kjennskap til biokjemisk oksygenbehov for vatn

kjennskap til biokjemisk oksygenbehov for vatn

1. Definisjon av BOD.

Biokjemisk syreforbruk (ofte omtalt som BOD) henviser til mengden av løst oksygen som forbrukes i den biokjemiske reaksjonen der mikroorganismer nedbryter biodelbar organisk stoff i vann under bestemte vilkår. Det uttrykkes i mg/L eller prosent, ppm. Det er en samlet indikator som speiler innholdet av organiske forurensettersubstanser i vann. Hvis den biologiske oksidasjonstiden er fem dager, kalles det fem-dagers biokjemisk syreforbruk (BOD5), og det finnes også BOD10 og BOD20 tilsvarende.

Nedbrytingen av organisk stoff i vann foregår i to faser. Den første fasen er karbonoksidasjonsfasen, og den andre fasen er nitrifiseringfasen. Mengden oksidasjon som forbrukes i karbonoksidasjonsfasen kalles karbonisering biokjemisk syreforbruk (CBOD).

Mikroorganismene må forbruke oksygen når de nedbryter organiske sammensetninger i vann. Hvis den dissolverte oksygenen i vannet ikke er tilstrekkelig for å dekke behovet til mikroorganismene, er vannkroppen i en forurenset tilstand. Derfor er BOD et viktig indikator som indirekte viser graden av organisk forurensning i vann. Gjennom bestemmelsen av BOD kan vi forstå biologisk nedbrytbartstoffet i avløpsvann og selvreiningskapasiteten til vannkroppen. Jo høyere verdien, jo flere organiske forurensettelser finnes i vannet og jo alvorligere er forurensningen.

Generelt kan degradasjonen av organisk stoff under metabolisme av mikroorganismer deles inn i to faser. Den første fasen er prosessen der organisk stoff konverteres til CO2, NH3 og H2O. Den andre fasen er nitrifiseringsprosessen der NH3 videre konverteres til nitrit og nitrat. Ettersom NH3 allerede er et anorganisk stoff, refererer den biologiske syreforbrukningen (BOD) av avløp generelt bare til mengden oksygen som kreves av organisk stoff i den første fasen av den biologiske reaksjonen. Degradasjonen av organisk stoff av mikroorganismer er relatert til temperatur, og 20°C brukes vanligvis som standardtemperatur for måling av biologisk syreforbruk. Under måleforhold med tilstrekkelig oksygen og konstant røringer tar det vanligvis 20 dager for organisk stoff å fullføre den første fasen av oxidationsdekomponeringsprosessen, om lag 99%, og BOD-verdien etter 20 dager regnes ofte som den fullstendige BOD-verdien, nemlig BOD20. Likevel er 20 dager vanskelig å oppnå i praktisk arbeid. Derfor er en standardtid spesifisert, vanligvis 5 dager, som kalles fem-dagers biologiske syreforbruk, registrert som BOD5. BOD5 svarer til om lag 70% av BOD20.

Forskjellen mellom BOD og COD er at BOD er biochemisk oksygenbehov; COD er kjemisk oksygenbehov, som refererer til mengden av alle forurensete stoffer (inkludert organiske og anorganiske stoffer) i vannet som kan bli oksidert av sterke oksidanter under bestemte vilkår, uttrykt i mg/L oksygen som kreves for oksidasjon. Det kan reflektere graden av vannforurening av reduksjonsstoffer. Generelt sett er COD for avløpsvann større enn BOD. Dette skyldes at den første oksideres mer fullstendig. Med unntak av noen volatile organiske sammensetninger, aromatiske organiske sammensetninger og noen alkanger, kan de fleste generelt oksideres, og det finnes også en del inorganiske stoffer; mens BOD kun refererer til organiske stoffer som kan bli direkte nedbrydd av mikroorganismer, og er lett påvirket av giftige stoffer og bakterier i vannet. Forholdet mellom biochemisk oksygenbehov og kjemisk oksygenbehov kan indikere hvor mye av de organiske forurensete stoffene i vannet som er vanskelig for mikroorganismer å nedbryte. Organiske forurensete stoffer som er vanskelig for mikroorganismer å nedbryte er mer skadelige for miljøet.

