Pengetahuan tentang permintaan oksigen biokimia air

Pengetahuan tentang permintaan oksigen biokimia air

1. Definisi BOD.

Permintaan oksigen biokimia (sering dirujuk sebagai BOD) merujuk kepada jumlah oksigen terlarut yang digunakan dalam tindak balas biokimia mikroorganisma yang menguraikan bahan organik terbiodegradasi dalam air dalam keadaan tertentu. Ia dinyatakan dalam mg/L atau peratusan, ppm. Ia merupakan penunjuk komprehensif yang mencerminkan kandungan bahan pencemar organik dalam air. Jika masa pengoksidaan biologi ialah lima hari, ia dipanggil permintaan oksigen biokimia lima hari (BOD5), dan terdapat BOD10 dan BOD20 dengan sewajarnya.

Penguraian bahan organik dalam air dilakukan dalam dua peringkat. Peringkat pertama ialah peringkat pengoksidaan karbon, dan peringkat kedua ialah peringkat nitrifikasi. Jumlah pengoksidaan yang digunakan dalam peringkat pengoksidaan karbon dipanggil permintaan oksigen biokimia karbonisasi (CBOD).

Mikroorganisma perlu mengambil oksigen apabila menguraikan sebatian organik di dalam air. Sekiranya oksigen terlarut di dalam air tidak mencukupi untuk membekalkan keperluan mikroorganisma, badan air berada dalam keadaan tercemar. Oleh itu, BOD merupakan penunjuk penting yang secara tidak langsung menunjukkan tahap pencemaran organik dalam air. Melalui penentuan BOD, kita boleh memahami kebolehbiodegradasi kumbahan dan kapasiti pembersihan diri badan air. Semakin tinggi nilainya, semakin banyak bahan pencemar organik yang terdapat di dalam air dan semakin serius pencemarannya.

Secara amnya, proses degradasi bahan organik di bawah metabolisme mikroorganisma boleh dibahagikan kepada dua peringkat. Peringkat pertama ialah proses bahan organik ditukar kepada CO2, NH3, dan H2O. Peringkat kedua ialah proses nitrifikasi NH3 yang seterusnya ditukar kepada nitrit dan nitrat. Oleh kerana NH3 sudah menjadi bahan bukan organik, permintaan oksigen biokimia kumbahan secara amnya hanya merujuk kepada jumlah oksigen yang diperlukan oleh bahan organik dalam tindak balas biokimia peringkat. Degradasi bahan organik oleh mikroorganisma adalah berkaitan dengan suhu, dan 20°C biasanya digunakan sebagai suhu standard untuk mengukur permintaan oksigen biokimia. Di bawah keadaan pengukuran oksigen yang mencukupi dan kacau berterusan, ia biasanya mengambil masa 20 hari untuk bahan organik pada asasnya menyelesaikan proses penguraian pengoksidaan peringkat, kira-kira 99%, dan nilai BOD 20 hari sering dianggap sebagai nilai BOD lengkap, iaitu BOD20. Walau bagaimanapun, 20 hari sukar dicapai dalam kerja sebenar. Oleh itu, masa standard ditetapkan, biasanya 5 hari, yang dipanggil permintaan oksigen biokimia lima hari, direkodkan sebagai BOD5. BOD5 adalah kira-kira 70% daripada BOD20.

Perbezaan antara BOD dan COD ialah BOD ialah permintaan oksigen biokimia; COD ialah permintaan oksigen kimia, yang merujuk kepada jumlah semua bahan pencemar (termasuk bahan organik dan bukan organik) dalam air yang boleh dioksidakan oleh oksidan kuat dalam keadaan tertentu, dinyatakan dalam mg/L oksigen yang diperlukan untuk pengoksidaan. Ia boleh mencerminkan tahap pencemaran air dengan mengurangkan bahan. Secara umumnya, COD kumbahan lebih besar daripada BOD. Ini kerana yang pertama teroksida dengan lebih teliti. Kecuali beberapa sebatian organik yang meruap, sebatian organik aromatik, dan beberapa alkana, ia secara amnya boleh dioksidakan, dan terdapat juga sebahagian daripada jumlah bahan bukan organik; manakala BOD hanya merujuk kepada bahan organik yang boleh terurai secara langsung oleh mikroorganisma, dan mudah diganggu oleh bahan toksik dan bakteria di dalam air. Nisbah permintaan oksigen biokimia kepada permintaan oksigen kimia boleh menunjukkan berapa banyak bahan pencemar organik di dalam air yang sukar untuk terurai oleh mikroorganisma. Bahan pencemar organik yang sukar untuk terurai oleh mikroorganisma lebih berbahaya kepada alam sekitar.

