Kennis van de biochemische zuurstofbehoefte van water

Kennis van de biochemische zuurstofbehoefte van water

1. definitie van bod.

De biochemische zuurstofvraag (vaak aangeduid als BOD) verwijst naar het aantal opgeloste zuurstof dat wordt verbruikt bij de biochemische reactie waarbij micro-organismen biodegradeerbare organische stoffen in water onder bepaalde voorwaarden afbreken. Het wordt uitgedrukt in mg/L of percentage, ppm. Het is een comprehensieve indicator die de hoeveelheid organische vervuilers in water weerspiegelt. Als de biologische oxidatietijd vijf dagen is, wordt het vijfdaagse biochemische zuurstofvraag (BOD5) genoemd, en er zijn ook BOD10 en BOD20.

De afbraak van organische stoffen in water vindt plaats in twee fasen. De eerste fase is de koolstofoxidatiefase, en de tweede fase is de nitrificatiefase. Het oxidatiebedrag dat wordt verbruikt in de koolstofoxidatiefase wordt carbonisatiebiochemische zuurstofvraag (CBOD) genoemd.

Micro-organismen hebben zuurstof nodig om organische verbindingen in water af te breken. Als het opgeloste zuurstof in het water niet voldoende is om de behoeften van de micro-organismen te dekken, bevindt het waterlichaam zich in een vervuilde toestand. Daarom is BOD een belangrijke indicator die indirect aangeeft in welke mate het water georgaanisch vervuild is. Door BOD te meten, kunnen we de biologische afbreekbaarheid van afvalwater en de zelfreinigingscapaciteit van waterlichamen begrijpen. Hoe hoger de waarde, des te meer organische verontreinigingen er in het water zitten en des te ernstiger de verontreiniging.

Algemeen gesproken kan het afbraakproces van organisch materiaal onder invloed van de stofwisseling van micro-organismen worden verdeeld in twee fasen. De eerste fase is het proces waarbij organisch materiaal wordt omgezet in CO2, NH3 en H2O. De tweede fase is het nitrificatieproces waarbij NH3 verder wordt omgezet in nitriet en nitraat. Aangezien NH3 al een anorganische stof is, verwijst de biochemische zuurstofvraag van afvalwater meestal alleen naar de hoeveelheid zuurstof die door organisch materiaal in de fase van de biologische reactie wordt vereist. De afbraak van organisch materiaal door micro-organismen hangt samen met de temperatuur, en 20°C wordt algemeen gebruikt als de standaardtemperatuur voor het meten van de biochemische zuurstofvraag. Onder meetomstandigheden met voldoende zuurstof en constante roerstand duurt het ongeveer 20 dagen voordat organisch materiaal de basisfase van het oxidatieontbindingsproces voltooid heeft, ongeveer 99%, en de BOD-waarde na 20 dagen wordt vaak beschouwd als de volledige BOD-waarde, dat wil zeggen BOD20. Maar 20 dagen is moeilijk te realiseren in praktisch werk. Daarom is er een gestandaardiseerde tijd vastgesteld, meestal 5 dagen, wat wordt aangeduid als de vijfdaagse biochemische zuurstofvraag, genoteerd als BOD5. BOD5 bedraagt ongeveer 70% van BOD20.

Het verschil tussen BOD en COD is dat BOD biochemische zuurstofvraag is; COD chemische zuurstofvraag, wat verwijst naar de hoeveelheid van alle vervuilers (inclusief organische en anorganische stoffen) in water die kunnen worden oxidatieerd door sterke oxidatoren onder bepaalde voorwaarden, uitgedrukt in mg/L zuurstof nodig voor oxidatie. Het kan de mate van watervervuiling door reducerende stoffen weerspiegelen. Over het algemeen is de COD van afvalwater groter dan BOD. Dit komt doordat de eerste meer volledig wordt oxiderd. Met uitzondering van een paar vluchtige organische verbindingen, aromatische organische verbindingen en een paar alkanen, kunnen ze over het algemeen worden oxiderd, en er is ook een deel aanwezig van de hoeveelheid anorganische stoffen; terwijl BOD alleen verwijst naar organische stoffen die rechtstreeks kunnen worden afgebroken door micro-organismen, en gemakkelijk worden gestoord door giftige stoffen en bacteriën in het water. Het verhouding van biochemische zuurstofvraag tot chemische zuurstofvraag kan aangeven hoeveel van de organische vervuilers in het water moeilijk te ontbinden zijn voor micro-organismen. Organische vervuilers die moeilijk te ontbinden zijn voor micro-organismen zijn schadelijker voor het milieu.

