化学的酸素要求量に関する知識

化学的酸素要求量に関する知識

1. 代金引換の定義。

COD(化学的酸素要求量)は、水サンプルを特定条件下で特定の強力な酸化剤で処理するときに消費される酸化剤の量です。これは、水中の還元性物質の量の指標です。水中の還元性物質には、さまざまな有機物質、亜硝酸塩、硫化物、鉄塩などが含まれますが、主なものは有機物です。そのため、水中の有機物質の量を測定する指標として、化学的酸素要求量(COD)がよく使われます。化学的酸素要求量が大きければ大きいほど、有機物による水質汚染は深刻になります。化学的酸素要求量(COD)の測定は、水サンプル中の還元性物質の測定方法と測定方法によって異なります。最も一般的に使用される方法は、酸性過マンガン酸カリウム(KMnO4)酸化法と重クロム酸カリウム(K2Cr2O7)酸化法です。過マンガン酸カリウム酸化法は酸化速度は低いですが、比較的単純であり、水サンプル中の有機含有量の相対的な比較値を決定するときに使用できます。重クロム酸カリウム酸化法は、酸化速度が高く、再現性が良好で、水サンプル中の有機物の総量を測定するのに適しています。有機物は工業用水システムにとって非常に有害です。厳密に言えば、化学的酸素要求量には水中の無機還元物質も含まれます。通常、廃水中の有機物の量は無機物の量よりもはるかに多いため、廃水中の有機物の総量を表すために化学的酸素要求量が一般的に使用されます。測定条件下では、水中に窒素を含まない有機物は過マンガン酸カリウムによって酸化されやすく、窒素を含む有機物は分解しにくくなります。したがって、酸素要求量は、酸化しやすい有機物を含む天然水または一般廃水を決定するのに適していますが、より複雑な成分を含む有機工業廃水は、化学的酸素要求量を測定することがよくあります。

有機物を多く含む水は、海水淡水化システムを通過する際にイオン交換樹脂、特に陰イオン交換樹脂を汚染し、樹脂の交換容量を低下させます。有機物は前処理(凝固、清澄化、ろ過)後に約50%削減できますが、海水淡水化システムでは除去できないため、給水を介してボイラーに持ち込まれ、ボイラー水のpH値を下げることがよくあります。場合によっては、有機物が蒸気システムや凝縮液に持ち込まれ、pHが低下し、システムが腐食することがあります。循環水系の有機物含有量が高いと、微生物の繁殖が促進されます。したがって、海水淡水化、ボイラー水、循環水システムのいずれであっても、CODが低いほど良いですが、統一された制限指数はありません。循環冷却水系でCOD(KMnO4法)が5mg/Lを超えると、水質が悪化し始めます。

飲料水の基準では、クラスIおよびクラスIIの水の化学的酸素要求量(COD)は≤15mg / L、クラスIIIの水の化学的酸素要求量(COD)は≤20mg / L、クラスIVの水の化学的酸素要求量(COD)は≤30mg / L、クラスVの水の化学的酸素要求量(COD)は≤40mg / Lです。COD値が大きいほど、水域の汚染は深刻になります。

2. CODはどのように生成されますか?

COD(化学的酸素要求量)は、主に水サンプル中の物質、特に有機物によって酸化される可能性のある物質に由来します。これらの有機物質は、砂糖、油脂、アンモニア、窒素など、廃水や汚染水に広く存在しています。これらの物質の酸化は、水中の溶存酸素を消費し、それによって化学的酸素要求量を増加させます。具体的には：

