ידע על דרישת חמצן ביוכימית של המים

ידע על דרישת חמצן ביוכימית של המים

1. הגדרת BOD.

דרישה חימיו-ביולוגית לאוקסיגן (המכונה לעתים BOD) מתארת את כמות האוקסיגן الذائب שנצרך בתגובה הביוכימית של מיקרואורגניזמים הפועלים על חומרים אורגניים ביודעים במים תחת תנאים מסוימים. היא מוצגת ב-mg/L או אחוז, ppm. זו היא סמלול מסכמת שמשקפת את רמת המזוהמים האורגניים במים. אם זמן האוקסידציה הביולוגי הוא חמישה ימים, זה נקרא דרישה חימיו-ביולוגית לאוקסיגן של חמישה ימים (BOD5), ויש גם BOD10 ו-BOD20 בהתאם.

התפרקות החומר האורגני במים מתרחשת בשתי שלבים. השלב הראשון הוא שלב אוקסידציית פחמן, והשלב השני הוא שלב ניטריפיקציה. כמות האוקסידציה הצריכה בשלב אוקסידציית הפחמן נקראת דרישה חימיו-ביולוגית לאוקסיגן של פחמן (CBOD).

מיקרואורגניזמים צריכים לצרוך חמצן בעת פירוק תרכובות אורגניות במים. אם החמצן الذائب במים אינו מספיק כדי להספק את צורכי המיקרואורגניזמים, גוף המים נמצא במצב של זיהום. לכן, BOD הוא מדד חשוב שמעיד באופן עקיף על רמת הזיהום האורגני במים. באמצעות בדיקת BOD, ניתן להבין את היכולת לפירוק ביולוגי של מים זוהמים ואת יכולת התהודה העצמית של גופי המים. ככל שהערך גבוה יותר, כך יש יותר תרביות אורגניות במים והזיהום חמור יותר.

באופן כללי, תהליך הידרדרות החומר העורקי תחת המטבוליזם של מיקרואורגניזמים יכול להיחלק לשני שלבים. השלב הראשון הוא תהליך המרה של חומר אורגני ל-CO2, NH3 ו-H2O. השלב השני הוא תהליך הניטראציה של NH3 שמוחלף לניטראט ולניטרייט. מכיוון ש-NH3 הוא כבר חומר לא אורגני, הביקוש הביוכימי לאוקסיגן של מים טמאים מתייחס בדרך כלל רק לכמות האוקסיגן שנדרשת לחומר העורקי בתגובה הביוכימית בשלב זה. ירידה של חומר עירקי על ידי מיקרואורגניזמים קשורה לטמפרטורה, ו-20°C נחשבת בדרך כלל לטמפרטורה הסטנדרטית לביצוע מדידת הביקוש הביוכימי לאוקסיגן. תחת תנאים של אספקה מספקת של אוקסיגן והעתקה מתמשכת, לוקח בדרך כלל 20 ימים כדי שהחומר העורקי ישלים את תהליך התroxידציה והפירוק שלב זה, בערך 99%, והערך של BOD לאחר 20 ימים נחשב לעתים כ-BOD השלם, כלומר BOD20. עם זאת, 20 ימים הם קשה להשגה בפועל. לכן, זמן סטנדרטי נקבע, בדרך כלל 5 ימים, והוא נקרא הביקוש הביוכימי לאוקסיגן של חמישה ימים, ומוסמך כ-BOD5. BOD5 מהווה בערך 70% מ-BOD20.

