di ossigeno consumata nella bottiglia di prova) e la pressione del gas, quindi viene visualizzato direttamente il valore BOD della domanda biochimica di ossigeno.

Il metodo tradizionale di inoculazione per diluizione è macchinoso e richiede molto tempo ed è necessaria una persona dedicata per supervisionare durante il processo di coltura di cinque giorni. In confronto, l'analizzatore BOD di Lianhua Technology è facile da usare e comodo da testare. 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 della misurazione. Può fare 6 o 12 campioni d'acqua contemporaneamente e non è necessaria alcuna persona speciale per guardare durante il test. Ed è più veloce del metodo di diluizione. Mantenere la bottiglia in uno stato di agitazione continua può fornire ossigeno aggiuntivo per il campione d'acqua e consentire ai batteri di avere un maggiore contatto con la materia organica. Accelerando il processo di respirazione e consumo di ossigeno, i risultati possono essere ottenuti più velocemente. I risultati della misurazione equivalenti al metodo della coltura di diluizione possono essere ottenuti entro 2 o 3 giorni. Questi risultati di misura possono essere utilizzati per il controllo del processo.

 

2. Come viene prodotto il BOD

Il BOD proviene principalmente dalla materia organica biodegradabile presente nell'acqua.‌

La domanda biochimica di ossigeno (BOD) si riferisce alla quantità di ossigeno disciolto consumata nel processo di reazione biochimica dei microrganismi che decompongono la materia organica biodegradabile in acqua in determinate condizioni. Questa materia organica può essere escrementi umani e animali, rifiuti alimentari e industriali, ecc. Vengono decomposti in acqua dall'azione di microrganismi, consumando così l'ossigeno disciolto nell'acqua. Il BOD è solitamente misurato in milligrammi per litro o espresso in percentuale o ppm. Si tratta di un importante indicatore di qualità dell'acqua utilizzato per valutare il grado di inquinamento organico nei corpi idrici. La maggior parte degli inquinanti nelle acque reflue sono materia organica, tra cui decine di milioni di specie conosciute e innumerevoli specie sconosciute. Il BOD e un altro indicatore, la domanda chimica di ossigeno (COD), vengono utilizzati insieme per valutare lo stato di inquinamento dei corpi idrici. Il BOD si concentra sulla misurazione della quantità di materia organica che può essere decomposta dai microrganismi, mentre il COD include l'ossidazione di tutte le forme di materia organica e inorganica. In sintesi, il BOD proviene principalmente da materia organica biodegradabile nell'acqua. Questa materia organica viene decomposta in acqua da microrganismi, influenzando così la capacità di autodepurazione e l'equilibrio ecologico dei corpi idrici. La domanda biochimica di ossigeno è un importante parametro di inquinamento della qualità dell'acqua. Nelle acque reflue, negli effluenti degli impianti di trattamento delle acque reflue e nelle acque contaminate, la quantità di ossigeno necessaria ai microrganismi per crescere e riprodursi utilizzando la materia organica è l'equivalente di ossigeno della materia organica degradabile (utilizzabile da microrganismi). Gli inquinanti nelle acque superficiali consumano ossigeno disciolto nel processo di ossidazione mediato da microrganismi. La quantità di ossigeno disciolto consumata è chiamata domanda biochimica di ossigeno, che riflette indirettamente la quantità di materia organica biodegradabile nell'acqua. Indica la quantità totale di ossigeno disciolto consumato nell'acqua quando la materia organica nell'acqua viene ossidata e decomposta dall'azione biochimica di microrganismi per renderla inorganica o gassosa. Più alto è il valore, più inquinanti organici ci sono nell'acqua e più grave è l'inquinamento. Gli idrocarburi, le proteine, gli oli, la lignina, ecc. che esistono in sospensione o disciolti nelle acque reflue domestiche e industriali come lo zucchero, gli alimenti, la fabbricazione della carta e le fibre sono tutti inquinanti organici, che possono essere decomposti dall'azione biochimica dei batteri aerobici. Poiché l'ossigeno viene consumato durante il processo di decomposizione, sono anche chiamati inquinanti aerobici. Se una quantità eccessiva di questo tipo di inquinante viene scaricata nel corpo idrico, causerà una mancanza di ossigeno disciolto nell'acqua. Allo stesso tempo, la materia organica causerà la corruzione attraverso la decomposizione dei batteri anaerobici nell'acqua, producendo gas maleodoranti come metano, idrogeno solforato, mercaptano e ammoniaca, causando il deterioramento e l'odore del corpo idrico.

