Wiedza na temat biochemicznego zapotrzebowania wody na tlen

Wiedza na temat biochemicznego zapotrzebowania wody na tlen

1. Definicja BZT.

Biochemiczne zapotrzebowanie na tlen (często określane jako BZT) odnosi się do ilości rozpuszczonego tlenu zużytego w reakcji biochemicznej mikroorganizmów rozkładających biodegradowalną materię organiczną w wodzie w określonych warunkach. Jest on wyrażony w mg/l lub w procentach, ppm. Jest to kompleksowy wskaźnik odzwierciedlający zawartość zanieczyszczeń organicznych w wodzie. Jeśli czas utleniania biologicznego wynosi pięć dni, nazywa się to pięciodniowym biochemicznym zapotrzebowaniem na tlen (BZT5) i występują odpowiednio BZT10 i BZT20.

Rozkład materii organicznej w wodzie odbywa się w dwóch etapach. Pierwszy etap to etap utleniania węgla, a drugi etap to etap nitryfikacji. Ilość utleniania zużytego na etapie utleniania węgla nazywana jest biochemicznym zapotrzebowaniem tlenu na karbonizację (CBOD).

Mikroorganizmy muszą zużywać tlen podczas rozkładu związków organicznych w wodzie. Jeśli tlen rozpuszczony w wodzie nie wystarcza do zaspokojenia potrzeb mikroorganizmów, zbiornik wodny jest w stanie zanieczyszczonym. Dlatego BZT jest ważnym wskaźnikiem, który pośrednio wskazuje na stopień zanieczyszczenia organicznego wody. Poprzez określenie BZT możemy zrozumieć biodegradowalność ścieków i zdolność do samooczyszczania zbiorników wodnych. Im wyższa wartość, tym więcej zanieczyszczeń organicznych znajduje się w wodzie i tym poważniejsze zanieczyszczenie.

Ogólnie rzecz biorąc, proces degradacji materii organicznej pod wpływem metabolizmu mikroorganizmów można podzielić na dwa etapy. Pierwszym etapem jest proces przekształcania materii organicznej w CO2, NH3 i H2O. Drugim etapem jest proces nitryfikacji NH3 dalej przekształcanego w azotyny i azotany. Ponieważ NH3 jest już substancją nieorganiczną, biochemiczne zapotrzebowanie na tlen w ściekach na ogół odnosi się tylko do ilości tlenu wymaganej przez materię organiczną w fazie reakcji biochemicznej. Degradacja materii organicznej przez mikroorganizmy jest związana z temperaturą, a 20°C jest zwykle używana jako standardowa temperatura do pomiaru biochemicznego zapotrzebowania na tlen. W warunkach pomiaru wystarczającej ilości tlenu i ciągłego mieszania materia organiczna potrzebuje zwykle 20 dni, aby w zasadzie zakończyć proces rozkładu utleniania, około 99%, a 20-dniowa wartość BZT jest często uważana za pełną wartość BZT, czyli BZT20. Jednak 20 dni jest trudne do osiągnięcia w rzeczywistej pracy. W związku z tym ustalany jest czas standardowy, zwykle 5 dni, który nazywa się pięciodniowym biochemicznym zapotrzebowaniem na tlen, rejestrowanym jako BZT5. BZT5 to około 70% BZT20.

Różnica między BZT a ChZT polega na tym, że BZT to biochemiczne zapotrzebowanie na tlen; ChZT to chemiczne zapotrzebowanie na tlen, które odnosi się do ilości wszystkich zanieczyszczeń (w tym substancji organicznych i nieorganicznych) w wodzie, które mogą być utleniane przez silne utleniacze w określonych warunkach, wyrażone w mg/l tlenu wymaganego do utleniania. Może odzwierciedlać stopień zanieczyszczenia wody poprzez redukcję substancji. Ogólnie rzecz biorąc, ChZT ścieków jest większy niż BZT. Dzieje się tak, ponieważ ten pierwszy jest dokładniej utleniany. Z wyjątkiem kilku lotnych związków organicznych, aromatycznych związków organicznych i kilku alkanów, mogą one na ogół ulegać utlenieniu, a także część ilości substancji nieorganicznych; podczas gdy BZT odnosi się tylko do materii organicznej, która może być bezpośrednio rozkładana przez mikroorganizmy i łatwo zakłócana przez substancje toksyczne i bakterie w wodzie. Stosunek biochemicznego zapotrzebowania tlenu do chemicznego zapotrzebowania na tlen może wskazywać, ile zanieczyszczeń organicznych w wodzie jest trudnych do rozkładu przez mikroorganizmy. Zanieczyszczenia organiczne, które są trudne do rozkładu przez mikroorganizmy, są bardziej szkodliwe dla środowiska.

