Conhecimento da demanda bioquímica de oxigênio da água

Conhecimento da demanda bioquímica de oxigênio da água

1. Definição de DBO.

A demanda bioquímica de oxigênio (muitas vezes referida como DBO) refere-se à quantidade de oxigênio dissolvido consumida na reação bioquímica de microrganismos que decompõem matéria orgânica biodegradável na água sob certas condições. É expresso 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, é chamado de demanda bioquímica de oxigênio de cinco dias (DBO5), e há DBO10 e DBO20 de acordo.

A decomposição da matéria orgânica na água é realizada em duas etapas. O primeiro estágio é o estágio de oxidação do carbono e o segundo estágio é o estágio de nitrificação. A quantidade de oxidação consumida no estágio de oxidação do carbono é chamada de demanda bioquímica de oxigênio de carbonização (CBOD).

Os microrganismos precisam consumir oxigênio ao decompor compostos orgânicos na água. Se o oxigênio dissolvido na água não for suficiente para suprir as necessidades dos microrganismos, o corpo d'água está em estado poluído. Portanto, a DBO é um indicador importante que indica indiretamente o grau de poluição orgânica na água. Através da determinação da DBO, podemos entender a biodegradabilidade do esgoto e a capacidade de autopurificação dos corpos d'água. Quanto maior o valor, mais poluentes orgânicos existem 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 posteriormente convertido em nitrito e nitrato. Como o NH3 já é uma substância inorgânica, a demanda bioquímica de oxigênio do esgoto geralmente se refere apenas à quantidade de oxigênio exigida pela matéria orgânica no estágio de reação bioquímica. A degradação da matéria orgânica por microrganismos está relacionada à temperatura, e 20°C é geralmente usado como temperatura padrão para medir a demanda bioquímica de oxigênio. Sob as condições de medição de oxigênio suficiente e agitação constante, geralmente leva 20 dias para a matéria orgânica completar basicamente o processo de decomposição da oxidação do estágio, 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 real. Portanto, é estipulado um tempo padrão, geralmente 5 dias, que é chamado de demanda bioquímica de oxigênio de cinco dias, registrada como DBO5. DBO5 é cerca de 70% de 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, expressa em mg/L de oxigênio necessário para a oxidação. Pode refletir o grau de poluição da água reduzindo as substâncias. De um modo geral, a DQO do esgoto é maior que a DBO. Isso ocorre porque o primeiro é oxidado mais completamente. Exceto por alguns compostos orgânicos voláteis, compostos orgânicos aromáticos e alguns alcanos, eles geralmente podem ser oxidados, e também há uma parte da quantidade de substâncias inorgânicas; enquanto a DBO se refere apenas à matéria orgânica que pode ser decomposta diretamente por microrganismos e é 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 de decompor pelos microrganismos. Poluentes orgânicos que são difíceis de serem decompostos por microrganismos são mais prejudiciais ao meio ambiente.

O DBO5 de um rio geral não excede 2mg/L. Se for superior a 10mg/L, emitirá um odor desagradável. o padrão abrangente de descarga de esgoto do meu país estipula que, na saída da fábrica, a concentração permitida do padrão secundário de DBO de águas residuais é de 60 mg / L, e a DBO da água superficial não deve exceder 4 mg / L.

O método de teste tradicional para CBO5 é o método de diluição de inoculação. O método específico consiste em cultivar durante 5 dias a 20±1°C e medir o oxigénio dissolvido da amostra antes e depois da cultura, respectivamente. A diferença entre os dois é a demanda bioquímica de oxigênio por 5 dias. Este é o método amplamente utilizado atualmente.

O analisador de demanda bioquímica de oxigênio (DBO) fornecido pela Lianhua Technology foi projetado com base no princípio de medição do método de pressão diferencial. O instrumento simula o processo de biodegradação da matéria orgânica na natureza: o oxigênio no ar acima do frasco de teste repõe 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 DBO de demanda bioquímica de oxigênio (ou seja, a quantidade de oxigênio consumida no frasco de teste) e a pressão do gás e, em seguida, o valor de DBO de demanda bioquímica de oxigênio é exibido diretamente.

O método tradicional de inoculação por diluição é complicado e demorado, e uma pessoa dedicada é necessária para supervisionar durante o processo de cultura de cinco dias. Em comparação, o analisador de DBO da Lianhua Technology é fácil de operar e conveniente de testar. Quando o tempo de cultura definido (como 5 dias, 7 dias ou 30 dias) é atingido, o sistema de teste desliga automaticamente e armazena os resultados da medição. Ele pode fazer 6 ou 12 amostras de água ao mesmo tempo, e nenhuma pessoa especial é necessária para assistir durante o teste. E é mais rápido que o método de diluição. Manter a garrafa em 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. Os resultados da medição equivalentes ao método de cultura de diluição podem ser obtidos dentro de 2 a 3 dias. Esses resultados de medição podem ser usados para controle de processo.