BOD5 for en vanlig elv overstiger ikke 2 mg/L. Hvis det er høyere enn 10 mg/L, vil det utslippe en ilande lukt. I vårt land sier den generelle avløpsstandarden at den tillatte konsentrasjonen av BOD nivå to ved fabrikksgjerdet er 60 mg/L, og overflatevannets BOD må ikke overstige 4 mg/L.

Den tradisjonelle metoden for å teste BOD5 er innskjutningsdilusjonsmetoden. Den spesifikke metoden er å dyrke i 5 dager på 20±1℃, og måle oppløst oksygen i prøven før og etter dyrking. Differansen mellom de to er den biologiske oksygenbehovet på 5 dager. Dette er metoden som brukes mye i dag.

Biokjemisk syreforbruk (BOD)-analyseren levert av Lianhua Technology er utviklet basert på måleprinsippet for differensialtrykkmetoden. Instrumentet simulerer den biologiske nedbrytingen av organisk stoff i naturen: oksygen i luften over prøveflasken tilfører kontinuerlig det fordypede løste oksygen i vannet, CO2 som dannes under nedbrytingen av organisk stoff absorberes av natriumhydroksid i forseglingsskjemaet, og trykksensoren overvåker endringene i oksygentrykket i prøveflasken når som helst. En korrelasjon etableres mellom biokjemisk syreforbruk BOD (dvs. mengden oksygen som forbrukes i prøveflasken) og gasstrykket, og deretter vises biokjemisk syreforbruk BOD-verdien direkte.

Den tradisjonelle dilusjonsinokulasjonsmetoden er tungvint og tidskrevende, og det kreves en dedikert person for å overvåke under den femdages lange kultureringsprosessen. I motsetning til dette er Lianhua Teknologis BOD-analyser enkel å bruke og praktisk for testing. Når den satt kulturtiden (som 5 dager, 7 dager eller 30 dager) er nådd, slukker testsystemet automatisk og lagrer måleresultatene. Det kan behandle 6 eller 12 vannprøver samtidig, og det trengs ingen spesialperson for å overvåke under testingen. Og det er raskere enn dilusjonsmetoden. Ved å holde flaska i kontinuerlig røringer kan det gi ekstra oksygen til vannprøven og la bakterier ha mer kontakt med organisk stoff. Ved å akselerere respirasjons- og oksygenforbrukprosessen kan resultater oppnås raskere. Måleresultater ekvivalente med dilusjonskultureringsmetoden kan oppnås innen 2 til 3 dager. Disse måleresultatene kan brukes for prosesskontroll.

