Conhecimento da procura de oxigénio bioquímica da água

Conhecimento da procura de oxigénio bioquímica da água

1. definição de "bô".

A demanda bioquímica de oxigênio (frequentemente referida como DBO) refere-se à quantidade de oxigênio dissolvido consumida na reação bioquímica dos microrganismos que decompõem a matéria orgânica biodegradável na água sob certas condições. É expressa em mg/L ou porcentagem, ppm. É um indicador abrangente que reflete o teor de poluentes orgânicos na água. Se o tempo de oxidação biológica for de cinco dias, chama-se demanda bioquímica de oxigênio de cinco dias (DBO5), e há também DBO10 e DBO20 correspondentes.

A decomposição da matéria orgânica na água ocorre em duas etapas. A primeira etapa é a fase de oxidação de carbono, e a segunda etapa é a fase de nitrificação. A quantidade de oxidação consumida na fase de oxidação de carbono é chamada de demanda bioquímica de oxigênio de carbonização (DBOC).

Os microorganismos precisam consumir oxigênio ao decompor compostos orgânicos na água. Se o oxigênio dissolvido na água não for suficiente para suprir as necessidades dos microorganismos, o corpo d'água está em um estado de poluição. Portanto, a DBO é um indicador importante que indirectamente indica o grau de poluição orgânica na água. Através da determinação da DBO, podemos entender a biodgradabilidade das águas residuais e a capacidade de autodepuração dos corpos d'água. Quanto maior o valor, mais poluentes orgânicos há na água e mais grave é a poluição.

Geralmente, o processo de degradação da matéria orgânica sob o metabolismo de microrganismos pode ser dividido em duas etapas. A primeira etapa é o processo de conversão da matéria orgânica em CO2, NH3 e H2O. A segunda etapa é o processo de nitrificação do NH3, que é convertido em nitrito e nitrato. Como o NH3 já é uma substância inorgânica, a demanda bioquímica de oxigênio da água residuária geralmente refere-se apenas à quantidade de oxigênio necessária pela matéria orgânica na reação bioquímica da fase. A degradação da matéria orgânica por microrganismos está relacionada à temperatura, e geralmente 20°C é usado como a temperatura padrão para medir a demanda bioquímica de oxigênio. Sob condições de medição com oxigênio suficiente e agitação constante, geralmente leva 20 dias para que a matéria orgânica conclua basicamente o processo de oxidação e decomposição da fase, cerca de 99%, e o valor de DBO de 20 dias é frequentemente considerado como o valor completo de DBO, ou seja, DBO20. No entanto, 20 dias é difícil de alcançar no trabalho prático. Portanto, um tempo padrão é estipulado, geralmente 5 dias, que é chamado de demanda bioquímica de oxigênio de cinco dias, registrado como DBO5. A DBO5 é aproximadamente 70% da DBO20.

A diferença entre DBO e DQO é que DBO é a demanda bioquímica de oxigênio; DQO é a demanda química de oxigênio, que se refere à quantidade de todos os poluentes (incluindo substâncias orgânicas e inorgânicas) na água que podem ser oxidados por oxidantes fortes sob certas condições, expresso em mg/L de oxigênio necessário para a oxidação. Ela pode refletir o grau de poluição da água por substâncias redutoras. Geralmente, a DQO da água residuária é maior que a DBO. Isso ocorre porque a primeira é oxidada de forma mais completa. Com exceção de alguns compostos orgânicos voláteis, compostos orgânicos aromáticos e alguns alcanos, eles geralmente podem ser oxidados, e também há uma parte referente à quantidade de substâncias inorgânicas; enquanto a DBO refere-se apenas à matéria orgânica que pode ser diretamente decomposta por microorganismos, sendo facilmente interferida por substâncias tóxicas e bactérias na água. A razão entre a demanda bioquímica de oxigênio e a demanda química de oxigênio pode indicar quanto dos poluentes orgânicos na água são difíceis para os microorganismos decompor. Poluentes orgânicos que são difíceis para os microorganismos decompor são mais prejudiciais ao meio ambiente.

O BOD5 de um rio geral não excede 2mg/L. Se for superior a 10mg/L, emitirá um cheiro fétido. O padrão nacional de descarga de efluentes estipula que na saída da fábrica, a concentração permitida do padrão secundário de BOD dos efluentes é de 60mg/L, e o BOD da água superficial não deve exceder 4mg/L.

O método de teste tradicional para BOD5 é o método de diluição com inoculação. O método específico é cultivar por 5 dias a 20±1℃, e medir o oxigênio dissolvido da amostra antes e após a cultura respectivamente. A diferença entre os dois é a demanda bioquímica de oxigênio para 5 dias. Este é o método amplamente utilizado atualmente.