BOD5 sungai umum tidak melebihi 2mg/L. Jika ia lebih tinggi daripada 10mg/L, ia akan mengeluarkan bau busuk. Piawaian pelepasan kumbahan komprehensif negara saya menetapkan bahawa di cawangan kilang, kepekatan yang dibenarkan bagi standard sekunder BOD air sisa ialah 60mg/L, dan BOD air permukaan tidak boleh melebihi 4mg/L.

Kaedah ujian tradisional untuk BOD5 ialah kaedah pencairan inokulasi. Kaedah khusus ialah kultur selama 5 hari pada suhu 20±1°C, dan mengukur oksigen terlarut sampel sebelum dan selepas kultur masing-masing. Perbezaan antara kedua-duanya ialah permintaan oksigen biokimia selama 5 hari. Ini adalah kaedah yang digunakan secara meluas pada masa ini.

Penganalisis permintaan oksigen biokimia (BOD) yang disediakan oleh Lianhua Technology direka bentuk berdasarkan prinsip pengukuran kaedah tekanan pembezaan. Instrumen ini mensimulasikan proses biodegradasi bahan organik dalam alam semula jadi: oksigen di udara di atas botol ujian secara berterusan menambah oksigen terlarut yang digunakan di dalam air, CO2 yang dihasilkan semasa degradasi bahan organik diserap oleh natrium hidroksida dalam penutup pengedap, dan penderia tekanan memantau perubahan dalam tekanan oksigen dalam botol ujian pada bila-bila masa. Korelasi diwujudkan antara BOD permintaan oksigen biokimia (iaitu, jumlah oksigen yang digunakan dalam botol ujian) dan tekanan gas, dan kemudian nilai BOD permintaan oksigen biokimia dipaparkan secara langsung.

Kaedah inokulasi pencairan tradisional adalah rumit dan memakan masa, dan orang yang berdedikasi diperlukan untuk mengawasi semasa proses kultur lima hari. Sebagai perbandingan, penganalisis BOD Teknologi Lianhua mudah dikendalikan dan mudah untuk diuji. Apabila masa kultur yang ditetapkan (seperti 5 hari, 7 hari atau 30 hari) dicapai, sistem ujian secara automatik dimatikan dan menyimpan hasil pengukuran. Ia boleh melakukan 6 atau 12 sampel air pada masa yang sama, dan tiada orang khas diperlukan untuk menonton semasa ujian. Dan ia lebih cepat daripada kaedah pencairan. Mengekalkan botol dalam keadaan kacau berterusan boleh membekalkan oksigen tambahan untuk sampel air dan membolehkan bakteria mempunyai lebih banyak sentuhan dengan bahan organik. Dengan mempercepatkan proses pernafasan dan penggunaan oksigen, hasilnya boleh diperolehi dengan lebih cepat. Hasil pengukuran yang setara dengan kaedah kultur pencairan boleh diperolehi dalam masa 2 hingga 3 hari. Keputusan pengukuran ini boleh digunakan untuk kawalan proses.

 