1.砂糖物質:グルコース、フルクトースなどは、食品加工業界やバイオ医薬品業界からの廃水に一般的に含まれており、COD含有量を増加させます。

2.油脂:工業生産中に排出される油脂を含む廃水も、COD濃度の増加につながります。

3.アンモニア態窒素:CODの測定に直接影響しませんが、アンモニア態窒素の酸化は廃水処理中に酸素も消費し、間接的にCOD値に影響を与えます。

さらに、下水でCODを生成する可能性のある物質には、生分解性有機物、工業用有機汚染物質、還元性無機物質、生分解が困難な一部の有機物、微生物代謝物など、多くの種類があります。これらの物質が酸化すると、水中の溶存酸素が消費され、CODが生成されます。したがって、化学的酸素要求量は、有機物の汚染度を測定し、水中の無機物を減らすための重要な指標です。これは、特定の条件下で酸化剤(通常は重クロム酸カリウムまたは過マンガン酸カリウム)によって酸化および分解される可能性のある水中の物質の総量、つまりこれらの物質が酸素を消費する程度を反映しています。

1.有機物:有機物は、タンパク質、炭水化物、脂肪などの生分解性有機物を含む、下水中のCODの主な供給源の1つです。これらの有機物は、微生物の作用により二酸化炭素と水に分解することができます。

2.フェノール性物質:フェノール化合物は、一部の工業プロセスで廃水中の汚染物質としてよく使用されます。それらは水環境に深刻な影響を及ぼし、COD含有量を増加させる可能性があります。

3.アルコール性物質:エタノールやメタノールなどのアルコール性化合物も、一部の産業廃水に含まれるCODの一般的な供給源です。

4.砂糖物質:グルコース、フルクトースなどの糖化合物は、一部の食品加工産業やバイオ医薬品産業からの廃水によく含まれる成分であり、COD含有量も増加します。

5.グリースと脂肪:工業生産中に排出されるグリースと脂肪を含む廃水も、COD濃度の増加につながります。

6.アンモニア態窒素:アンモニア態窒素はCODの測定に直接影響を与えませんが、アンモニア態窒素の酸化は廃水処理プロセス中に酸素を消費し、間接的にCOD値に影響を与えます。

さらに、CODは水中の有機物に反応するだけでなく、硫化物、鉄イオン、亜硫酸ナトリウムなど、水中で還元特性を持つ無機物質も表していることは注目に値します。したがって、下水を処理する際には、さまざまな汚染物質のCODへの寄与を総合的に考慮し、COD値を減らすための適切な処理措置を講じる必要があります。

有機物はCODの主な供給源です。それらには、さまざまな有機物、浮遊物質、および下水中の分解しにくい物質が含まれます。下水中のCOD含有量が高いと、水環境に大きな脅威がもたらされます。CODの処理と監視は、汚染を防止および制御するための重要な手段の1つです。したがって、COD測定は、下水処理および環境モニタリングで一般的に使用される試験方法の1つです。

CODの測定は、操作が簡単で、分析感度が高いプロセスです。CODの測定は、化学試薬を滴定して酸化生成物を生成した後の試料の色の変化や電流信号、その他の信号を直接観察することで完了することができます。COD値が基準を超えた場合は、環境汚染を避けるために対応する処理を行う必要があります。要するに、CODが何を意味するのかを理解することは、水環境を保護し、汚染防止を実施する上で重要な役割を果たします。

 

3.高CODの影響。

‌COD(化学的酸素要求量)は、水域の有機汚染の程度を測定するための重要な指標です。過剰な含有量は、河川の水質に深刻な影響を及ぼします。‌

CODの測定は、ある条件下で1リットルの水に還元性物質(主に有機物)を酸化分解する際に消費される酸化剤の量を基準としています。これらの還元性物質は、分解過程で溶存酸素を大量に消費するため、水生生物は酸素が不足し、その結果、正常な成長や生存に影響を及ぼし、重症化した場合には多数の死者を出す可能性があります。さらに、溶存酸素の減少は、水質の悪化を加速し、有機物の腐敗と分解を促進し、アンモニア態窒素などのより有毒で有害な物質を生成し、水生生物と水質に大きな害を及ぼすでしょう。高濃度の有機物を含む下水に長期間さらされると、胃腸疾患、皮膚病などを引き起こすなど、人間の健康に深刻な害を及ぼす可能性もあります。したがって、過剰なCODは水生生物に脅威を与えるだけでなく、人間の健康にも潜在的なリスクをもたらします。