BZT5 ogólnej rzeki nie przekracza 2 mg/L. Jeśli jest wyższy niż 10 mg / l, będzie wydzielał nieprzyjemny zapach. Kompleksowa norma odprowadzania ścieków w moim kraju stanowi, że na wylocie fabrycznym dopuszczalne stężenie wtórnego standardu BZT ścieków wynosi 60 mg / L, a BZT wód powierzchniowych nie może przekraczać 4 mg / L.

Tradycyjną metodą badawczą dla BZT5 jest metoda rozcieńczania inokulacji. Specyficzna metoda polega na hodowli przez 5 dni w temperaturze 20±1°C i pomiarze tlenu rozpuszczonego w próbce odpowiednio przed i po hodowli. Różnica między nimi polega na biochemicznym zapotrzebowaniu na tlen przez 5 dni. Jest to metoda obecnie szeroko stosowana.

Analizator biochemicznego zapotrzebowania na tlen (BZT) dostarczony przez Lianhua Technology został zaprojektowany w oparciu o zasadę pomiaru metody różnicy ciśnień. Przyrząd symuluje proces biodegradacji materii organicznej w przyrodzie: tlen w powietrzu nad butelką testową w sposób ciągły uzupełnia rozpuszczony tlen zużywany w wodzie, CO2 wytwarzany podczas degradacji materii organicznej jest pochłaniany przez wodorotlenek sodu w pokrywie uszczelniającej, a czujnik ciśnienia monitoruje zmiany ciśnienia tlenu w butelce testowej w dowolnym momencie. Ustala się korelację między biochemicznym zapotrzebowaniem na tlen BZT (tj. ilością tlenu zużytego w butli testowej) a ciśnieniem gazu, a następnie bezpośrednio wyświetlana jest biochemiczna wartość BZT zapotrzebowania na tlen.

Tradycyjna metoda inokulacji przez rozcieńczenie jest kłopotliwa i czasochłonna, a podczas pięciodniowego procesu hodowli wymagana jest dedykowana osoba. Dla porównania, analizator BZT firmy Lianhua Technology jest łatwy w obsłudze i wygodny do testowania. Po osiągnięciu ustawionego czasu posiewu (np. 5 dni, 7 dni lub 30 dni) system testowy automatycznie się wyłącza i zapisuje wyniki pomiarów. Może wykonać 6 lub 12 próbek wody w tym samym czasie, a podczas testu nie jest potrzebna żadna specjalna osoba do obserwowania. I jest szybszy niż metoda rozcieńczania. Utrzymywanie butelki w stanie ciągłego mieszania może dostarczyć dodatkowy tlen do próbki wody i umożliwić bakteriom większy kontakt z materią organiczną. Dzięki przyspieszeniu procesu oddychania i zużycia tlenu można szybciej uzyskać rezultaty. Wyniki pomiarów równoważne metodzie kultur rozcieńczonych można uzyskać w ciągu 2 do 3 dni. Te wyniki pomiarów mogą być wykorzystane do sterowania procesem.

 