De BOD5 van een algemene rivier komt niet boven de 2mg/L uit. Als deze hoger is dan 10mg/L, zal er een slechte lucht worden afgegeven. Ons landse comprehensieve afvalwater emissiestandaard voorschrijft dat bij de fabrieksuitlaat, de toelaatbare concentratie van het BOD secundaire standaard van afvalwater 60mg/L is, en dat het BOD van oppervlaktewater niet boven de 4mg/L mag uitkomen.

De traditionele testmethode voor BOD5 is de methode van inenting en verdunning. De specifieke methode is om te kweken op 20±1℃ gedurende 5 dagen, en het opgeloste zuurstof van het monster voor en na de cultivering respectievelijk te meten. Het verschil tussen de twee is de biochemische zuurstofvraag voor 5 dagen. Dit is de methode die momenteel breed wordt toegepast.

De biochemische zuurstofvraag (BOD) analyzer van Lianhua Technology is ontworpen op basis van het meetprincipe van de differentiaaldrukmethode. Het apparaat simuleert het biologische afbraakproces van organische stoffen in de natuur: de zuurstof in de lucht boven de proefbuis vult continu de opgeloste zuurstof aan die in het water wordt verbruikt, het tijdens de afbraak van organische stoffen geproduceerde CO2 wordt opgenomen door de natriumhydroxide in de sluitkap, en de druksensor monitort de veranderingen in de zuurstofdruk in de proefbuis voortdurend. Er wordt een correlatie vastgesteld tussen de biochemische zuurstofvraag BOD (d.w.z. het verbruikte zuurstofvolume in de proefbuis) en de gasdruk, waarna de waarde van de biochemische zuurstofvraag BOD direct wordt weergegeven.

De traditionele verdunningsinoculatiemethode is omvangrijk en tijdrovend, en er is een speciaal persoon vereist om het vijfdaagse cultuurproces te superviseren. In vergelijking daarmee is de BOD-analyzer van Lianhua Technology eenvoudig in bedrijf te stellen en gemakkelijk te testen. Wanneer de ingestelde cultuurtijd (zoals 5 dagen, 7 dagen of 30 dagen) bereikt is, schakelt het test systeem automatisch uit en slaat de metingresultaten op. Het kan 6 of 12 watermonsters tegelijkertijd analyseren, en er is geen speciale toezichtpersoon nodig tijdens de test. En het is sneller dan de verdunningsmethode. Door de fles in een staat van continue stirring te houden, kan extra zuurstof worden verschaft aan het watermonster en kunnen bacteriën meer contact hebben met organisch materiaal. Door het ademhaling- en zuurstofverbruikproces te versnellen, kunnen de resultaten sneller worden verkregen. Equivalentie aan de metingen van de verdunningscultuurmethode kan binnen 2 tot 3 dagen worden behaald. Deze metingsresultaten kunnen worden gebruikt voor procesbeheersing.