2. Bagaimana BOD dihasilkan

BOD terutamanya berasal daripada bahan organik terbiodegradasi di dalam air.‌

Permintaan oksigen biokimia (BOD) merujuk kepada jumlah oksigen terlarut yang digunakan dalam proses tindak balas biokimia mikroorganisma yang menguraikan bahan organik terbiodegradasi dalam air dalam keadaan tertentu. Bahan organik ini boleh menjadi najis manusia dan haiwan, sisa makanan dan industri, dsb. Mereka terurai di dalam air oleh tindakan mikroorganisma, dengan itu memakan oksigen terlarut dalam air. BOD biasanya diukur dalam miligram seliter atau dinyatakan sebagai peratusan atau ppm. Ia merupakan penunjuk kualiti air penting yang digunakan untuk menilai tahap pencemaran organik dalam badan air. Kebanyakan bahan pencemar dalam kumbahan adalah bahan organik, termasuk puluhan juta spesies yang diketahui dan spesies yang tidak diketahui tidak terkira banyaknya. BOD dan penunjuk lain, permintaan oksigen kimia (COD), digunakan bersama untuk menilai status pencemaran badan air. BOD memberi tumpuan kepada mengukur jumlah bahan organik yang boleh diuraikan oleh mikroorganisma, manakala COD termasuk pengoksidaan semua bentuk bahan organik dan bukan organik. Ringkasnya, BOD terutamanya berasal daripada bahan organik terbiodegradasi dalam air. Bahan organik ini terurai dalam air oleh mikroorganisma, sekali gus menjejaskan kapasiti pembersihan diri dan keseimbangan ekologi badan air. Permintaan oksigen biokimia merupakan parameter pencemaran kualiti air yang penting. Dalam air sisa, efluen daripada loji rawatan air sisa dan air yang tercemar, jumlah oksigen yang diperlukan untuk mikroorganisma membesar dan membiak menggunakan bahan organik adalah oksigen yang setara dengan bahan organik yang boleh terurai (boleh digunakan oleh mikroorganisma). Bahan pencemar dalam air permukaan menggunakan oksigen terlarut dalam proses pengoksidaan yang dimediasi oleh mikroorganisma. Jumlah oksigen terlarut yang digunakan dipanggil permintaan oksigen biokimia, yang secara tidak langsung mencerminkan jumlah bahan organik terbiodegradasi di dalam air. Ia menunjukkan jumlah oksigen terlarut yang digunakan di dalam air apabila bahan organik di dalam air teroksida dan terurai oleh tindakan biokimia mikroorganisma untuk menjadikannya bukan organik atau gas. Semakin tinggi nilainya, semakin banyak bahan pencemar organik yang terdapat di dalam air, dan semakin serius pencemarannya. Hidrokarbon, protein, minyak, lignin, dan lain-lain yang wujud dalam keadaan terampai atau larut dalam kumbahan domestik dan air sisa industri seperti gula, makanan, pembuatan kertas dan serat adalah semua bahan pencemar organik, yang boleh diuraikan oleh tindakan biokimia bakteria aerobik. Oleh kerana oksigen digunakan semasa proses penguraian, ia juga dipanggil bahan pencemar aerobik. Jika terlalu banyak bahan pencemar jenis ini dilepaskan ke dalam badan air, ia akan menyebabkan kekurangan oksigen terlarut di dalam air. Pada masa yang sama, bahan organik akan menyebabkan rasuah melalui penguraian bakteria anaerobik di dalam air, menghasilkan gas berbau busuk seperti metana, hidrogen sulfida, merkaptan, dan ammonia, menyebabkan badan air merosot dan berbau busuk.

Ia mengambil masa kira-kira 100 hari untuk semua bahan organik dalam kumbahan teroksida dan terurai sepenuhnya. Untuk memendekkan masa pengesanan, permintaan oksigen biokimia secara amnya diwakili oleh penggunaan oksigen sampel air yang diuji pada 20°C dalam tempoh lima hari, yang dipanggil permintaan oksigen biokimia lima hari, dirujuk sebagai BOD5. Untuk kumbahan domestik, ia kira-kira sama dengan 70% daripada penggunaan oksigen untuk pengoksidaan dan penguraian lengkap.

 

3. Kesan BOD.

BOD pengesanan kualiti air ialah singkatan meter permintaan oksigen biokimia, yang merupakan penunjuk komprehensif kandungan bahan pencemar yang memakan oksigen dalam air. Bahaya BOD yang berlebihan terutamanya ditunjukkan dalam aspek-aspek berikut:

 

1. Penggunaan oksigen terlarut dalam air: Kandungan BOD yang berlebihan akan mempercepatkan kadar pembiakan bakteria aerobik dan organisma aerobik, menyebabkan oksigen di dalam air dimakan dengan cepat, sekali gus membawa kepada kematian organisma akuatik.

2. Kemerosotan kualiti air: Pembiakan sebilangan besar mikroorganisma yang memakan oksigen dalam badan air akan menggunakan oksigen terlarut dan mensintesis pencemaran organik ke dalam komponen kehidupannya sendiri. Ini adalah ciri pembersihan diri badan air. BOD yang terlalu tinggi akan menyebabkan bakteria aerobik, protozoa aerobik, dan protofit aerobik membiak dalam jumlah yang banyak, cepat mengambil oksigen, menyebabkan kematian ikan dan udang, dan menyebabkan sebilangan besar bakteria anaerobik membiak.

3. Menjejaskan keupayaan pembersihan diri badan air: Kandungan oksigen terlarut dalam badan air berkait rapat dengan keupayaan pembersihan diri badan air. Semakin rendah kandungan oksigen terlarut, semakin lemah keupayaan pembersihan diri badan air.