2. Jak powstaje BZT

BZT pochodzi głównie z biodegradowalnej materii organicznej w wodzie.‌

Biochemiczne zapotrzebowanie na tlen (BZT) odnosi się do ilości rozpuszczonego tlenu zużywanego w procesie reakcji biochemicznej mikroorganizmów rozkładających biodegradowalną materię organiczną w wodzie w określonych warunkach. Ta materia organiczna może być odchodami ludzkimi i zwierzęcymi, odpadami spożywczymi i przemysłowymi itp. Rozkładają się w wodzie pod wpływem mikroorganizmów, zużywając w ten sposób rozpuszczony w wodzie tlen. BZT jest zwykle mierzony w miligramach na litr lub wyrażany w procentach lub ppm. Jest to ważny wskaźnik jakości wody stosowany do oceny stopnia zanieczyszczenia organicznego w zbiornikach wodnych. Większość zanieczyszczeń w ściekach to materia organiczna, w tym dziesiątki milionów znanych gatunków i niezliczone gatunki nieznane. BZT i inny wskaźnik, chemiczne zapotrzebowanie na tlen (ChZT), są używane razem do oceny stanu zanieczyszczenia jednolitych części wód. BZT koncentruje się na pomiarze ilości materii organicznej, która może zostać rozłożona przez mikroorganizmy, podczas gdy ChZT obejmuje utlenianie wszystkich form materii organicznej i nieorganicznej. Podsumowując, BZT pochodzi głównie z biodegradowalnej materii organicznej zawartej w wodzie. Ta materia organiczna jest rozkładana w wodzie przez mikroorganizmy, wpływając w ten sposób na zdolność samooczyszczania i równowagę ekologiczną zbiorników wodnych. Biochemiczne zapotrzebowanie na tlen jest ważnym parametrem zanieczyszczenia jakości wody. W ściekach, ściekach z oczyszczalni ścieków i zanieczyszczonej wodzie ilość tlenu potrzebna do wzrostu i rozmnażania się mikroorganizmów przy użyciu materii organicznej jest tlenowym odpowiednikiem rozkładalnej (nadającej się do wykorzystania przez mikroorganizmy) materii organicznej. Zanieczyszczenia w wodach powierzchniowych zużywają rozpuszczony tlen w procesie utleniania, w którym pośredniczą mikroorganizmy. Ilość zużytego rozpuszczonego tlenu nazywana jest biochemicznym zapotrzebowaniem na tlen, co pośrednio odzwierciedla ilość biodegradowalnej materii organicznej w wodzie. Wskazuje całkowitą ilość rozpuszczonego tlenu zużytego w wodzie, gdy materia organiczna w wodzie jest utleniana i rozkładana przez biochemiczne działanie mikroorganizmów, aby uczynić ją nieorganiczną lub gazową. Im wyższa wartość, tym więcej zanieczyszczeń organicznych znajduje się w wodzie i tym poważniejsze zanieczyszczenie. Węglowodory, białka, oleje, lignina itp., które występują w stanie zawieszonym lub rozpuszczonym w ściekach bytowych i ściekach przemysłowych, takich jak cukier, żywność, papiernictwo i błonnik, są zanieczyszczeniami organicznymi, które mogą ulec rozkładowi w wyniku biochemicznego działania bakterii tlenowych. Ponieważ tlen jest zużywany podczas procesu rozkładu, nazywa się je również zanieczyszczeniami tlenowymi. Jeśli zbyt dużo tego typu zanieczyszczeń zostanie uwolnionych do zbiornika wodnego, spowoduje to brak rozpuszczonego tlenu w wodzie. Jednocześnie materia organiczna spowoduje korupcję poprzez rozkład bakterii beztlenowych w wodzie, wytwarzając cuchnące gazy, takie jak metan, siarkowodór, merkaptan i amoniak, powodując degradację i smród zbiornika wodnego.

Potrzeba około 100 dni, aby cała materia organiczna w ściekach została całkowicie utleniona i rozłożona. W celu skrócenia czasu wykrywania, biochemiczne zapotrzebowanie na tlen jest zwykle reprezentowane przez zużycie tlenu w badanej próbce wody w temperaturze 20°C w ciągu pięciu dni, co nazywa się pięciodniowym biochemicznym zapotrzebowaniem na tlen, określanym jako BZT5. W przypadku ścieków bytowych jest to w przybliżeniu równe 70% zużycia tlenu do całkowitego utlenienia i rozkładu.

 

3. Wpływ BZT.

Wykrywanie jakości wody BZT to skrót od biochemicznego miernika zapotrzebowania tlenu, który jest kompleksowym wskaźnikiem zawartości zanieczyszczeń zużywających tlen w wodzie. Zagrożenia związane z nadmiernym BZT przejawiają się głównie w następujących aspektach:

 

1. Zużycie rozpuszczonego tlenu w wodzie: Nadmierna zawartość BZT przyspieszy tempo rozmnażania się bakterii tlenowych i organizmów tlenowych, powodując szybkie zużycie tlenu w wodzie, prowadząc w ten sposób do śmierci organizmów wodnych.

2. Pogorszenie jakości wody: Rozmnażanie dużej liczby mikroorganizmów zużywających tlen w zbiorniku wodnym będzie zużywać rozpuszczony tlen i syntetyzować zanieczyszczenia organiczne we własne składniki życia. Jest to cecha samooczyszczania charakterystyczna dla zbiornika wodnego. Zbyt wysoki BZT spowoduje, że bakterie tlenowe, pierwotniaki tlenowe i protofity tlenowe będą się rozmnażać w dużych ilościach, szybko zużywają tlen, powodują śmierć ryb i krewetek oraz powodują namnażanie się dużej liczby bakterii beztlenowych.