ההבדל בין BOD ו-COD הוא ש-BOD הוא דרישה חמצנית ביוכימית; COD הוא דרישה חמצנית כימית, שמתייחסת לכמות כל המזוהמים (כולל תרכובות אורגניות ואינורגיות) במים שאפשר להออกסדם על ידי מוקסידנטים חזקים תחת תנאים מסוימים, והיוצגים ב-mg/L של החמצן הדרוש לעיכול. זה יכול להראות את רמת התلوון של המים על ידי חומרים המפחיתים חמצן. בדרך כלל, COD של מים סחוטים גדול יותר מ-BOD. זה בגלל שההעכלת החמצן של COD היא יותר שלמה. פרט למספר קטן של תרכובות אורגניות מתנדפות, תרכובות אורגניות אromatic ומספר קטן של אלקנסים, הן יכולות להיעכל בדרך כלל, ויש גם חלק של חומרים אינורגיים;"While BOD מתייחס רק לתרכובות אורגניות שניתן לפצלן ישירות על ידי מיקרואורגניזמים, והיא קלה להפרעה על ידי חומרים רעלניים ובكتריה במים. היחס בין דרישה חמצנית ביוכימית לדרישה חמצנית כימית יכול להצביע על כמות התרכובות האורגניות בתהומות שקשה למיקרואורגניזמים לפצלן. תרכובות אורגניות שקשה למיקרואורגניזמים לפצלן הן מסוכנות יותר לסביבה.

ה-BOD5 של נהר כללי לא עולה על 2 מ"ג/ל. אם הוא גבוה מ-10 מ"ג/ל, הוא יפלוט ריח נורא. תקן השפכים הממוצע של המדינה שלנו קובע שבקצה המפעל, הקונCENTRATION המותרת של BOD ברמה השנייה של מים חלולים היא 60 מ"ג/ל, ו-BOD של מי פני השטח לא יעלה על 4 מ"ג/ל.

שיטת הבדיקה המסורתית לבידוד BOD5 היא שיטת זירוס הדילול. השיטה הספציפית היא לגדל במשך 5 ימים בטמפרטורה של 20±1℃, ולמדוד את החמצן الذ镕 של המדגם לפני ואחרי הגידול. ההפרש בין השניים הוא התצרוך האוקסיגני ביולוגי ל-5 ימים. זו היא השיטה שנמצאת כיום בשימוש נרחב.

המנתח של דרישה חמצנית ביוכימית (BOD) שסופק על ידי טכנולוגיית ליאנה תוכנן על סמך עקרון המדידה של שיטת הלחץ הדיפרנציאלי. הכלים מל את תהליך התפרוקה הביולוגית של חומרים אורגניים בטבע: החמצן באוויר מעל甁 הבדיקה ממשיך להשלים את החמצן الذ镕 שנשאף במים, הפחמן הדו חמצני (CO2) שנוצר במהלך התפרוקה של החומרים האורגניים נספג על ידי נתרת הסודה בכסות הסגירה, וה censor לחץ מוניטר את השינויים בלחץ החמצן ב甁 הבדיקה בכל זמן. קורלציה מוסדרת בין הדרישה חמצנית ביוכימית BOD (כלומר, כמות החמצן ששואף ב甁 הבדיקה) לבין לחץ הגז, ולאחר מכן מוצג ערך ה-BOD ישירות.

שיטת ההשתלה המסורתית של התהודה היא מסובכת ודורשת זמן רב, ויש צורך במשתתף מוקד כדי להנחות את תהליך התרבות של חמשת הימים. בהשוואה, מודד ה-BOD של טכנולוגיית ליאנה קל להפעלה ומעשי לבדיקות. כאשר הזמן המוגדר לתרבות (כמו 5 ימים, 7 ימים או 30 ימים) נגמר, מערכת הבדיקה כורתת באופן אוטומטי את החשמל ומציגה את תוצאות המדידה. היא יכולה לעבד 6 או 12 דגימות מים בו זמנית, ואין צורך באדם מיוחד לצפייה במהלך הבדיקה. והיא מהירה יותר משיטתالتهודה. שמירת הבקבוק במצב ערבוב מתמשך יכול להספק חמצן נוסף לדגימת המים, ובכך לאפשר לבקטריות יותר מגע עם חומר אורגני. על ידי התאוצה של תהליך הנשימה והצריכה של חמצן, ניתן לקבל תוצאות מהר יותר. תוצאות מדידות שקולות לשיטת התרבות בתהודה ניתן להשיג תוך 2 עד 3 ימים. תוצאות המדידות הללו אפשר להשתמש בהן לשליטה בתהליך.

