水の生物化学的酸素要求量に関する知識

水の生物化学的酸素要求量に関する知識

1. BODの定義。

生物化学的酸素要求量(BODと呼ばれることが多い)とは、特定の条件下で水中の生分解性有機物を分解する微生物の生化学反応で消費される溶存酸素の量を指します。mg / Lまたはパーセンテージ、ppmで表されます。これは、水中の有機汚染物質の含有量を反映する包括的な指標です。生物学的酸化時間が5日の場合、それは5日間の生物化学的酸素要求量(BOD5)と呼ばれ、それに応じてBOD10とBOD20があります。

水中の有機物の分解は2段階で行われます。最初の段階は炭素酸化段階であり、第2段階は硝化段階です。炭素酸化段階で消費される酸化量は、炭化生物化学的酸素要求量(CBOD)と呼ばれます。

微生物は、水中で有機化合物を分解する際に酸素を消費する必要があります。水中の溶存酸素が微生物の必要量を供給するのに十分でない場合、水域は汚染された状態にあります。したがって、BODは、水中の有機汚染の程度を間接的に示す重要な指標です。BODの決定を通じて、下水の生分解性と水域の自己浄化能力を理解することができます。値が高いほど、水中の有機汚染物質が多くなり、汚染が深刻になります。

一般に、微生物の代謝下での有機物の分解プロセスは、2つの段階に分けることができます。最初の段階は、有機物がCO2、NH3、およびH2Oに変換されるプロセスです。第2段階は、NH3をさらに亜硝酸塩と硝酸塩に変換した硝化プロセスです。NH3はすでに無機物質であるため、下水の生物化学的酸素要求量は、一般に、生化学反応の段階で有機物が必要とする酸素の量のみを指します。微生物による有機物の分解は温度に関係しており、一般的には生物化学的酸素要求量を測定するための標準温度として20°Cが使用されます。十分な酸素と一定の攪拌の測定条件下では、有機物が基本的に段階の酸化分解プロセスを完了するのに通常20日、約99%かかり、20日間のBOD値はしばしば完全なBOD値、つまりBOD20と見なされます。しかし、実際の仕事では20日というのはなかなか難しいです。したがって、標準時間、通常は5日間が規定されており、これは5日間の生物化学的酸素要求量と呼ばれ、BOD5として記録されます。BOD5はBOD20の約70%です。

BODとCODの違いは、BODが生物化学的酸素要求量であるということです。CODは化学的酸素要求量であり、特定の条件下で強力な酸化剤によって酸化される可能性のある水中のすべての汚染物質(有機および無機物質を含む)の量を指し、酸化に必要な酸素のmg / Lで表されます。物質を減らすことにより、水質汚染の程度を反映できます。一般的に言えば、下水のCODはBODよりも大きいです。これは、前者の方がより徹底的に酸化されるためです。いくつかの揮発性有機化合物、芳香族有機化合物、およびいくつかのアルカンを除いて、それらは一般的に酸化される可能性があり、無機物質の量の一部もあります。一方、BODは、微生物によって直接分解される可能性のある有機物のみを指し、水中の有毒物質やバクテリアによって簡単に妨害されます。生物化学的酸素要求量と化学的酸素要求量の比率は、水中の有機汚染物質のうち、微生物が分解しにくい量を示している可能性があります。微生物が分解しにくい有機汚染物質は、環境に対してより有害です。

一般的な河川のBOD5は2mg/Lを超えません。10mg/Lを超えると悪臭を発します。私の国の包括的な下水排出基準では、工場の出口で、廃水のBOD二次基準の許容濃度は60mg / Lであり、地表水BODは4mg / Lを超えてはならないと規定されています。

BOD5の従来の試験方法は、接種希釈法です。具体的な方法は、20±1°Cで5日間培養し、培養前後のサンプルの溶存酸素をそれぞれ測定することです。両者の違いは、5日間の生物化学的酸素要求量です。これは現在広く使用されている方法です。