4. Menghasilkan bau: Kandungan BOD yang terlalu tinggi akan menyebabkan bau dalam badan air, yang bukan sahaja akan menjejaskan kualiti air, tetapi juga mengancam persekitaran sekeliling dan kesihatan manusia.

5. Menyebabkan air pasang merah dan mekar alga: BOD yang berlebihan akan menyebabkan eutrofikasi badan air, mencetuskan air pasang merah dan mekar alga, yang akan memusnahkan keseimbangan ekologi akuatik dan mengancam kesihatan manusia dan air minuman.

 

Oleh itu, BOD yang berlebihan adalah parameter pencemaran air yang sangat penting, yang secara tidak langsung boleh mencerminkan kandungan bahan organik terbiodegradasi dalam air. Sekiranya kumbahan dengan BOD yang berlebihan dilepaskan ke badan air semula jadi seperti sungai dan lautan, ia bukan sahaja akan menyebabkan kematian organisma di dalam air, tetapi juga terkumpul dalam rantai makanan dan memasuki tubuh manusia, menyebabkan keracunan kronik, menjejaskan sistem saraf, dan memusnahkan fungsi hati. Oleh itu, perlu membeli meter BOD Shenchanghong untuk pengukuran. Hanya selepas lulus ujian, kumbahan boleh dilepaskan ke dalam badan air.

 

5. Kaedah untuk merawat BOD

Untuk merawat masalah BOD (permintaan oksigen biokimia) yang berlebihan dalam air, perlu menggunakan pelbagai kaedah seperti kaedah fizikal, biologi dan kimia. Berikut adalah beberapa kaedah yang berkesan:

 

1. Kaedah fizikal:

 

A. Pra-rawat air sisa untuk mengeluarkan pepejal dan sedimen terampai, biasanya menggunakan kaedah fizikal seperti pemendapan, penapisan atau sentrifugasi.

 

B. Saringan dan pemendapan. Keluarkan pepejal terampai dalam kumbahan melalui pemeriksaan fizikal dan pemendapan. Pepejal ini biasanya mengandungi BOD yang tinggi.

 

2. Kaedah biologi:

 

A. Rawatan biologi adalah salah satu langkah utama untuk membuang BOD dalam air sisa. Ia menggunakan kapasiti metabolik mikroorganisma untuk menguraikan bahan organik dan mengurangkan kandungan BOD. Kaedah biasa termasuk kaedah enap cemar teraktif dan kaedah biofilm.

 

B. Kaedah enap cemar diaktifkan: Cipta keadaan persekitaran yang sesuai melalui kacau, pengudaraan dan kaedah lain untuk membolehkan mikroorganisma menguraikan bahan organik.

 

C. Kaedah biofilm: Lekatkan mikroorganisma pada membran tetap, dan bahan organik dalam air sisa dikeluarkan oleh mikroorganisma apabila ia melalui membran.

D. Laraskan nilai pH: Nilai pH dalam air sisa mempunyai pengaruh tertentu terhadap aktiviti mikroorganisma dan kesan penyingkiran BOD, dan perlu diselaraskan mengikut ciri-ciri air sisa tertentu.

E. Pengudaraan untuk meningkatkan oksigen terlarut: Dengan meningkatkan bekalan oksigen, aktiviti mikroorganisma dan kecekapan penyingkiran BOD dalam air sisa bertambah baik.

F. Rawatan enap cemar sisa: Semasa proses rawatan biologi, enap cemar yang dihasilkan perlu dirawat selanjutnya, termasuk pencernaan anaerobik, pencernaan aerobik, dehidrasi, pengeringan, dsb.

3. Kaedah kimia:

A. Pengoksidaan kimia: Gunakan oksidan seperti ozon, klorin atau persulfat untuk mengoksidakan bahan organik dalam kumbahan dan mengurangkan BOD.

B. Flokulasi dan pengapungan: Tambah flokulan untuk membuat zarah terampai dan bahan organik terpeluwap menjadi flok yang lebih besar, dan kemudian mengeluarkannya dengan pengapungan.

4. Teknologi rawatan lanjutan:

A. Teknologi pengoksidaan ammonia anaerobik: Dalam keadaan tertentu, bakteria pengoksidaan ammonia anaerobik digunakan untuk mengeluarkan nitrogen ammonia dalam kumbahan dan mengurangkan BOD pada masa yang sama.