 

2. Como o DBO é produzido

A DBO provém principalmente de matéria orgânica biodegradável na água.‌

A demanda bioquímica de oxigênio (DBO) refere-se à quantidade de oxigênio dissolvido consumida no processo de reação bioquímica de microrganismos que decompõem matéria orgânica biodegradável em água sob certas condições. Essa matéria orgânica pode ser excrementos humanos e animais, resíduos alimentares e industriais, etc. Eles são decompostos em água pela ação de microrganismos, consumindo oxigênio dissolvido na água. A DBO é geralmente medida em miligramas por litro ou expressa como uma porcentagem ou ppm. É um importante indicador de qualidade da água utilizado para avaliar o grau de poluição orgânica em corpos d'água. A maioria dos poluentes no esgoto é matéria orgânica, incluindo dezenas de milhões de espécies conhecidas e inúmeras espécies desconhecidas. DBO e outro indicador, a demanda química de oxigênio (DQO), são usados juntos para avaliar o estado de poluição dos corpos d'água. O DBO se concentra em medir a quantidade de matéria orgânica que pode ser decomposta por microrganismos, enquanto o DQO inclui a oxidação de todas as formas de matéria orgânica e inorgânica. Em resumo, a DBO vem principalmente de matéria orgânica biodegradável na água. Essa matéria orgânica é decomposta na água por microrganismos, afetando assim a capacidade de autopurificação e o equilíbrio ecológico dos corpos d'água. A demanda bioquímica de oxigênio é um importante parâmetro de poluição da qualidade da água. Em águas residuais, efluentes de estações de tratamento de águas residuais e água contaminada, a quantidade de oxigênio necessária para os microrganismos crescerem e se reproduzirem usando matéria orgânica é o equivalente de oxigênio da matéria orgânica degradável (utilizável por microrganismos). Os poluentes nas águas superficiais consomem oxigênio dissolvido no 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 a quantidade total de oxigênio dissolvido consumido na água quando a matéria orgânica da água é oxidada e decomposta pela ação bioquímica de microrganismos para torná-la inorgânica ou gasosa. Quanto maior o valor, mais poluentes orgânicos existem na água e mais grave é a poluição. Hidrocarbonetos, proteínas, óleos, lignina, etc. que existem em estados suspensos ou dissolvidos em esgoto doméstico e águas residuais industriais, como açúcar, alimentos, fabricação de papel e fibras, são todos poluentes orgânicos, que podem ser decompostos pela ação bioquímica de bactérias aeróbicas. Como o oxigênio é consumido durante o processo de decomposição, eles também são chamados de poluentes aeróbicos. Se muito desse tipo de poluente for descarregado no corpo d'água, isso causará falta de oxigênio dissolvido na água. Ao mesmo tempo, a matéria orgânica causará corrupção através da decomposição de bactérias anaeróbicas na água, produzindo gases fétidos como metano, sulfeto de hidrogênio, mercaptano e amônia, fazendo com que o corpo d'água se deteriore e cheire mal.

Demora cerca de 100 dias para que toda a matéria orgânica do esgoto seja completamente oxidada e decomposta. Para encurtar o tempo de detecção, a demanda bioquímica de oxigênio é geralmente representada pelo consumo de oxigênio da amostra de água testada a 20°C em cinco dias, que é chamada de demanda bioquímica de oxigênio de cinco dias, conhecida como DBO5. Para esgoto doméstico, é aproximadamente igual a 70% do consumo de oxigênio para oxidação e decomposição completas.

 

3. O impacto do BOD.

Detecção da qualidade da água BOD é a abreviatura de medidor de demanda bioquímica de oxigênio, que é um indicador abrangente do conteúdo de poluentes consumidores de oxigênio na água. Os perigos do DBO excessivo se manifestam principalmente nos seguintes aspectos:

 

1. Consumo de oxigênio dissolvido na água: O teor excessivo de DBO acelerará a taxa de reprodução de bactérias aeróbicas e organismos aeróbicos, fazendo com que o oxigênio da água seja consumido rapidamente, levando à morte de organismos aquáticos.

2. Deterioração da qualidade da água: A reprodução de um grande número de microrganismos consumidores de oxigênio no corpo d'água consumirá oxigênio dissolvido e sintetizará poluição orgânica em seus próprios componentes de vida. Esta é a característica de autopurificação do corpo d'água. A DBO muito alta fará com que bactérias aeróbicas, protozoários aeróbicos e protófitos aeróbicos se multipliquem em grande número, consumam oxigênio rapidamente, causem a morte de peixes e camarões e façam com que um grande número de bactérias anaeróbicas se multiplique.