2. Hvordan BOD produseres

BOD kommer hovedsakelig fra biodegradabel organisk stoff i vannet.‌

Biokjemisk syreforbruk (BOD) henviser til mengden av løst oksygen som forbrukes i den biokjemiske reaksjonsprosessen der mikroorganismer bryter ned biodegradable organisk stoff i vann under bestemte vilkår. Dette organiske stoffet kan være menneskelig og dyrsk øde, mat- og industriell avfall, osv. De brytes ned i vannet ved hjelp av mikroorganismer, noe som forbruker det løste oksygnet i vannet. BOD måles vanligvis i milligram per liter eller uttrykkes i prosent eller ppm. Det er en viktig vannkvalitetsindikator som brukes til å vurdere graden av organisk forurensning i vannkroppene. Fleste forurensete stoffer i avløpsvann er organisk materiale, inkludert millioner av kjente arter og uantall ukjente arter. BOD og en annen indikator, kjemisk syreforbruk (COD), brukes sammen for å vurdere forureningsstatusen til vannkroppene. BOD fokuserer på å måle mengden organisk materiale som kan brytes ned av mikroorganismer, mens COD inkluderer oksidasjonen av alle former for organisk og anorganisk materiale. I oppsummering kommer BOD hovedsakelig fra biodegradable organisk materiale i vann. Disse organiske stoffene brytes ned i vannet av mikroorganismer, noe som påvirker selvreinigingskapasiteten og økologiske balansen i vannkroppene. Biokjemisk syreforbruk er en viktig vannkvalitetsforurensningsparameter. I avløpsvann, utslipp fra avløpsrenseanlegg og forurenset vann, er mengden oksygen som kreves for at mikroorganismer skal vokse og gjenforekomme ved bruk av organisk materiale, oksygenekvivalenten av degradable (mikroorganisme-brukbare) organiske stoffer. Forurensete stoffer i overflatedyp forbruker løst oksygen i oksidasjonsprosessen mediatert av mikroorganismer. Mengden løst oksygen som forbrukes kalles biokjemisk syreforbruk, som indirekte reflekterer mengden biodegradable organisk materiale i vannet. Den indikerer den totale mengden løst oksygen som forbrukes i vannet når organisk materiale i vannet oksideres og brytes ned ved biokjemisk virksomhet fra mikroorganismer for å gjøre det anorganisk eller gassfrem. Jo høyere verdien, jo mer organisk forurenset er vannet, og jo alvorligere er forureningen. Hydrokarboner, proteiner, oljer, lignin, osv., som finnes i suspensjon eller løst i husdyravfall og industrielt avløpsvann fra sukker, mat, papirframstilling og fiber, er alle organiske forurensete stoffer, som kan brytes ned ved biokjemisk virksomhet fra aerobe bakterier. Ettersom oksygen forbrukes under nedbrytningsprosessen, kalles de også aerobe forurensete stoffer. Hvis for mye av denne typen forurensete stoffer slipper ut i vannkroppen, vil det føre til mangel på løst oksygen i vannet. Samtidig vil organisk materiale forårsake korrosjon gjennom nedbryting av anaerobe bakterier i vannet, og produsere luktede gasser som metan, svovelvoks, mercaptaner og amonnjak, noe som fører til at vannkroppen forerirrer og lukter.

Det tar omtrent 100 dager for all organisk stoff i avløp å bli fullstendig oksidert og nedbrytt. For å forkorte deteksjonstiden, representeres biologisk syreforbruk vanligvis ved oksygenforbruket av den testede vannprøven på 20°C innen fem dager, noe som kalles fem-dagers biologisk syreforbruk, forkortet BOD5. For husstandsavfall er dette omtrent lik 70% av oksygenforbruken for fullstendig oksidering og nedbryting.

3. Effekten av BOD.

Vannkvalitetsdeteksjon: BOD er forkortelsen for biologisk syreforbruksmåler, som er en samlet indikator for mengden av oksygenforbrukende forurensete stoffer i vann. Farene ved for høyt BOD viser seg hovedsakelig på følgende måter:

1. Forbruk av løst oksygen i vann: For mye BOD-innhold vil akselerere fremgangssatsen til aerobe bakterier og aerobe organismer, noe som fører til at oksygenet i vannet blir raskt forbrukt, og dermed til at akvatiske organismer dør.

2. Forverring av vannkvalitet: Gjennomføringen av et stort antall oksygenforbrukende mikroorganismer i vannkroppen vil forbruke dissolvert oksygen og konvertere organisk forurensning til sine egne livskomponenter. Dette er den selvrensende egenskapen til vannkroppen. For høy BOD vil føre til at aerobe bakterier, aerobe protozoer og aerobe protister multipliserer i store mengder, raskt forbruke oksygen, føre til død blant fisk og skremsler, og føre til at et stort antall anaerobe bakterier multipliserer.