O analisador de demanda bioquímica de oxigênio (BOD) fornecido pela Lianhua Technology é projetado com base no princípio de medição do método de pressão diferencial. O instrumento simula o processo de biodegradação de matéria orgânica na natureza: o oxigênio no ar acima do frasco de teste replenish continuamente o oxigênio dissolvido consumido na água, o CO2 produzido durante a degradação da matéria orgânica é absorvido pelo hidróxido de sódio na tampa de vedação, e o sensor de pressão monitora as mudanças na pressão de oxigênio no frasco de teste a qualquer momento. Uma correlação é estabelecida entre a demanda bioquímica de oxigênio BOD (ou seja, a quantidade de oxigênio consumida no frasco de teste) e a pressão do gás, e então o valor da demanda bioquímica de oxigênio BOD é exibido diretamente.

O método tradicional de inoculação por diluição é trabalhoso e demorado, e é necessário uma pessoa dedicada para supervisionar durante o processo de cultivo de cinco dias. Em comparação, o analisador de DBO da Lianhua Technology é fácil de operar e conveniente para testes. Quando o tempo de cultivo definido (como 5 dias, 7 dias ou 30 dias) é alcançado, o sistema de teste desliga automaticamente e armazena os resultados das medições. Ele pode processar 6 ou 12 amostras de água ao mesmo tempo, e não é necessário uma pessoa especializada para monitorar durante o teste. E é mais rápido que o método de diluição. Manter a garrafa em um estado de agitação contínua pode fornecer oxigênio adicional para a amostra de água e permitir que as bactérias tenham mais contato com a matéria orgânica. Ao acelerar o processo de respiração e consumo de oxigênio, os resultados podem ser obtidos mais rapidamente. Resultados equivalentes ao método de cultura por diluição podem ser obtidos em 2 a 3 dias. Esses resultados de medição podem ser usados para controle de processo.

2. Como a DBO é produzida

A DBO provém principalmente da matéria orgânica biodegradável presente na água.‌

A demanda bioquímica de oxigênio (DBO) refere-se à quantidade de oxigênio dissolvido consumida no processo de reação bioquímica em que microrganismos decompõem matéria orgânica biodegradável na água sob certas condições. Essa matéria orgânica pode ser excremento humano e animal, resíduos alimentares e industriais, etc. Ela é decomposta na água pela ação de microrganismos, consumindo assim o oxigênio dissolvido na água. A DBO geralmente é medida em miligramas por litro ou expressa como uma porcentagem ou ppm. É um importante indicador de qualidade da água usado para avaliar o grau de poluição orgânica nos corpos d'água. A maioria dos poluentes nas águas residuais são matérias orgânicas, incluindo dezenas de milhões de espécies conhecidas e incontáveis espécies desconhecidas. A DBO e outro indicador, demanda química de oxigênio (DQO), são usados juntos para avaliar o estado de poluição dos corpos d'água. A DBO concentra-se na medição da quantidade de matéria orgânica que pode ser decomposta por microrganismos, enquanto a DQO inclui a oxidação de todas as formas de matéria orgânica e inorgânica. Resumindo, a DBO provém principalmente da matéria orgânica biodegradável na água. Essas matérias orgânicas são decompostas na água pelos microrganismos, afetando assim a capacidade de autodepuração e o equilíbrio ecológico dos corpos d'água. A demanda bioquímica de oxigênio é um importante parâmetro de poluição da qualidade da água. Nos efluentes, nas águas residuais tratadas e nas águas contaminadas, a quantidade de oxigênio necessária para o crescimento e reprodução de microrganismos utilizando matéria orgânica é equivalente ao oxigênio de matéria orgânica degradável (utilizável por microrganismos). Os poluentes nas águas superficiais consomem oxigênio dissolvido durante o processo de oxidação mediado por microrganismos. A quantidade de oxigênio dissolvido consumida é chamada de demanda bioquímica de oxigênio, que reflete indiretamente a quantidade de matéria orgânica biodegradável na água. Indica o total de oxigênio dissolvido consumido na água quando a matéria orgânica nela é oxidada e decomposta pela ação bioquímica de microrganismos, tornando-a inorgânica ou gasosa. Quanto maior o valor, mais poluentes orgânicos há na água, e mais grave é a poluição. Hidrocarbonetos, proteínas, óleos, lignina, entre outros, que existem em estados suspensos ou dissolvidos em águas residuais domésticas e industriais, como açúcar, alimentos, papel e celulose, fibras, são todos poluentes orgânicos, que podem ser decompostos pela ação bioquímica de bactérias aeróbias. Como o oxigênio é consumido durante o processo de decomposição, eles também são chamados de poluentes aeróbios. Se uma grande quantidade desses poluentes for despejada no corpo d'água, causará falta de oxigênio dissolvido na água. Ao mesmo tempo, a matéria orgânica causará putrefação através da decomposição por bactérias anaeróbias na água, produzindo gases fétidos como metano, sulfeto de hidrogênio, mercaptanas e amônia, levando à deterioração e mau cheiro do corpo d'água.