水環境と人間の健康を保護するためには、過剰なCODを防止および制御するための効果的な対策を講じる必要があります。これには、工業活動や農業活動における有機物の排出を削減すること、排水処理と監視を強化して排出される水質が基準を満たしていることを確認することが含まれ、それによって良好な水生態環境が維持されます。

CODは、水中の有機物含有量の指標です。CODが高いほど、水域は有機物によって深刻に汚染されています。有毒な有機物が水域に入ると、魚などの水域の生物に害を及ぼすだけでなく、食物連鎖で濃縮されて人体に入り込み、慢性的な中毒を引き起こす可能性があります。.

CODは水質と生態環境に大きな影響を与えます。COD含有量の高い有機汚染物質が河川、湖沼、貯水池に入ると、時間内に処理しないと、多くの有機物が水底の土壌に吸着され、長年にわたって蓄積する可能性があります。これらの生物は、水中のさまざまな生物に損傷を与え、数年間毒性が続く可能性があります。この毒性作用には2つの影響があります。

一方では、それは多数の水生生物の死を引き起こし、水域の生態学的バランスを破壊し、さらには川の生態系全体を直接破壊することさえあります。

一方、毒素は魚やエビなどの水生生物にゆっくりと蓄積します。人間がこれらの有毒な水生生物を摂取すると、毒素は人体に侵入して何年にもわたって蓄積し、癌、奇形、遺伝子変異などの予測不可能な深刻な結果につながります。同様に、汚染された水を灌漑に利用すると、作物にも影響が出たり、食事の過程で大量の有害物質を吸い込んだりします。

CODが非常に高いと、自然の水質が悪化します。その理由は、水の自己浄化にはこれらの有機物の分解が必要だからです。CODの分解には必然的に酸素消費が必要であり、水中の再酸素化能力は要件を満たしていません。DOは直接0に低下し、無酸素性になります。嫌気状態では、分解が進み(微生物の嫌気性処理)、水は黒くなって臭くなります(嫌気性微生物は非常に黒く見え、硫化水素ガスを含んでいます)。

 

4. CODの処理方法

最初のポイント

物理的方法:物理的作用を使用して廃水中の浮遊物質または濁りを分離し、廃水中のCODを除去できます。一般的な方法には、沈殿槽、フィルターグリッド、フィルター、グリーストラップ、油水分離器などを通じて下水を前処理し、下水中の粒子状物質のCODを簡単に除去することが含まれます。

2点目

化学的方法:化学反応を利用して廃水中の溶解物質やコロイド状物質を除去し、廃水中のCODを除去することができます。一般的な方法には、中和、沈殿、酸化還元、触媒酸化、光触媒酸化、微量電解、電解凝集、焼却などがあります。

3つ目のポイント

物理的および化学的方法:物理的および化学的反応を使用して、廃水中の溶解物質またはコロイド状物質を除去します。廃水中のCODを除去できます。一般的な方法には、グリッド、ろ過、遠心分離、清澄化、ろ過、オイル分離などがあります。

4つ目のポイント

生物学的処理方法:微生物代謝を使用して、廃水中の有機汚染物質と無機微生物栄養素を安定した無害な物質に変換します。一般的な方法には、活性汚泥法、バイオフィルム法、嫌気性生物学的消化法、安定化池、湿地処理などがあります。

5. COD分析方法。

重クロム酸塩法

化学的酸素要求量を決定するための標準的な方法は、中国規格GB 11914「重クロム酸塩法による水質の化学的酸素要求量の測定」および国際規格ISO6060「水質の化学的酸素要求量の測定」で表されます。この方法は、酸化速度が高く、再現性が高く、精度と信頼性が高く、国際社会で一般的に認められている古典的な標準法となっています。