3. Wpływają na zdolność samooczyszczania zbiorników wodnych: Zawartość rozpuszczonego tlenu w zbiornikach wodnych jest ściśle związana ze zdolnością do samooczyszczania zbiorników wodnych. Im niższa zawartość rozpuszczonego tlenu, tym słabsza zdolność samooczyszczania zbiorników wodnych.

4. Wytwarzaj zapach: Zbyt wysoka zawartość BZT spowoduje nieprzyjemny zapach w zbiornikach wodnych, co nie tylko wpłynie na jakość wody, ale także zagrozi otaczającemu środowisku i zdrowiu ludzkiemu.

5. Spowodowaj czerwony przypływ i zakwit glonów: Nadmierny BZT spowoduje eutrofizację zbiorników wodnych, wywoła czerwony przypływ i zakwit glonów, co zniszczy wodną równowagę ekologiczną i zagrozi zdrowiu ludzkiemu i wodzie pitnej.

 

W związku z tym nadmierny BZT jest bardzo ważnym parametrem zanieczyszczenia wody, który może pośrednio odzwierciedlać zawartość biodegradowalnej materii organicznej w wodzie. Jeśli ścieki z nadmiarem BZT zostaną zrzucone do naturalnych zbiorników wodnych, takich jak rzeki i oceany, nie tylko spowodują śmierć organizmów w wodzie, ale także zgromadzą się w łańcuchu pokarmowym i dostaną się do organizmu ludzkiego, powodując przewlekłe zatrucie, wpływając na układ nerwowy i niszcząc funkcję wątroby. Dlatego konieczne jest zakupienie miernika BZT Shenchanghong do pomiaru. Dopiero po pozytywnym przejściu testu ścieki mogą być odprowadzane do zbiornika wodnego.

 

5. Metody leczenia BZT

Aby leczyć problem nadmiernego BZT (biochemicznego zapotrzebowania na tlen) w wodzie, konieczne jest stosowanie różnych metod, takich jak metody fizyczne, biologiczne i chemiczne. Oto kilka skutecznych metod:

 

1. Metoda fizyczna:

 

A. Wstępne oczyszczanie ścieków w celu usunięcia zawieszonych ciał stałych i osadów, zwykle przy użyciu metod fizycznych, takich jak sedymentacja, filtracja lub wirowanie.

 

B. Przesiewanie i sedymentacja. Usunąć zawiesiny w ściekach poprzez fizyczne przesiewanie i sedymentację. Te ciała stałe zwykle zawierają wysoki BZT.

 

2. Metoda biologiczna:

 

A. Oczyszczanie biologiczne jest jednym z kluczowych etapów usuwania BZT ze ścieków. Wykorzystuje zdolność metaboliczną mikroorganizmów do rozkładu materii organicznej i zmniejszania zawartości BZT. Typowe metody obejmują metodę osadu czynnego i metodę biofilmu.

 

B. Metoda osadu czynnego: Stwórz odpowiednie warunki środowiskowe poprzez mieszanie, napowietrzanie i inne metody, aby umożliwić mikroorganizmom rozkład materii organicznej.

 

C. Metoda biofilmu: Przyczep mikroorganizmy do stałej membrany, a materia organiczna ze ścieków jest usuwana przez mikroorganizmy, gdy przechodzi przez membranę.

D. Dostosuj wartość pH: Wartość pH w ściekach ma pewien wpływ na aktywność mikroorganizmów i efekt usuwania BZT i musi być dostosowana do charakterystyki określonych ścieków.

E. Napowietrzanie w celu zwiększenia ilości rozpuszczonego tlenu: Zwiększając dopływ tlenu, poprawia się aktywność mikroorganizmów i skuteczność usuwania BZT w ściekach.

F. Oczyszczanie osadu resztkowego: Podczas procesu oczyszczania biologicznego wytworzony osad musi być poddany dalszej obróbce, w tym fermentacji beztlenowej, fermentacji tlenowej, odwodnieniu, suszeniu itp.

3. Metoda chemiczna:

A. Utlenianie chemiczne: Użyj utleniaczy, takich jak ozon, chlor lub nadsiarczan, aby utlenić materię organiczną w ściekach i zmniejszyć BZT.

B. Flokulacja i flotacja: Dodaj flokulanty, aby zawieszone cząstki i materia organiczna skondensowały się w większe kłaczki, a następnie usuń je przez flotację.

4. Zaawansowana technologia leczenia:

A. Technologia beztlenowego utleniania amoniaku: W określonych warunkach bakterie utleniania amoniaku beztlenowego są wykorzystywane do usuwania azotu amonowego ze ścieków i jednoczesnej redukcji BZT.