Leva cerca de 100 dias para que toda a matéria orgânica no esgoto seja completamente oxidada e decomposta. Para encurtar o tempo de detecção, a demanda bioquímica de oxigênio geralmente é representada pelo consumo de oxigênio da amostra de água testada a 20°C em cinco dias, o que é chamado de demanda bioquímica de oxigênio de cinco dias, abreviada como BOD5. Para esgotos domésticos, ela equivale aproximadamente a 70% do consumo de oxigênio para a oxidação e decomposição completa.

3. O impacto da BOD.

Detecção da qualidade da água BOD é a abreviação de demanda bioquímica de oxigênio, que é um indicador compreensivo do teor de poluentes consumidores de oxigênio na água. Os perigos de uma BOD excessiva manifestam-se principalmente nos seguintes aspectos:

1. Consumo de oxigênio dissolvido na água: Um conteúdo excessivo de BOD acelerará a taxa de reprodução de bactérias aeróbicas e organismos aeróbicos, causando o rápido consumo do oxigênio na água, levando à morte de organismos aquáticos.

A deterioração da qualidade da água: A reprodução de uma grande quantidade de microrganismos consumidores de oxigênio no corpo d'água irá consumir oxigênio dissolvido e sintetizar a poluição orgânica em componentes de sua vida própria. Esta é a característica de autodepuração do corpo d'água. Um BOD muito alto causará a multiplicação em massa de bactérias aeróbicas, protozoários aeróbicos e protófitos aeróbicos, consumindo rapidamente o oxigênio, causando a morte de peixes e camarões, e levando à multiplicação de uma grande quantidade de bactérias anaeróbicas.

Afetar a capacidade de autodepuração dos corpos d'água: O teor de oxigênio dissolvido nos corpos d'água está intimamente relacionado à capacidade de autodepuração desses corpos d'água. Quanto menor for o conteúdo de oxigênio dissolvido, menor será a capacidade de autodepuração dos corpos d'água.

Produzir odor: Um teor de BOD muito alto causará odor nos corpos d'água, o que não apenas afetará a qualidade da água, mas também ameaçará o ambiente circundante e a saúde humana.

5. Causar maré vermelha e florescimento de algas: BOD excessiva causará eutrofização dos corpos d'água, desencadeando maré vermelha e florescimento de algas, o que destruirá o equilíbrio ecológico aquático e ameaçará a saúde humana e a água potável.

Portanto, BOD excessiva é um parâmetro muito importante de poluição da água, que pode refletir indiretamente o conteúdo de matéria orgânica biodegradeável na água. Se esgoto com BOD excessiva for despejado em corpos d'água naturais como rios e oceanos, não só causará a morte dos organismos na água, mas também se acumulará na cadeia alimentar e entrará no corpo humano, causando envenenamento crônico, afetando o sistema nervoso e destruindo a função do fígado. Por isso, é necessário adquirir um medidor de BOD Shenchanghong para medição. Apenas após aprovação no teste o esgoto poderá ser descarregado no corpo d'água.

5. Métodos para tratar BOD

Para tratar o problema de BOD (demanda bioquímica de oxigênio) excessiva na água, é necessário usar uma variedade de métodos, como métodos físicos, biológicos e químicos. A seguir estão alguns métodos eficazes:

1. Método físico:

A. Pré-trate águas residuais para remover sólidos suspensos e sedimentos, geralmente usando métodos físicos como sedimentação, filtração ou centrifugação.

B. Filtragem e sedimentação. Remova sólidos suspensos no esgoto por meio de filtração e sedimentação física. Esses sólidos geralmente contêm alta BOD.

2. Método biológico:

A. O tratamento biológico é uma das etapas-chave para remover a BOD nas águas residuais. Ele utiliza a capacidade metabólica dos microrganismos para decompor matéria orgânica e reduzir o teor de BOD. Métodos comuns incluem o método de lodo ativado e o método de biomembrana.

B. Método de lodo ativado: Crie condições ambientais adequadas através de agitação, aeração e outros métodos para permitir que os microrganismos decomponham a matéria orgânica.

C. Método de biofilme: Fixar microrganismos em uma membrana sólida, e a matéria orgânica na água residuária é removida pelos microrganismos quando passa pela membrana.

D. Ajuste do valor de pH: O valor de pH na água residuária tem uma certa influência na atividade dos microrganismos e no efeito de remoção de DBO, e precisa ser ajustado de acordo com as características de águas residuárias específicas.

E. Aeração para aumentar o oxigênio dissolvido: Ao aumentar o fornecimento de oxigênio, melhora-se a atividade dos microrganismos e a eficiência de remoção de DBO na água residuária.