2. Hoe BOD wordt geproduceerd

BOD komt voornamelijk uit biodegradeerbare organische stoffen in water. ‌

Biochemische zuurstofvraag (BOD) verwijst naar het aantal opgeloste zuurstof dat wordt verbruikt in het biochemische reactieproces waarbij micro-organismen biodegradeerbare organische stoffen in water onder bepaalde voorwaarden afbreken. Deze organische stoffen kunnen menselijke en dierlijke uitwerpselen, voedselafval en industrieel afval zijn, enzovoort. Ze worden in water afgebouwd door de werking van micro-organismen, waardoor opgelost zuurstof in water wordt verbruikt. BOD wordt meestal gemeten in milligram per liter of uitgedrukt in percentages of ppm. Het is een belangrijke waterkwaliteitsindicator die wordt gebruikt om de mate van organische verontreiniging in waterlichamen te beoordelen. De meeste verontreinigingen in rioolwater bestaan uit organische stoffen, inclusief tientallen miljoenen bekende soorten en ontelbare onbekende soorten. BOD en een andere indicator, chemische zuurstofvraag (COD), worden samen gebruikt om de verontreinigingsstatus van waterlichamen te evalueren. BOD richt zich op het meten van de hoeveelheid organische stoffen die door micro-organismen kunnen worden afgebouwd, terwijl COD de oxidatie van alle vormen van organische en anorganische stoffen omvat. Samenvattend komt BOD voornamelijk voort uit biodegradeerbare organische stoffen in water. Deze organische stoffen worden in water afgebouwd door micro-organismen, wat de zelfzuiveringscapaciteit en ecologische balans van waterlichamen beïnvloedt. Biochemische zuurstofvraag is een belangrijke waterkwaliteitsverontreinigingsparameter. In afvalwater, afvoerwater van zuiveringstations en vervuild water is de hoeveelheid zuurstof die nodig is voor het groeien en vermenigvuldigen van micro-organismen die gebruikmaken van organische stoffen, het zuurstof-equivalent van degradabele (micro-organisme-gebruikbare) organische stoffen. Verontreinigingen in oppervlaktewater verbruiken opgelost zuurstof tijdens het oxidatieproces dat wordt bemiddeld door micro-organismen. Het verbruikte aantal opgelost zuurstof wordt biochemische zuurstofvraag genoemd, wat indirect weerspiegelt de hoeveelheid biodegradeerbare organische stoffen in het water. Het geeft de totale hoeveelheid opgelost zuurstof aan die in het water wordt verbruikt wanneer de organische stoffen in het water door de biochemische werking van micro-organismen worden geoxideerd en afgebouwd om ze inorganisch of gasvormig te maken. Hoe hoger de waarde, des te meer organische verontreinigingen er in het water zitten, en des te ernstiger de verontreiniging. Koolwaterstoffen, eiwitten, oliën, lignine, enzovoort, die in opgespoeld of opgelost staat in huishoudelijk afvalwater en industrieel afvalwater zoals suiker, voedsel, papiermakerij en vezel, zijn allemaal organische verontreinigingen, die kunnen worden afgebouwd door de biochemische werking van aerobe bacteriën. Aangezien zuurstof tijdens het afbouwproces wordt verbruikt, worden ze ook aerobe verontreinigingen genoemd. Als er te veel van dit type verontreiniging in het waterlichaam wordt afgevoerd, kan dit leiden tot een gebrek aan opgelost zuurstof in het water. Tegelijkertijd zullen de organische stoffen door de afbraak van anaerobe bacteriën in het water corruptie veroorzaken, giftige gassen zoals methaan, zwavelwaterstof, thiolen en ammoniak produceren, wat leidt tot verslechtering en stank van het waterlichaam.

Het duurt ongeveer 100 dagen voordat al het organische materiaal in afvalwater volledig wordt oxidered en afgebroken. Om de detectietijd te verkorten, wordt de biochemische zuurstofvraag meestal weergegeven door de zuurstofverbruik van het geteste watermonster bij 20°C binnen vijf dagen, wat de vijfdaagse biochemische zuurstofvraag heet, afgekort als BOD5. Voor huishoudelijk afvalwater is dit ongeveer gelijk aan 70% van de zuurstofverbruik voor volledige oxidatie en afbraak.

3. De impact van BOD.

Waterkwaliteitsdetectie BOD is de afkorting van biochemische zuurstofvraag meter, een samengestelde indicator voor de hoeveelheid zuurstofverbruikende verontreinigingen in water. De gevaren van een te hoge BOD manifesteren zich voornamelijk op de volgende gebieden:

1. Verbruik van opgeloste zuurstof in water: Een te hoog BOD-gehalte versnelt de vermenigvuldigingsnelheid van aerobe bacteriën en -organismen, waardoor de zuurstof in het water snel wordt opgebruikt, wat leidt tot de dood van aquatische organismen.

2. Verslechtering van waterkwaliteit: De voortplanting van een groot aantal zuurstofverbruikende microorganismen in het waterlichaam verbruikt opgeloste zuurstof en synthetiseert organische verontreiniging tot hun eigen levenscomponenten. Dit is de zelfreinigingskenmerk van het waterlichaam. Een te hoog BOD zal ervoor zorgen dat aerobe bacteriën, aerobe protozoa en aerobe protisten massaal vermenigvuldigen, snel zuurstof verbruiken, vissen en garnalen doden en een grote hoeveelheid anaerobe bacteriën doen vermenigvuldigen.