B. Zbudowany system mokradeł: Dzięki synergicznemu działaniu roślin i mikroorganizmów na sztucznych terenach podmokłych usuwane są zanieczyszczenia, takie jak materia organiczna, azot i fosfor.

5. Optymalizacja procesów:

A. SBR (Sekwencjonowanie procesu osadu aktywowanego wsadowo): Poprawa efektywności oczyszczania ścieków poprzez okresowe napełnianie wodą, napowietrzanie, sedymentację i procesy drenażu.

B. CAST (proces cyrkulacji osadu czynnego): Łączy okresową operację napowietrzania i mieszania w celu poprawy skuteczności usuwania materii organicznej.

6. Obróbka wstępna i po leczeniu:

A. Obróbka wstępna, taka jak sita zgrubne, sita drobnoziarniste i komory do piaskowania, usuwa duże cząstki materii organicznej i zmniejsza obciążenie związane z późniejszym oczyszczaniem biologicznym.

B. Obróbka końcowa: Po obróbce biologicznej BZT jest dalej redukowany przez filtrację, adsorpcję i inne metody.

Podsumowując, problem nadmiaru BZT w uzdatnionej wodzie wymaga kompleksowego uwzględnienia takich czynników, jak charakter ścieków, wymagania dotyczące oczyszczania i warunki ekonomiczne, dobór odpowiednich metod oczyszczania, a także zwrócenie uwagi na zużycie energii i emisje podczas procesu oczyszczania, aby zapewnić, że proces oczyszczania spełnia wymagania ochrony środowiska.

5. Metoda analizy BZT.

Metody analizy BZT obejmują głównie metodę hodowli pięciodniowej, metodę pomiaru ciśnienia, metodę elektrody mikrobiologicznej, metodę BZT5, metodę BZT20, metodę bioczujnika, metodę optycznego czujnika tlenu, metodę analizy chemicznej itp. 1,‌ Metoda pięciodniowego treningu jest powszechnie stosowaną metodą pomiaru BZT. Oblicza wartość BZT poprzez zmianę próbek wody w warunkach (20 ± 1 ° C) przez 5 dni, a następnie określenie zmian zawartości tlenu w próbce wody przed i po próbce wody. Polega na obliczeniu wartości BZT poprzez pomiar zmian w układzie zamkniętym poprzez pomiar zmian w układzie zamkniętym. Zmiany sygnału elektrycznego spowodowane aktywnością metaboliczną drobnoustrojów w celu określenia wartości BZT. Ta metoda ma wysoką czułość i dokładność. Metoda BZT5 jest prosta i ekonomiczna i jest szeroko stosowana w dziedzinie monitorowania jakości wody, podczas gdy reguła BZT20 może bardziej kompleksowo ocenić degradację materii organicznej w zbiorniku wodnym i nadaje się na sytuacje, które wymagają dokładniejszej oceny BZT. Zaletą jest szybka reakcja, prosta obsługa i wysoka czułość. Reakcja między odczynnikami chemicznymi a materią organiczną jest obliczana w celu obliczenia wartości BZT. Metoda ta zwykle wymaga dłuższego czasu działania i złożonych etapów eksperymentalnych, ale w niektórych szczególnych przypadkach jest nadal skuteczną metodą określania wartości BZT. Ponadto różne kraje i regiony mogą mieć różne standardy i wymagania. W związku z tym, dokonując BZT, konieczne jest odniesienie się do odpowiednich metod i norm mających zastosowanie do danego obszaru, aby zapewnić dokładność i porównywalność wyników pomiarów.

 

Analizator biochemicznego zapotrzebowania na tlen (BZT5) firmy Lianhua Technology został zaprojektowany w oparciu o zasadę pomiaru różnicy ciśnień. Symuluje proces biodegradacji materii organicznej w przyrodzie. W szczelnie zamkniętej butelce hodowlanej tlen w powietrzu nad butelką do hodowli w sposób ciągły uzupełnia rozpuszczony tlen zużyty w wyniku rozkładu materii organicznej w próbce. CO2 powstający podczas degradacji materii organicznej jest usuwany, powodując zmianę ciśnienia powietrza w butelce hodowlanej. Wykrywając zmianę ciśnienia powietrza w butelce hodowlanej, obliczana jest wartość biochemicznego zapotrzebowania na tlen (BZT) próbki. Szeroki zakres wykrywania, bezpośrednie testowanie poniżej 4000 mg / L, automatyczne drukowanie wyników, opcjonalny cykl pomiarowy 1-30 dni, prosta obsługa.