2. כיצד נוצרת ה-BOD

רוב ה-BOD מגיע מחומר אורגני ביודגראדייילי במים. ‌

דרישה חימית לאוקסיגן (BOD) מתייחסת לכמות האוקסיגן الذائب שנשאבת בתהליך התגובה הביוכימית של מיקרואורגניזמים הפועלים על חומרים אורגניים תילוגיים במים בהינתן תנאים מסוימים. חומרים אורגניים אלו יכולים להיות שטיפי אדם ובעלי חיים, פסולת אוכל ופסולת תעשייתית וכו'. הם מתפרקים במים תחת פעולתם של מיקרואורגניזמים, מה שגורם לצריכת אוקסיגן الذיב במים. BOD מודד בדרך כלל בmilligrams per liter או מוצג כערך אחוזי או ppm. זהו פרמטר חשוב להערכת רמת הזיהום האורגני בגופי מים. רוב המזוהמים בבוץ הם חומרים אורגניים, כולל עשרות מיליוני מינים ידועים ומספר עצום של מינים לא ידועים. BOD והמונח אחר, Chemical Oxygen Demand (COD), משמשים יחדיו כדי להעריך את מצב הזיהום בגופי המים. BOD מתמקד במדידת הכמות של חומרים אורגניים שניתן לפצלם על ידי מיקרואורגניזמים, בעוד COD כולל את חמצון כל סוגי החומרים האורגניים והלא אורגניים. בסך הכל, BOD מגיע בעיקר מחומרים אורגניים תילוגיים במים. חומרים אורגניים אלו מתפרקים במים על ידי פעולת מיקרואורגניזמים, מה שמשפיע על יכולת העצמי-הטיהור והאיזון האקולוגי של גופי המים. דרישה ביוכימית לאוקסיגן היא פרמטר זיהום איכות מים חשוב. בבוץ, מים שזורכים ממעבדות בוץ ובמים מזוהמים, הכמות של אוקסיגן הנדרשת למיקרואורגניזמים לצמיחה והתרבות באמצעות חומרים אורגניים היא השווי אוקסיגן של חומרים אורגניים תילוגיים (ניתנים לשימוש על ידי מיקרואורגניזמים). מזוהמים במים פני השטח צורכים אוקסיגן الذיב בתהליך חמצון שמתרחש תחת פעולת מיקרואורגניזמים. הכמות של אוקסיגן الذיב הצרוךת נקראת דרישה ביוכימית לאוקסיגן, והיא מראה באופן עקיף את הכמות של חומרים אורגניים תילוגיים במים. זה מציין את סך האוקסיגן الذיב הצרוך במים כאשר החומרים האורגניים במים חמצונים ומפורקים על ידי פעולת ביוכימית של מיקרואורגניזמים כדי להפוך אותם לחומרים חסרי חיים או גזיים. ככל שהערך גבוה יותר, כך יש יותר מזוהמים אורגניים במים, והזיהום הוא חמור יותר. קARBONhydrates, חלבונים, שומנים, ליגנין וכו' שקיימים במצב מרחף או דיסולבציה בבוץ ביתני ובוץ תעשייתי כמו סוכר, מזון, ייצור נייר וסיב הם כל מזוהמים אורגניים, שהם ניתנים לפיצול על ידי פעולת ביוכימית של חיידקים אירוביים. מכיוון שאוקסיגן צורך במהלך תהליך הפיצול, הם גם נקראים מזוהמים אירוביים. אם כמות גדולה מדי של מזוהמים מסוג זה מוזרקת לגוף המים, זה יגרום לחוסר באוקסיגן الذיב במים. באותו הזמן, החומרים האורגניים יגרמו לפיקוח דרך פעולת מיקרואורגניזמים אנאירוביים במים, ויוצרים גזים ריחניים כמו מתאן, חנקן חלבי, תיאנול והידרוגן סולפיד, מה שגורם לגוף המים להידרדר ולהתיש.