3. Invloed op de zelfreinigingscapaciteit van waterlichamen: De hoeveelheid opgeloste zuurstof in waterlichamen staat in nauwe relatie tot de zelfreinigingscapaciteit van waterlichamen. Hoe lager de opgeloste zuurstofinhoud, des te zwakker de zelfreinigingscapaciteit van waterlichamen.

4. Geur ontwikkelen: Een te hoog BOD-gehalte veroorzaakt geur in waterlichamen, wat niet alleen de waterkwaliteit beïnvloedt, maar ook de omgeving en de menselijke gezondheid bedreigt.

5. Roodgetijden en algenbloei veroorzaken: Een te hoge BOD zal de eutrofiëring van waterlichamen veroorzaken, wat roodgetijden en algenbloeisels kan uitlokken, waardoor het aquatische ecologische evenwicht verstoord wordt en de menselijke gezondheid en drinkwater wordt bedreigd.

Daarom is een te hoge BOD een zeer belangrijke watervervuilingparameter, die indirect de hoeveelheid biodegradeerbare organische stoffen in water kan weerspiegelen. Als afvalwater met een te hoge BOD wordt afgevoerd naar natuurlijke waterlichamen zoals rivieren en oceanen, zal dit niet alleen leiden tot de dood van organismen in het water, maar ook opstapeling in de voedselketen en uiteindelijk het lichaam van de mens bereiken, chronische vergiftiging veroorzaken, het zenuwstelsel beïnvloeden en de leverfunctie verstoren. Daarom is het noodzakelijk om een Shenchanghong BOD-meter te kopen voor meting. Alleen na het doorstaan van de test mag het afvalwater worden afgevoerd naar het waterlichaam.

5. Methoden voor het behandelen van BOD

Om het probleem van te veel BOD (biochemische zuurstofvraag) in water te behandelen, is het nodig om een verscheidenheid aan methoden te gebruiken zoals fysische, biologische en chemische methoden. Hieronder staan enkele effectieve methoden:

1. Fysieke methode:

A. Voorbehandel afvalwater om oplosbare stoffen en sediment te verwijderen, meestal met behulp van fysieke methoden zoals sedimentatie, filtratie of centrifugatie.

B. Zeven en sedimentatie. Verwijder oplosbare stoffen in rioolwater door fysiek zeven en sedimentatie. Deze stoffen bevatten vaak een hoge BOD.

2. Biologische methode:

A. Biologische behandeling is een van de belangrijkste stappen om BOD in afvalwater te verwijderen. Het maakt gebruik van de metabolisme van micro-organismen om organisch materiaal te ontbinden en de BOD-inhoud te verminderen. Gängige methoden zijn de actieve slibmethode en de biofilmmethode.

B. Actieve slibmethode: Scheep matige omgevingscondities creëren door roeren, aeratie en andere methoden om micro-organismen in staat te stellen organisch materiaal te ontbinden.

C. Biofilm methode: Micro-organismen aan een vaste membran vastmaken, en de organische stoffen in het afvalwater worden door micro-organismen verwijderd wanneer het door de membran stroomt.

D. pH-waarde aanpassen: De pH-waarde in het afvalwater heeft invloed op de activiteit van micro-organismen en het BOD-verwijderings-effect, en moet aangepast worden volgens de kenmerken van specifiek afvalwater.

E. Luchten om het gehalte aan opgeloste zuurstof te verhogen: Door het toevoegen van zuurstof wordt de activiteit van micro-organismen en het BOD-verwijderingsvermogen in het afvalwater verbeterd.

F. Restslim behandeling: Tijdens het biologische behandelingproces moet de geproduceerde slib verder worden behandeld, inclusief anaerobe vertering, aerobe vertering, dehydratering, droging, etc.

3. Chemische methode:

A. Chemische oxidatie: Gebruik oxidanten zoals ozon, chloor of perzout om organische stoffen in het rioolwater te oxideren en BOD te verminderen.

B. Flocculatie en vloting: Voeg flokulenten toe om de opgeschorste deeltjes en organische stoffen te laten samenklonteren tot grotere floes, en verwijder ze vervolgens door vloting.

4. Geavanceerde behandelingstechnologie:

A. Anaerobe ammoniumoxidatie technologie: Gebruik onder specifieke voorwaarden anaerobe ammoniumoxidatiebacteriën om ammoniumstikstof in afvalwater te verwijderen en tegelijkertijd BOD te reduceren.