F. Tratamento de lodo residual: Durante o processo de tratamento biológico, o lodo produzido precisa ser tratado further, incluindo digestão anaeróbica, digestão aeróbica, desidratação, secagem, etc.

3. Método químico:

A. Oxidação química: Usar oxidantes como ozônio, cloro ou persulfato para oxidar a matéria orgânica na água residuária e reduzir o DBO.

B. Floculação e flotação: Adicione floculantes para fazer com que partículas suspensas e matéria orgânica se condensem em flocos maiores e, em seguida, removê-los por flotação.

4. Tecnologia de tratamento avançada:

A. Tecnologia de oxidação anaeróbica de amônia: Sob condições específicas, utiliza-se bactérias de oxidação anaeróbica de amônia para remover nitrogênio amoniacal na água residual e reduzir o DBO simultaneamente.

B. Sistema de áreas úmidas construídas: Através do efeito sinérgico de plantas e microrganismos em áreas úmidas construídas, são removidos poluentes como matéria orgânica, nitrogênio e fósforo.

5. Otimização do processo:

A. SBR (Processo Sequenciado de Lodo Ativado): Melhora a eficiência do tratamento de esgoto através de processos periódicos de enchimento de água, aeração, sedimentação e drenagem.

B. CAST (Processo de Lodo Ativo Circulante): Combina a operação periódica de aeração e agitação para melhorar a eficiência de remoção de matéria orgânica.

6. Pré-tratamento e pós-tratamento:

A. Pré-tratamento, como telas grossas, telas finas e câmaras de areia, remove partículas grandes de matéria orgânica e reduz o ônus do tratamento biológico subsequente.

B. Pós-tratamento: Após o tratamento biológico, a DBO é reduzida ainda mais por filtração, adsorção e outros métodos.

Resumindo, o problema de DBO excessiva na água tratada precisa considerar de forma abrangente fatores como a natureza das águas residuais, requisitos de tratamento e condições econômicas, selecionar métodos de tratamento adequados e prestar atenção ao consumo de energia e emissões durante o processo de tratamento para garantir que o processo de tratamento atenda aos requisitos de proteção ambiental.

5. Método de análise de DBO.

Os métodos de análise de DBO incluem principalmente o método de cultivo de cinco dias, método de medição de pressão, método de eletrodo microbiano, método BOD5, método BOD20, método de biossensor, método de sensor óptico de oxigênio, método de análise química, entre outros. 1,‌ O método de treinamento de cinco dias é um método de medição de DBO amplamente utilizado. Ele calcula o valor da DBO alterando as amostras de água em condições de (20 ± 1 °C) durante 5 dias, e depois determinando as mudanças no teor de oxigênio na amostra de água antes e depois. É para calcular o valor da DBO medindo mudanças em um sistema fechado por meio da medição de mudanças no sistema fechado. As mudanças nos sinais elétricos causadas pelas atividades metabólicas microbianas são usadas para determinar o valor da DBO. Este método possui alta sensibilidade e precisão. O método DBO5 é simples e econômico, e é amplamente utilizado no campo de monitoramento da qualidade da água, enquanto a regra da DBO20 pode avaliar de forma mais abrangente a degradação da matéria orgânica no corpo d'água, sendo adequada para ocasiões que exigem uma avaliação mais precisa da DBO. Possui vantagens de resposta rápida, operação simples e alta sensibilidade. A reação entre reagentes químicos e matéria orgânica é calculada para determinar o valor da DBO. Este método geralmente requer um tempo de operação mais longo e etapas experimentais complexas, mas em alguns casos específicos, ainda é um método eficaz para determinar o valor da DBO. Além disso, diferentes países e regiões podem ter padrões e requisitos diferentes. Portanto, ao realizar a DBO, é necessário referir-se aos métodos e normas relevantes aplicáveis à área para garantir a precisão e comparabilidade dos resultados das medições.

O analisador de demanda bioquímica de oxigênio (BOD5) da Lianhua Technology é projetado com base no princípio de medição de pressão diferencial. Ele simula o processo de biodegradação da matéria orgânica na natureza. Em uma garrafa de cultivo selada, o oxigênio no ar acima da garrafa de cultivo continua reposto o oxigênio dissolvido consumido pela decomposição da matéria orgânica na amostra. O CO2 produzido durante a degradação da matéria orgânica é removido, causando uma alteração na pressão do ar dentro da garrafa de cultivo. Detectando a mudança na pressão do ar na garrafa de cultivo, calcula-se o valor de demanda bioquímica de oxigênio (BOD) da amostra. Amplo intervalo de detecção, teste direto abaixo de 4000mg/L, impressão automática dos resultados, ciclo de medição opcional de 1-30 dias, operação simples.