3. Påvirke selvrensningsevnen til vannkroppen: Innhaldet av dissolvert oksygen i vannkroppen er tett knyttet til selvrensningsevnen til vannkroppen. Jo lavere innhaldet av dissolvert oksygen, jo svakere blir selvrensningsevnen til vannkroppen.

4. Produsere lukt: For høy BOD-innhold vil føre til lukt i vannkroppen, som ikke bare vil påvirke vannkvaliteten, men også truede omgivelsene og menneskets helse.

5. Forårsake rødtide og algeblomstring: Eksessiv BOD vil forårsake eutrofisering av vannkroppar, utløse rødtide og algeblomstring, som vil ødelegge det akvatiske økosystemet og truede menneskets helse og drikkevann.

Derfor er overskriden BOD ein veldig viktig parameter for vannforurening, som kan indirekte speile innholdet av biodegradabla organiske stoff i vann. Dersom avløp med for høg BOD frigjengs i naturlege vannkroppar som elvar og hav, vil det ikkje berre føre til at organismar i vatnet dør, men også akkumulere i matkjeden og komme inn i menneskekroppen, orsakande kronisk forgiftning, påvirke nervesystemet og ødelegge leverfunksjonen. Derfor er det nødvendig å kjøpe ein Shenchanghong BOD-måler for måling. Berre etter å ha bestått testen kan avløpet frigjeres til vannkroppen.

5. Metoder for behandling av BOD

For å behandle problemet med for mye BOD (biologisk syrebehov) i vannet, er det nødvendig å bruke en rekke metoder, slik som fysiske, biologiske og kjemiske metoder. Følgende er noen effektive metoder:

1. Fysisk metode:

A. Forbehandle avløpsvannet for å fjerne suspenserte partikler og sedimenterbare stoffer, vanligvis ved hjelp av fysiske metoder som sedimentasjon, filtrering eller sentrifugering.

B. Skjerming og sedimentasjon. Fjerne suspenserte partikler i avløpsvannet gjennom fysisk skjerming og sedimentasjon. Disse partiklene inneholder ofte høyt BOD.

2. Biologisk metode:

A. Biologisk behandling er en av de viktigste trinnene for å fjerne BOD i avløpsvannet. Den bruker mikroorganismenes metaboliske kapasitet til å nedbryte organisk stoff og redusere BOD-innholdet. Vanlige metoder inkluderer aktive slammetoden og biofilmmetoden.

B. Aktiv slammetode: Oppretthold egne miljøbetingelser gjennom rørking, aerering og andre metoder for å muliggjøre at mikroorganismene kan nedbryte organisk materiale.

C. Biofilm-metoden: Fester mikroorganismer til en fast membran, og det organiske stoffet i avløpet fjernes av mikroorganismene når det passerer gjennom membranen.

D. Justering av pH-verdi: pH-verdien i avløpet har en viss innvirkning på aktiviteten til mikroorganismer og BOD-fjernings-effekten, og må justeres etter karakteristikken til spesifikt avløp.

E. Lufting for å øke dissolvert oksygen: Ved å øke oksygenforsyningen forbedres aktiviteten til mikroorganismer og fjerningseffektiviteten av BOD i avløpet.

F. Behandling av restslamm: Under den biologiske behandlingsprosessen trenger den produserte slammen videre behandling, inkludert anaeerob fordøyning, aeerob fordøyning, dehydrering, tørking, osv.

3. Kjemisk metode:

A. Kjemisk oxidasjon: Bruk oxidanter som ozon, klor eller persulfat for å oxidere organisk stoff i avløpet og redusere BOD.

B. Flokulasjon og flytning: Legg til flokuleringsmidler for å gjøre at suspenderte partikler og organisk stoff kondenseres til større flokker, og fjern dem deretter ved flytning.

4. Avansert behandlingsteknologi:

A. Anåerob ammoniakoksidasjonsteknologi: Ved bruk av anåerobe ammoniakoksidasjonsbakterier under spesifikke vilkår fjernes ammoniakk-nitrogen i avløpsvannet og BOD reduseres samtidig.