Ci vogliono circa 100 giorni perché tutta la materia organica nelle acque reflue sia completamente ossidata e decomposta. Al fine di ridurre il tempo di rilevamento, la domanda biochimica di ossigeno è generalmente rappresentata dal consumo di ossigeno del campione d'acqua testato a 20°C entro cinque giorni, che è chiamato domanda biochimica di ossigeno a cinque giorni, denominata BOD5. Per le acque reflue domestiche è pari a circa il 70% del consumo di ossigeno per la completa ossidazione e decomposizione.

 

3. L'impatto del BOD.

Rilevamento della qualità dell'acqua BOD è l'abbreviazione di misuratore biochimico della domanda di ossigeno, che è un indicatore completo del contenuto di inquinanti che consumano ossigeno nell'acqua. I pericoli di un eccesso di BOD 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 aerobici e degli organismi aerobici, causando un rapido consumo di ossigeno nell'acqua, portando così alla morte degli organismi acquatici.

2. Deterioramento della qualità dell'acqua: la riproduzione di un gran numero di microrganismi che consumano ossigeno nel corpo idrico consumerà l'ossigeno disciolto e sintetizzerà l'inquinamento organico nei propri componenti vitali. Questa è la caratteristica di autodepurazione del corpo idrico. Un BOD troppo alto causerà la moltiplicazione in gran numero di batteri aerobi, protozoi aerobi e protofiti aerobici, consumo rapido di ossigeno, morte di pesci e gamberetti e moltiplicazione di un gran numero di batteri anaerobi.

3. Influenzare la capacità di autopurificazione dei corpi idrici: il contenuto di ossigeno disciolto nei corpi idrici è strettamente correlato alla capacità di autopurificazione dei corpi idrici. Più basso è il contenuto di ossigeno disciolto, minore è la capacità di autopurificazione dei corpi idrici.

4. Produrre odore: un contenuto di BOD troppo elevato causerà odori nei corpi idrici, che non solo influenzeranno la qualità dell'acqua, ma minacceranno anche l'ambiente circostante e la salute umana.

5. Causa la marea rossa e la fioritura algale: un BOD eccessivo causerà l'eutrofizzazione dei corpi idrici, innescherà la marea rossa e la fioritura algale, che distruggerà l'equilibrio ecologico acquatico e minaccerà la salute umana e l'acqua potabile.

 

Pertanto, un BOD eccessivo è un parametro molto importante per l'inquinamento delle acque, che può riflettere indirettamente il contenuto di materia organica biodegradabile nell'acqua. Se le acque reflue con un eccesso di BOD vengono scaricate in corpi idrici naturali come fiumi e oceani, non solo causeranno la morte degli organismi nell'acqua, ma si accumuleranno anche nella catena alimentare ed entreranno nel corpo umano, causando avvelenamento cronico, colpendo il sistema nervoso e distruggendo la funzione del fegato. Pertanto, è necessario acquistare un misuratore BOD Shenchanghong per la misurazione. Solo dopo aver superato il test le acque reflue possono essere scaricate nel corpo idrico.

 

5. Metodi per il trattamento della BOD

Per trattare il problema dell'eccessiva BOD (domanda 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. Pretrattare le acque reflue per rimuovere i solidi sospesi e i sedimenti, solitamente utilizzando metodi fisici come la sedimentazione, la filtrazione o la centrifugazione.

 

B. Vagliatura e sedimentazione. Rimuove i solidi sospesi nelle acque reflue attraverso la vagliatura fisica e la sedimentazione. Questi solidi di solito contengono un BOD elevato.

 

2. Metodo biologico:

 

Il trattamento biologico è uno dei passaggi chiave per rimuovere il BOD nelle acque reflue. Utilizza la capacità metabolica dei microrganismi per decomporre la materia organica e ridurre il contenuto di BOD. I metodi comuni includono il metodo a fanghi attivi e il metodo del biofilm.

 

B. Metodo a fanghi attivi: creare condizioni ambientali adeguate attraverso l'agitazione, l'aerazione e altri metodi per consentire ai microrganismi di decomporre la materia organica.

 

C. Metodo del biofilm: attacca i microrganismi a una membrana fissa e la materia organica nelle acque reflue viene rimossa dai microrganismi quando passa attraverso la membrana.

D. Regolare il valore del pH: il valore del pH nelle acque reflue ha una certa influenza sull'attività dei microrganismi e sull'effetto di rimozione del BOD e deve essere regolato in base alle caratteristiche delle acque reflue specifiche.

E. Aerazione per aumentare l'ossigeno disciolto: aumentando l'apporto di ossigeno, si migliora l'attività dei microrganismi e l'efficienza di rimozione del BOD nelle acque reflue.