לוקח לפרק את כל החומר האורגני בזבל עד כדי התפרקות מלאה לוקח כ-100 ימים. כדי לקצר את זמן הבדיקה, הביקוש חמצוני ביולוגי מוצג בדרך כלל על ידי הצריכה של חמצן במותחן המים שנבדק במשך חמישה ימים בטמפרטורה של 20°C, והוא נקרא הביקוש חמצוני ביולוגי של חמישה ימים, או בקיצור BOD5. עבור זבל ביתי, הוא שווה בערך ל-70% מהצריכה של חמצן להתחמצון וההתפרקות המלאה.

3. השפעת BOD.

בדיקת איכות מים BOD הוא קיצור של מדד הביקוש חמצוני ביולוגי, שהוא מציין כולל של התוכן של תופשי חמצן מזוהמים במים. הסיכונים של BOD עודף מתבטאים בעיקר בדרכים הבאות:

1. הצריכה של חמצן דיסולוטי במים: תוכן BOD עודף יאיץ את שיעור הרבייה של חיידקים אירוביים ויצורים אירוביים, מה שיגרום לצריכת חמצן מהירה יותר במים, ובכך יוביל למוות של יצורי מים.

הידרדרות איכות המים: הרבייה של כמויות גדולות של מיקרואורגניזמים שמשתמשים באוקסיגן בגוף המים תצרוך את האוקסיגן الذ镕 ותהפוך את התلوין העורקי לרכיבי חיים שלה. זו היא תכונת ההטיהה העצמית של גוף המים. רמת BOD גבוהה מדי תגרום לבקטריות אירוביות, פרוטוזואים אירוביים ופרוטופיטים אירוביים להתרבות בכמויות גדולות, לצרוך את האוקסיגן במהירות, לגרום למוות של דגים וקרמיים ולהביא להתרבות מסיבית של בקטריות אנאירוביות.

להשפיע על יכולת ההטיהה העצמית של גופי המים: הכמות של אוקסיגן الذ镕 במים קשורה קשר הדוק עם יכולת ההטיהה העצמית של גופי המים. ככל שהאوكסיגן الذמול נמוך יותר, כך ירדה יכולת ההטיהה העצמית של גופי המים.

ייצור ריח: רמת BOD גבוהה מדי תגרום לגופי מים להפיק ריח, מה שיאFEクト לא רק על איכות המים אלא גם יאיים על הסביבה הסביבתית ובבריאות האדם.

5. גורמים לטינופת אדום ופריחת אלגים: BOD מוגזם יגרום להאוסה של גוף מים, שיגרום לטינופת אדום ופריחת אלגים, מה שיבטל את האיזון האקולוגי המימדי ויתrax על בריאות האדם ומי שתייה.

לכן, BOD מוגזם הוא פרמטר חשוב מאוד של זיהום מים, שיכל לשקף באופן עקיף את התוכן של חומרים אורגניים ביודגיים במים. אם מים מלוכלכים עם BOD מוגזם נשפכים לגופי מים טבעיים כמו נהרות וימים, זה לא רק יגרום למוות של יצורים במים, אלא גם יצטברו בשרשרת המזון ויכנסו לגוף האדם, גורמים למษ.chrונית, השפעה על מערכת העצבים והרס תפקוד הכבד. לכן, יש צורך לרכוש מדida Shenchanghong לבידוד BOD. רק לאחר שעבר את הבדיקה ניתן לשחרר את מי השפכים לגוף המים.