Lianhua Technologyが提供する生物化学的酸素要求量(BOD)分析装置は、差圧法の測定原理に基づいて設計されています。この装置は、自然界の有機物の生分解プロセスをシミュレートします:テストボトルの上の空気中の酸素は、水中で消費された溶存酸素を連続的に補充し、有機物の分解中に生成されたCO2はシーリングカバー内の水酸化ナトリウムに吸収され、圧力センサーはテストボトル内の酸素圧の変化をいつでも監視します。生物化学的酸素要求量BOD(すなわち、テストボトル内で消費される酸素量)とガス圧との間に相関関係が確立され、その後、生物化学的酸素要求量BOD値が直接表示されます。

従来の希釈接種方法は面倒で時間がかかり、5日間の培養プロセスでは専任の人が監督する必要があります。それに比べて、Lianhua TechnologyのBODアナライザーは操作が簡単で、テストに便利です。設定された培養時間(5日、7日、30日など)に達すると、テストシステムは自動的にシャットダウンし、測定結果を保存します。同時に6つまたは12の水サンプルを行うことができ、テスト中に特別な人が監視する必要はありません。また、希釈法よりも高速です。ボトルを連続的に攪拌する状態に保つことで、水サンプルに追加の酸素を供給し、バクテリアが有機物とより多く接触できるようになります。呼吸と酸素消費のプロセスを加速することで、より早く結果を得ることができます。希釈培養法と同等の測定結果は、2〜3日で得られます。これらの測定結果は、プロセス制御に活用できます。

 

2. BODの作り方

BODは主に水中の生分解性有機物に由来します。‌

生物化学的酸素要求量(BOD)とは、微生物が特定の条件下で水中の生分解性有機物を分解する生化学反応過程で消費される溶存酸素の量を指します。これらの有機物は、人間や動物の排泄物、食品廃棄物や産業廃棄物などである可能性があります。微生物の働きにより水中で分解され、水中の溶存酸素を消費します。BODは通常、ミリグラム/リットルで測定されるか、パーセンテージまたはppmで表されます。これは、水域の有機汚染の程度を評価するために使用される重要な水質指標です。下水中のほとんどの汚染物質は有機物であり、数千万の既知の種と無数の未知の種が含まれています。BODと別の指標である化学的酸素要求量(COD)は、水域の汚染状況を評価するために一緒に使用されます。BODは微生物によって分解される可能性のある有機物の量を測定することに焦点を当てていますが、CODにはあらゆる形態の有機物および無機物の酸化が含まれます。要約すると、BODは主に水中の生分解性有機物に由来します。これらの有機物は微生物によって水中で分解されるため、水域の自己浄化能力と生態学的バランスに影響を与えます。生物化学的酸素要求量は、重要な水質汚染パラメータです。排水や排水処理場からの排水、汚染水など、微生物が有機物を用いて増殖・繁殖するために必要な酸素量は、分解性(微生物が利用可能な)有機物と同等の酸素量です。地表水中の汚染物質は、微生物によって媒介される酸化の過程で溶存酸素を消費します。消費される溶存酸素の量は生物化学的酸素要求量と呼ばれ、水中の生分解性有機物の量を間接的に反映します。これは、水中の有機物が微生物の生化学的作用によって酸化および分解され、無機または気体になったときに水中で消費される溶存酸素の総量を示します。値が高いほど、水中の有機汚染物質が多くなり、汚染が深刻になります。砂糖、食品、製紙、繊維などの生活下水や産業廃水に浮遊または溶解した状態で存在する炭化水素、タンパク質、油、リグニンなどはすべて有機汚染物質であり、好気性細菌の生化学的作用によって分解される可能性があります。分解過程で酸素が消費されるため、好気性汚染物質とも呼ばれます。このタイプの汚染物質が水域に排出されすぎると、水中の溶存酸素が不足します。同時に、有機物は水中の嫌気性細菌の分解を通じて腐敗を引き起こし、メタン、硫化水素、メルカプタン、アンモニアなどの悪臭を放つガスを生成し、水域を劣化させて悪臭を放ちます。