B. Konstruert vettmarkssystem: Gjennom den synergetiske virkningen av planter og mikroorganismer i konstruerte vettmarker fjernes forurensete stoffer som organisk stoff, nitrogen og fosfor.

5. Prosessoptimering:

A. SBR (Sequencing Batch Activated Sludge Process): Forbedrer effektiviteten av avløpsvannbehandling gjennom periodiske prosesser som vannfylling, aerering, sedimentasjon og avledning.

B. CAST (Circulating Activated Sludge Process): Kombinerer periodisk aerering og rørking for å forbedre fjerningseffektiviteten av organisk stoff.

6. Fornyelse og etterbehandling:

A. Forhåndsbehandling som grovsil, finesil og støvkamre fjerner store partikler av organisk stoff og reduserer byrden på den etterfølgende biologiske behandlingen.

B. Eterbehandling: Etter biologisk behandling reduseres BOD ytterligere ved filtrering, adsorbering og andre metoder.

I oppsummering krever problemet med for høy BOD i renset vann å ta hensyn til faktorer som avløpskvaliteten, behandlingskrav og økonomiske vilkår, velge passende behandlingsmetoder og legge vekt på energiforbruk og utslipp under behandlingsprosessen for å sikre at behandlingen oppfyller miljøkrav.

5. BOD-analysemetode.

De viktigste analysemetodene for BOD omfatter fem-dagers dyrkningsmetode, trykkmålingsmetode, mikrobiellelektrodmetode, BOD5-metode, BOD20-metode, biosensor-metode, optisk oksygensensormetode, kjemisk analysemetode osv. 1,‌ Den fem-dagers treningmetoden er en vanlig brukt målemetode for BOD. Den beregner BOD-verdien ved å endre vannprøvene under (20 ± 1 °C) forhold i fem dager, og deretter bestemme endringene i oksygeninnholdet i vannprøven før og etter prøven. Det er å beregne BOD-verdien ved å måle endringene i et lukket system ved å måle endringene i det lukkede systemet. Elektriske signalendringer forårsaket av mikrobielle metaboliske aktiviteter brukes til å bestemme BOD-verdien. Denne metoden har høy følsomhet og nøyaktighet. BOD5-metoden er enkel og økonomisk, og brukes mye innen vannkvalitetsovervåking, mens BOD20-regelen kan vurdere nedbrytingen av organisk stoff i vannkroppen mer omfattende, og er egnet for situasjoner som krever mer nøyaktig vurdering av BOD. Den har fordeler som rask respons, enkel operasjon og høy følsomhet. Reaksjonen mellom kjemiske reaktanter og organisk stoff brukes til å beregne BOD-verdien. Denne metoden krever vanligvis en lengre driftstid og komplekse eksperimentelle trinn, men i noen spesifikke tilfeller er den fortsatt en effektiv metode for å bestemme BOD-verdien. I tillegg kan forskjellige land og regioner ha ulike standarder og krav. Derfor er det nødvendig å referere til relevante metoder og standarder som gjelder for området for å sikre nøyaktighet og sammenlignbarhet av måleresultatene.

BOD5-analyseren fra Lianhua Technology er utviklet basert på differensialtrykkmålingsprinsippet. Den simulerer den biologiske nedbrytingen av organisk stoff i naturen. I en luet kulturfleske tilføres kontinuerlig oksygen fra luften over kulturflesken for å erstatte det fordypede oksygenet som brukes under nedbrytingen av organisk materiale i prøven. CO2 som dannes under nedbrytingen av organisk materiale fjernes, noe som fører til en endring i lufttrykket i kulturflesken. Ved å oppdage endringen i lufttrykket i kulturflesken beregnes BOD-verdien til prøven. Vidt dekningsområde, direkte testing under 4000mg/L, automatisk utskrift av resultater, valgfri målevelform på 1-30 dager, enkel operasjon.