5. שיטות לטיפול ב-BOD

כדי לטפל בעיון של BOD מוגבר (דרישת חמצן ביוכימית) במים, יש להשתמש במערך של שיטות כמו פיזיות, ביולוגיות וכימיות. השיטות הבאות הן מספר מהשיטות היעילות:

1. שיטה פיזית:

א. טיפול מקדים של מים מלוכלכים להסרת חלקיקים צפים וטינופת, בדרך כלל באמצעות שיטות פיזיות כמו טיפוח, סינון או צנטריפוגה.

ב. מסננים וטיפוח. הסרת חלקיקים צפים בבוץ דרך מסננים וטיפוח פיזיים. החלקיקים הללו בדרך כלל מכילים BOD גבוה.

2. שיטה ביולוגית:

א. הטיפול הביולוגי הוא אחת המצעדים המרכזים להורדת BOD במים מלוכלכים. הוא משתמש בכושר המטבולי של מיקרואורגניזמים כדי לפרק חומר אורגני ולהפחית את התכולה של BOD. שיטות נפוצות כוללות שיטת שlam דחיפה תומכת וביו-מàng.

ב. שיטת שlam דחיפה תומכת: יצרת תנאים סביבתיים מתאימים באמצעות ערבוב, אירוח ושיטות אחרות כדי לאפשר למיקרואורגניזמים לפצל חומר אורגני.

C. שיטת ביופילם: מחברים מיקרואורגניזמים למחמיר קבוע, והחומר האורגני במי השפכים נסלק על ידי המיקרואורגניזמים כאשר מי השפכים עוברים דרך המחמיר.

D. התאמת ערך pH: ערך pH במי השפכים משפיע על פעילות המיקרואורגניזמים ועל יעילות הסילוק של BOD, וצריך להיתאם לפי תכונותיהם של מי השפכים הספציפיים.

E. אירוח כדי להגדיל חמצן דיסולב: על ידי הגדלת מספקת החמצן, מוגברת פעילות המיקרואורגניזמים והיעילות בסילוק BOD במי השפכים.

F. טיפול בשלIL שאר: במהלך תהליך הטיפול הביולוגי, השלIL שנוצר צריך לעבור טיפול נוסף, כולל דigestion חסר חמצן, digestion באוויר, שיקוע, יבוש וכו'.

3. שיטה כימית:

A. חמצון כימי: משתמשים בחומרי חמצון כמו אוזון, כלור או פרסולפט כדי לחמץ חומר אורגני בזבל ולהפחית את BOD.

ב. צמיגת ועפיפון: הוספת צמיגים כדי לגרום לחלקיקים מרחפים וחומר אורגני להתגבש לבלוקים גדולים יותר, ולאחר מכן להסירם על ידי עפיפון.

4. טכנולוגיות טיפול מתקדמות:

א. טכנולוגיה של חמצון אנאירובי של אמוניה: תחת תנאים מסוימים, משתמשים בחיידקים של חמצון אנאירובי של אמוניה כדי להסיר את ניטוגן האמוניה בבוץ ולהפחית בו זמנית את BOD.

ב. מערכת יערות בנויים: באמצעות התאמה הדדית בין צמחים וחיידקים ביובלים בנויים, מסירים זיהומים כמו חומר אורגני, אזוט וזרחן.

5. אופטימיזציה של תהליך:

א. SBR (תהליך שכבת שמי שיטת סדר): שיפור יעילות הטיפול בבוץ באמצעות תהליכים מחזוריים של מילוי מים, התאורה, שקיעה והסבת מים.

ב. CAST (תהליך שכבת שמי מעגלי): משלב פעולות מחזוריות של התאורה והערבוב כדי לשפר את יעילות הסרת החומר האורגני.

6. טיפול לפני ו"After-treatment":

A. תקדים כמו מסננים גסים, מסננים דקים ותאים של גרגרים מוסרים חלקיקים גדולים של חומר אורגני ומפחיתים את העומס של הטיפול הביולוגי הבא.