下水中の有機物がすべて完全に酸化・分解されるまでに約100日かかります。検出時間を短縮するために、生物化学的酸素要求量は、一般に、試験された水サンプルが5日以内に20°Cで酸素消費量によって表され、これはBOD5と呼ばれる5日間の生物化学的酸素要求量と呼ばれます。生活排水の場合、完全な酸化と分解のための酸素消費量の約70%に相当します。

 

3. BODの影響。

水質検出BODは、生物化学的酸素要求量計の略語であり、水中の酸素消費汚染物質の含有量の包括的な指標です。過剰なBODの危険性は、主に次の側面で現れます。

 

1.水中の溶存酸素の消費:過剰なBOD含有量は、好気性細菌と好気性生物の繁殖速度を加速し、水中の酸素を急速に消費し、それによって水生生物の死につながります。

2.水質の悪化:水域で多数の酸素を消費する微生物が繁殖すると、溶存酸素が消費され、有機汚染がそれ自体の生活成分に合成されます。これが水域の自己浄化特性です。BODが高すぎると、好気性細菌、好気性原生動物、および好気性原生菌が大量に増殖し、酸素が急速に消費され、魚やエビが死に至り、多数の嫌気性細菌が増殖します。

3.水域の自己浄化能力に影響を与える:水域の溶存酸素の含有量は、水域の自己浄化能力と密接に関連しています。溶存酸素含有量が低いほど、水域の自己浄化能力は弱くなります。

4.臭気を発生させる:BOD含有量が高すぎると、水域に臭気が発生し、水質に影響を与えるだけでなく、周囲の環境や人間の健康を脅かします。

5.赤潮と藻類の異常発生を引き起こす:過度のBODは、水域の富栄養化を引き起こし、赤潮と藻類の異常発生を引き起こし、水生生物の生態学的バランスを破壊し、人間の健康と飲料水を脅かします。

 

したがって、過剰なBODは非常に重要な水質汚染パラメータであり、水中の生分解性有機物の含有量を間接的に反映する可能性があります。過剰なBODの下水が河川や海などの自然水域に排出されると、水中の生物が死ぬだけでなく、食物連鎖に蓄積して人体に侵入し、慢性中毒を引き起こし、神経系に影響を及ぼし、肝臓の機能を破壊します。したがって、測定のためにShenchanghong BODメーターを購入する必要があります。テストに合格した後にのみ、下水を水域に排出することができます。

 

5. BODの処理方法

水中の過剰なBOD(生物化学的酸素要求量)の問題を処理するには、物理的、生物学的、化学的方法など、さまざまな方法を使用する必要があります。以下は、いくつかの効果的な方法です。

 

1.物理的方法:

 

A. 通常、沈殿、ろ過、遠心分離などの物理的方法を使用して、浮遊物質や堆積物を除去するために廃水を前処理します。

 

B.スクリーニングと沈降。下水中の浮遊物質は、物理的なスクリーニングと沈殿によって除去します。これらの固形物には通常、高いBODが含まれています。

 

2.生物学的方法:

 

A. 生物学的処理は、廃水中のBODを除去するための重要なステップの1つです。微生物の代謝能力を利用して有機物を分解し、BOD含有量を減らします。一般的な方法には、活性汚泥法とバイオフィルム法があります。

 

B.活性汚泥法:微生物が有機物を分解できるように、攪拌、曝気などの方法により適切な環境条件を作り出します。

 

C.バイオフィルム法:固定された膜に微生物を付着させ、排水中の有機物が膜を通過する際に微生物によって除去されます。

D.pH値を調整する:廃水中のpH値は、微生物の活動とBOD除去効果に一定の影響を及ぼし、特定の廃水の特性に応じて調整する必要があります。

E.溶存酸素を増加させるための曝気:酸素供給を増やすことにより、微生物の活動と廃水中のBODの除去効率が向上します。

F.残留汚泥処理:生物学的処理プロセス中に、生成された汚泥は、嫌気性消化、好気性消化、脱水、乾燥などを含む、さらに処理する必要があります。

3.化学的方法:

A.化学酸化:オゾン、塩素、過硫酸塩などの酸化剤を使用して、下水中の有機物を酸化し、BODを減らします。

B.凝集と浮遊選鉱:凝集剤を追加して浮遊粒子と有機物をより大きなフロックに凝縮させ、浮遊選鉱によってそれらを取り除きます。

4.高度な治療技術:

A.嫌気性アンモニア酸化技術:特定の条件下で、嫌気性アンモニア酸化細菌を使用して、下水中のアンモニア態窒素を除去し、同時にBODを削減します。

B.人工湿地システム:人工湿地の植物と微生物の相乗効果により、有機物、窒素、リンなどの汚染物質が除去されます。

5.プロセスの最適化:

A. SBR(Sequencing Batch Activated Sludge Process):定期的な水の充填、曝気、沈殿、排水プロセスを通じて、下水処理の効率を向上させます。

B. CAST法(Circulating Activated Sludge Process):定期的な曝気と攪拌を併用し、有機物の除去効率を向上させます。

6.前処理と後処理:

A. 粗いスクリーン、細かいスクリーン、グリットチャンバーなどの前処理により、有機物の大きな粒子が除去され、その後の生物学的処理の負担が軽減されます。

B.後処理:生物学的処理後、BODはろ過、吸着、およびその他の方法によってさらに減少します。

要約すると、処理水中の過剰なBODの問題は、廃水の性質、処理要件、経済状況などの要因を包括的に考慮し、適切な処理方法を選択し、処理プロセス中のエネルギー消費と排出に注意を払う必要があります。

5. BOD解析方法。

BODの分析方法には、主に5日間の培養法、圧力測定法、微生物電極法、BOD5法、BOD20法、バイオセンサー法、光学酸素センサー法、化学分析法などがあります。‌ 5日間のトレーニング方法は、一般的に使用されるBOD測定方法です。水サンプルを(20±1°C)条件で5日間変更し、その後、水サンプルの前後の水サンプルの酸素含有量の変化を決定することにより、BOD値を算出します。これは、クローズドシステムの変化を測定することにより、クローズドシステムの変化を測定することにより、BOD値を計算することです。微生物の代謝活動によって引き起こされる電気信号の変化により、BOD値を決定します。この方法は、高い感度と精度を備えています。BOD5法はシンプルで経済的で、水質モニタリングの分野で広く使用されていますが、BOD20ルールは水域の有機物の劣化をより包括的に評価でき、BODをより正確に評価する必要がある場合に適しています。応答が速く、操作が簡単で、感度が高いという利点があります。化学試薬と有機物との反応を計算してBOD値を算出します。この方法は通常、より長い操作時間と複雑な実験ステップを必要としますが、特定のケースでは、BOD値を決定するための効果的な方法です。また、国や地域によって基準や要件が異なる場合があります。したがって、BODを実行する際には、測定結果の精度と比較可能性を確保するために、その領域に適用される関連する方法と標準を参照する必要があります。

 

Lianhua Technologyの生物化学的酸素要求量(BOD5)分析装置は、差圧測定原理に基づいて設計されています。自然界の有機物の生分解プロセスをシミュレートします。密封された培養ボトルでは、培養ボトルの上の空気中の酸素が、サンプル中の有機物の分解によって消費された溶存酸素を連続的に補充します。有機物の分解時に発生するCO2が除去され、培養ボトル内の空気圧が変化します。培養ボトル内の空気圧の変化を検出することにより、サンプルの生物化学的酸素要求量(BOD)値が計算されます。広い検出範囲、4000mg / L未満の直接テスト、結果の自動印刷、1〜30日間のオプション測定サイクル、簡単な操作。