B. Sistem tanah lembap yang dibina: Melalui kesan sinergistik tumbuhan dan mikroorganisma di tanah lembap yang dibina, bahan pencemar seperti bahan organik, nitrogen dan fosforus dikeluarkan.

5. Pengoptimuman proses:

A. SBR (Sequencing Batch Activated Sludge Process): Meningkatkan kecekapan rawatan kumbahan melalui proses pengisian air berkala, pengudaraan, pemendapan dan saliran.

B. CAST (Proses Lumpur Teraktif Beredar): Menggabungkan operasi berkala pengudaraan dan kacau untuk meningkatkan kecekapan penyingkiran bahan organik.

6. Prarawatan dan pasca rawatan:

A. Prarawatan seperti skrin kasar, skrin halus dan ruang pasir mengeluarkan zarah besar bahan organik dan mengurangkan beban rawatan biologi seterusnya.

B. Selepas rawatan: Selepas rawatan biologi, BOD dikurangkan lagi dengan penapisan, penjerapan dan kaedah lain.

Ringkasnya, masalah BOD yang berlebihan dalam air terawat perlu mempertimbangkan secara menyeluruh faktor-faktor seperti sifat air sisa, keperluan rawatan dan keadaan ekonomi, memilih kaedah rawatan yang sesuai, dan memberi perhatian kepada penggunaan tenaga dan pelepasan semasa proses rawatan untuk memastikan proses rawatan memenuhi keperluan perlindungan alam sekitar.

5. Kaedah analisis BOD.

Kaedah analisis BOD terutamanya termasuk kaedah kultur lima hari, kaedah pengukuran tekanan, kaedah elektrod mikrob, kaedah BOD5, kaedah BOD20, kaedah biosensor, kaedah sensor oksigen optik, kaedah analisis kimia, dsb. 1,‌ Kaedah latihan lima hari ialah kaedah pengukuran BOD yang biasa digunakan. Ia mengira nilai BOD dengan menukar sampel air pada keadaan (20 ± 1 ° C) selama 5 hari, dan kemudian menentukan perubahan kandungan oksigen dalam sampel air sebelum dan selepas sampel air. Ia adalah untuk mengira nilai BOD dengan mengukur perubahan dalam sistem tertutup dengan mengukur perubahan dalam sistem tertutup. Perubahan isyarat elektrik yang disebabkan oleh aktiviti metabolik mikrob untuk menentukan nilai BOD. Kaedah ini mempunyai sensitiviti dan ketepatan yang tinggi. Kaedah BOD5 adalah mudah dan menjimatkan, dan digunakan secara meluas dalam bidang pemantauan kualiti air, manakala peraturan BOD20 boleh menilai dengan lebih komprehensif kemerosotan bahan organik dalam badan air, dan ia sesuai untuk majlis yang memerlukan penilaian BOD dengan lebih tepat. Terdapat kelebihan tindak balas yang cepat, operasi mudah dan sensitiviti yang tinggi. Tindak balas antara reagen kimia dan bahan organik dikira untuk mengira nilai BOD. Kaedah ini biasanya memerlukan masa operasi yang lebih lama dan langkah eksperimen yang kompleks, tetapi dalam beberapa kes tertentu, ia masih merupakan kaedah yang berkesan untuk menentukan nilai BOD. Di samping itu, negara dan wilayah yang berbeza mungkin mempunyai piawaian dan keperluan yang berbeza. Oleh itu, apabila melaksanakan BOD, adalah perlu untuk merujuk kepada kaedah dan piawaian yang relevan yang terpakai di kawasan tersebut untuk memastikan ketepatan dan perbandingan hasil pengukuran.

 

Penganalisis permintaan oksigen biokimia (BOD5) Teknologi Lianhua direka bentuk berdasarkan prinsip pengukuran tekanan pembezaan. Ia mensimulasikan proses biodegradasi bahan organik dalam alam semula jadi. Dalam botol kultur tertutup, oksigen di udara di atas botol kultur secara berterusan menambah oksigen terlarut yang digunakan oleh penguraian bahan organik dalam sampel. CO2 yang dihasilkan semasa degradasi bahan organik dikeluarkan, menyebabkan tekanan udara dalam botol kultur berubah. Dengan mengesan perubahan tekanan udara dalam botol kultur, nilai permintaan oksigen biokimia (BOD) sampel dikira. Julat pengesanan yang luas, ujian langsung di bawah 4000mg/L, percetakan keputusan automatik, kitaran pengukuran pilihan 1-30 hari, operasi mudah.