B. פוסט-טיפול: לאחר טיפול ביולוגי, ה-BOD נמוך עוד יותר על ידי סינון, אבסורבציה ושיטות אחרות.

בסיכום, יש לקחת בחשבון באופן שיטתי את בעיית ה-BOD המופרז במים经过הטיפוליים, כולל את מאפייני מים השפכים, דרישות הטיפול והמצב הכלכלי, לבחור בשיטות טיפול מתאימות, ולהתמקד בשימוש באנרגיה ובפליטות במהלך הטיפול כדי לוודא שהטיפול עונה על דרישות הסביבה.

5. שיטת ניתוח BOD.

שיטות האנליזה של BOD כוללות בעיקר שיטת חינון של חמישה ימים, שיטת מדידת לחץ, שיטת אלקטרודה מיקרוביאלית, שיטת BOD5, שיטת BOD20, שיטת חיישן ביולוגי, שיטת חיישן אוקסיגן אופטי, שיטת אנליזה כימית, וכו' 1, ‌  שיטת האימונים של חמשת הימים היא שיטה נפוצה למדידת BOD. היא מחשבת את ערך ה-BOD על ידי שינוי דגימות מים בתנאים של (20 ± 1 °C) במשך חמשה ימים, ולאחר מכן קובעת את השינויים בכמות החמצן בדגימת המים לפני ואחרי הדגימה. זה כדי לחשב את ערך ה-BOD על ידי מדידת השינויים במערכת סגורה על ידי בדיקת השינויים במערכת סגורה. השינויים בסIGNAL חשמלי שנגרמו بواسطة פעילות מתבולתית של מיקרואורגניזמים כדי לקבוע את ערך ה-BOD. שיטה זו מאופיינת ברגישות ובדיוק גבוהים. שיטת ה-BOD5 פשוטה וכלכלית, והיא בשימוש נרחב בתחום מוניטורינג איכות המים, בעוד שכלל ה-BOD20 יכול להעריך בצורה כוללת יותר את התפרקות החומרים העצמיים בגוף המים, והוא מתאים למקרים שדורשים הערכה מדויקת יותר של BOD. יש לה שיטה יתרונות של תגובה מהירה, פעולת פשוטה ורגישות גבוהה. התגובה בין תרכובות כימיות לחומרים אורגניים מחושבת כדי לחשב את ערך ה-BOD. שיטה זו בדרך כלל דורשת זמן פעולה ארוך יותר וצעדי ניסוי מורכבים, אך במקרים מסוימים מסויימים, היא עדיין שיטה יעילה לביצוע מדידת BOD. בנוסף, מדינות ומחוזות שונים עשויים להיות להם תקנים ודרישות שונות. לכן, בעת ביצוע BOD, יש להתייחס לשיטות והתקנים הרלוונטיים לאזור כדי לוודא את הדיוק והשווה של תוצאות המדידה.

מפנזת הביוכימית (BOD5) של ליאנה טכנולוגיה תומכת נוצרה על סמך עקרון מדידת הלחץ ההדדי. היא מסעירה את תהליך התפרוקה הביולוגית של חומר אורגני בטבע. בבק בקבוק גידול סגור, החמצן באוויר מעל קבוק הגידול ממשיך להשלים את החמצן الذ镕 שמשמש להתפרקות החומר האורגני במדגם. הפחמן הדו-חמצני (CO2) שנוצר במהלך התפרוקה של החומר האורגני נעלם, מה שגורם לשינוי לחץ האוויר בקבוק הגידול. על ידי זיהוי השינוי בלחץ האוויר בקבוק הגידול, מחושבת ערך המפנזה הביוכימית (BOD) של המדגם. טווח אבחנה רחב, בדיקה ישירה מתחת ל-4000 מ"ג/ל, הדפסה אוטומטית של התוצאות, מחזורי מדידה אפשריים של 1-30 ימים, פעולת פשוטה.