F. Trattamento dei fanghi residui: durante il processo di trattamento biologico, i fanghi prodotti devono essere ulteriormente trattati, compresa la digestione anaerobica, la digestione aerobica, la disidratazione, l'essiccazione, ecc.

3. Metodo chimico:

A. Ossidazione chimica: utilizzare ossidanti come ozono, cloro o persolfato per ossidare la materia organica nelle acque reflue e ridurre il BOD.

B. Flocculazione e flottazione: aggiungere flocculanti per far condensare le particelle sospese e la materia organica in fiocchi più grandi, quindi rimuoverli per flottazione.

4. Tecnologia di trattamento avanzata:

A. Tecnologia di ossidazione anaerobica dell'ammoniaca: in condizioni specifiche, i batteri anaerobici dell'ossidazione dell'ammoniaca vengono utilizzati per rimuovere l'azoto ammoniacale nelle acque reflue e ridurre allo stesso tempo il BOD.

B. Fitodepurazione: attraverso l'effetto sinergico di piante e microrganismi nelle fitodepurazioni, vengono rimossi 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 dell'acqua, aerazione, sedimentazione e drenaggio.

B. CAST (Circulating Activated Sludge Process): combina il funzionamento periodico di aerazione e agitazione per migliorare l'efficienza di rimozione della materia organica.

6. Pretrattamento e post-trattamento:

A. I pretrattamenti come i vagli grossolani, i vagli fini e le camere di graniglia rimuovono grandi particelle di materia organica e riducono l'onere del successivo trattamento biologico.

B. Post-trattamento: dopo il trattamento biologico, il BOD viene ulteriormente ridotto mediante filtrazione, adsorbimento e altri metodi.

In sintesi, il problema dell'eccessivo BOD nell'acqua trattata deve considerare in modo completo fattori quali 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 soddisfi i requisiti di protezione ambientale.

5. Metodo di analisi BOD.

I metodi di analisi del BOD includono principalmente il metodo della coltura di cinque giorni, il metodo di misurazione della pressione, il metodo dell'elettrodo microbico, il metodo BOD5, il metodo BOD20, il metodo del biosensore, il metodo del sensore ottico di ossigeno, il metodo di analisi chimica, ecc. 1,‌ Il metodo di allenamento di cinque giorni è un metodo di misurazione del BOD comunemente usato. Calcola il valore BOD modificando i campioni d'acqua a condizioni (20 ± 1 ° C) per 5 giorni, quindi determinando le variazioni del contenuto di ossigeno nel campione d'acqua prima e dopo il campione d'acqua. Consiste nel calcolare il valore BOD misurando le variazioni nel sistema chiuso misurando le variazioni nel sistema chiuso. Il segnale elettrico cambia causato dalle attività metaboliche microbiche per determinare il valore BOD. Questo metodo ha un'elevata sensibilità e precisione. Il metodo BOD5 è semplice ed economico ed è 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 adatto per le occasioni che richiedono una valutazione più accurata del BOD. Ci sono vantaggi di risposta rapida, funzionamento semplice e alta sensibilità. La reazione tra i reagenti chimici e la materia organica viene calcolata per calcolare il valore BOD. Questo metodo di solito richiede un tempo di funzionamento più lungo e passaggi sperimentali complessi, ma in alcuni casi specifici è ancora un metodo efficace per determinare il valore BOD. Inoltre, paesi e aree geografiche diversi possono avere standard e requisiti diversi. Pertanto, quando si esegue il BOD, è necessario fare riferimento ai metodi e alle norme pertinenti applicabili all'area per garantire l'accuratezza e la comparabilità dei risultati delle misurazioni.

 

L'analizzatore biochimico della domanda di ossigeno (BOD5) di Lianhua Technology è progettato sulla base del principio di misurazione della pressione differenziale. Simula il processo di biodegradazione della materia organica in natura. In un flacone di coltura sigillato, l'ossigeno nell'aria sopra il flacone di coltura reintegra continuamente l'ossigeno disciolto consumato dalla decomposizione della materia organica nel campione. La CO2 prodotta durante la degradazione della materia organica viene rimossa, causando una variazione della pressione dell'aria nella bottiglia di coltura. Rilevando la variazione della pressione dell'aria nel flacone di coltura, viene calcolato il valore della domanda biochimica di ossigeno (BOD) del campione. Ampio intervallo di rilevamento, test diretti inferiori a 4000 mg/L, stampa automatica dei risultati, ciclo di misurazione opzionale da 1 a 30 giorni, funzionamento semplice.