決定原理は、硫酸酸媒体では、重クロム酸カリウムを酸化剤として使用し、硫酸銀を触媒として使用し、硫酸水銀を塩化物イオンのマスキング剤として使用することです。消化反応液の硫酸酸性度は9mol/Lです。消化反応液を加熱して沸騰させ、沸点温度148°C±2°Cを消化温度とします。反応を水で冷却し、2時間還流します。消化液を自然冷却した後、水で約140mlに希釈します。フェロクロリンを指示薬として使用し、残りの重クロム酸カリウムを硫酸第一鉄アンモニウム溶液で滴定します。水サンプルのCOD値は、硫酸第一鉄アンモニウム溶液の消費量に基づいて計算されます。酸化剤は重クロム酸カリウム、酸化剤は六価クロムを使用しているため、重クロム酸塩法と呼ばれています。

しかし、この古典的な標準的な方法にはまだ欠点があります:還流装置は大きな実験スペースを占有し、多くの水と電気を消費し、大量の試薬を使用し、操作が不便で、大量に迅速に測定するのが困難です。

過マンガン酸カリウム法

CODは過マンガン酸カリウムを酸化剤として測定し、測定結果を過マンガン酸カリウム指数と呼びます。

分光光度法

古典的な標準的な方法に基づいて、重クロム酸カリウムは有機物を酸化し、六価クロムは三価クロムを生成します。水サンプルのCOD値は、六価クロムまたは三価クロムの吸光度値と水サンプルのCOD値との関係を確立することによって決定されます。上記の原則を使用して、海外で最も代表的な方法はEPAです。方法0410.4「自動手動測色」、ASTM:D1252-2000「水封消化分光光度法の化学的酸素要求量を決定するための方法B」およびISO15705-2002「水質の化学的酸素要求量(COD)を測定するための小型密閉管法」。私の国の統一方法は、国家環境保護局の「急速密閉触媒消化法(分光光度法を含む)」です。

迅速な消化法

古典的な標準的な方法は、2時間逆流法です。解析速度を上げるために、さまざまな迅速な解析方法が提案されています。主に2つの方法があります:1つは、消化反応システム内の酸化剤の濃度を上げること、硫酸の酸性度を上げること、反応温度を上げること、および触媒を増やして反応速度を上げることです。国内法は、GB / T14420-1993「ボイラー水および冷却水の分析、化学酸素要求量測定、重クロム酸カリウム迅速法」、および国家環境保護局が推奨する統一法「電量法」および「急速閉鎖触媒消化法(測光法を含む)」で表されます。外国の方法は、ドイツの標準メソッドDIN38049 T.43「水の化学的酸素要求量を決定するための迅速な方法」で表されます。

従来の標準的な方法と比較して、上記の方法は、分解システムの硫酸酸性度を9.0 mg / Lから10.2 mg / Lに、反応温度を150°Cから165°Cに、分解時間を2時間から10分~15分に増加させます。2つ目は、熱放射で加熱することにより従来の消化方法を変更し、マイクロ波分解技術を使用して消化反応速度を向上させることです。電子レンジは多種多様で電力も異なるため、最高の消化効果を達成するために統一された電力と時間をテストすることは困難です。電子レンジの価格も非常に高く、統一された標準的な方法を策定することは困難です。

Lianhua Technologyは、1982年に化学酸素要求量(COD)の急速消化分光光度法を開発し、「10分消化、20分値」の方法で下水中のCODを迅速に測定しました。1992年、この研究開発成果は、世界の化学分野への新たな貢献として、アメリカの「CHEMICAL ABSTRACTS」に収載されました。この方法は、2007年に中華人民共和国の環境保護業界の試験基準になりました(HJ / T399-2007)。この方法により、20分以内に正確なCOD値を達成することに成功しました。操作が簡単で、便利で迅速で、少量の試薬を必要とし、実験で発生する汚染を大幅に減らし、さまざまなコストを削減します。この方法の原理は、Lianhua TechnologyのCOD試薬で加えた水サンプルを165度で420nmまたは610nmの波長で10分間分解し、次に2分間冷却してから、2.5mlの蒸留水を加えることです。CODの結果は、LianhuaTechnologyのCOD迅速測定装置を使用して取得できます。