B. Gecreëerd moeras systeem: Door het synergetische effect van planten en microbiën in gecreëerde moerassen worden verontreinigingen zoals organische stoffen, stikstof en fosfor verwijderd.

5. Procesoptimalisatie:

A. SBR (Sequencing Batch Activated Sludge Process): Verbeter de efficiëntie van afvalwaterbehandeling door periodieke processen van invullen, aerateren, sedimenteren en afvoeren.

B. CAST (Circulating Activated Sludge Process): Combineert periodieke aeratie en roeren om de verwijderings-efficiëntie van organische stoffen te verbeteren.

6. Voor- en naweerding:

A. Voorbehandeling zoals grove schermen, fijne schermen en zandvangers verwijderen grote deeltjes organisch materiaal en verminderen de belasting van de volgende biologische behandeling.

B. Naverwerking: Na biologische behandeling wordt BOD verder gereduceerd door filtratie, adsorptie en andere methoden.

Samenvattend, het probleem van te hoog BOD in behandelde water moet verschillende factoren zoals de aard van het afvalwater, behandelaanvragen en economische omstandigheden overwegen, geschikte behandelmethoden selecteren, en letten op energieverbruik en emissies tijdens het behandelingproces om ervoor te zorgen dat het behandelingproces aan milieueisen voldoet.

5. BOD analyse methode.

De analysemethoden voor BOD omvatten voornamelijk de vijfdaagse cultuurmethode, drukmetingmethode, microbiële elektrodemethode, BOD5 methode, BOD20 methode, biosensor methode, optische zuurstofsensor methode, chemische analyse methode, enz. 1, ‌  De vijf-dagen traintingsmethode is een veelgebruikte methode voor BOD-meting. Hij berekent de BOD-waarde door watermonsters te laten staan onder (20 ± 1 °C)-voorwaarden gedurende 5 dagen, en vervolgens de veranderingen in het zuurstofgehalte van het watermonster voor en na de proef te bepalen. Het komt erop neer dat de BOD-waarde wordt berekend door veranderingen in een gesloten systeem te meten. De elektrische signaalveranderingen die worden veroorzaakt door microbiële stofwisselactiviteiten dienen om de BOD-waarde te bepalen. Deze methode heeft een hoge gevoeligheid en nauwkeurigheid. De BOD5-methode is eenvoudig en economisch, en wordt breed gebruikt in het gebied van waterkwaliteitscontrole, terwijl de BOD20-regel een completere evaluatie biedt van de afbraak van organische stoffen in het waterlichaam, en geschikt is voor situaties waarin een nauwkeuriger BOD-evaluatie nodig is. Er zijn voordelen zoals snelle respons, eenvoudige operatie en hoge gevoeligheid. De reactie tussen chemische reagentia en organische stoffen wordt berekend om de BOD-waarde te bepalen. Deze methode vereist meestal een langere uitvoeringstijd en complexe experimentele stappen, maar in sommige specifieke gevallen blijft het een effectieve methode om de BOD-waarde te bepalen. Daarnaast kunnen verschillende landen en regio's verschillende normen en eisen hebben. Daarom moet bij het uitvoeren van BOD gebruik gemaakt worden van de methoden en normen die van toepassing zijn in het betreffende gebied om de nauwkeurigheid en vergelijkbaarheid van de meetresultaten te garanderen.

De biochemische zuurstofvraag (BOD5) analyzer van Lianhua Technology is ontworpen op basis van het principe van differentieel drukmeten. Het simuleert het biologische afbraakproces van organische stoffen in de natuur. In een gesloten kweekfles vult het zuurstof uit de lucht boven de kweekfles continu aan wat wordt verbruikt door de afbraak van organische stoffen in het monster. Het CO2 dat tijdens de afbraak van organische stoffen wordt geproduceerd, wordt verwijderd, waardoor de luchtdruk in de kweekfles verandert. Door de verandering in luchtdruk in de kweekfles te meten, wordt de waarde van de biochemische zuurstofvraag (BOD) van het monster berekend. Wijd detectierange, rechtstreeks testen tot onder 4000mg/L, automatische afdruk van resultaten, keuze uit meetcyclus van 1-30 dagen, eenvoudige bediening.