3. Afeta a capacidade de autopurificação dos corpos d'água: O conteúdo de oxigênio dissolvido nos corpos d'água está intimamente relacionado à capacidade de autopurificação dos corpos d'água. Quanto menor o teor de oxigênio dissolvido, mais fraca é a capacidade de autopurificação dos corpos d'água.

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

5. Causar maré vermelha e proliferação de algas: A DBO excessiva causará eutrofização de corpos d'água, desencadeará maré vermelha e proliferação de algas, o que destruirá o equilíbrio ecológico aquático e ameaçará a saúde humana e a água potável.

 

Portanto, a DBO excessiva é um parâmetro de poluição hídrica muito importante, que pode refletir indiretamente o teor de matéria orgânica biodegradável na água. Se o esgoto com DBO excessivo for despejado em corpos d'água naturais, como rios e oceanos, ele não apenas causará a morte de 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. Portanto, é necessário adquirir um medidor Shenchanghong BOD para medição. Somente depois de passar no teste o esgoto pode ser despejado no corpo d'água.

 

5. Métodos para tratamento de DBO

Para tratar o problema da DBO excessiva (demanda bioquímica de oxigênio) 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 as águas residuais para remover sólidos e sedimentos em suspensão, geralmente usando métodos físicos como sedimentação, filtração ou centrifugação.

 

B. Triagem e sedimentação. Remova os sólidos suspensos no esgoto por meio de peneiramento físico e sedimentação. Esses sólidos geralmente contêm alto DBO.

 

2. Método biológico:

 

R. O tratamento biológico é uma das principais etapas para remover a DBO nas águas residuais. Ele usa a capacidade metabólica dos microrganismos para decompor a matéria orgânica e reduzir o conteúdo de DBO. Os métodos comuns incluem o método de lodo ativado e o método de biofilme.

 

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

 

C. Método de biofilme: Anexe os microrganismos a uma membrana fixa e a matéria orgânica das águas residuais é removida pelos microrganismos ao passar pela membrana.

D. Ajuste o valor do pH: o valor do pH nas águas residuais tem uma certa influência na atividade dos microrganismos e no efeito de remoção de DBO, e precisa ser ajustado de acordo com as características das águas residuais específicas.

E. Aeração para aumentar o oxigênio dissolvido: Ao aumentar o suprimento de oxigênio, a atividade dos microrganismos e a eficiência de remoção de DBO nas águas residuais são melhoradas.

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

3. Método químico:

A. Oxidação química: Use oxidantes como ozônio, cloro ou persulfato para oxidar a matéria orgânica no esgoto e reduzir a DBO.

B. Floculação e flotação: Adicione floculantes para fazer partículas suspensas e matéria orgânica se condensarem em flocos maiores e, em seguida, remova-os por flotação.

4. Tecnologia avançada do tratamento:

A. Tecnologia de oxidação de amônia anaeróbica: Sob condições específicas, as bactérias de oxidação de amônia anaeróbica são usadas para remover o nitrogênio de amônia no esgoto e reduzir a DBO ao mesmo tempo.

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

5. Otimização de processos:

A. SBR (Processo de Lodo Ativado em Lote de Sequenciamento): Melhorar a eficiência do tratamento de esgoto por meio de processos periódicos de enchimento de água, aeração, sedimentação e drenagem.

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

6. Pré-tratamento e pós-tratamento:

R. O pré-tratamento, como peneiras grossas, peneiras finas e câmaras de areia, remove grandes partículas de matéria orgânica e reduz a carga do tratamento biológico subsequente.

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

Em resumo, o problema do excesso de DBO 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 apropriados e prestar atenção ao consumo de energia e às emissões durante o processo de tratamento para garantir que o processo de tratamento atenda aos requisitos de proteção ambiental.

5. Método de análise de CBO.

Os métodos de análise de BOD incluem principalmente método de cultura 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, etc. 1,‌ O método de treinamento de cinco dias é um método de medição de DBO comumente usado. Ele calcula o valor de DBO alterando as amostras de água em condições de (20 ± 1 ° C) por 5 dias e, em seguida, determinando as mudanças no teor de oxigênio na amostra de água antes e depois da amostra de água. É calcular o valor de DBO medindo as mudanças no sistema fechado medindo as mudanças no sistema fechado. O sinal elétrico muda causado por atividades metabólicas microbianas para determinar o valor de DBO. Este método tem alta sensibilidade e precisão. O método BOD5 é simples e econômico, e é amplamente utilizado no campo do monitoramento da qualidade da água, enquanto a regra BOD20 pode avaliar de forma mais abrangente a degradação da matéria orgânica no corpo d'água, e é adequada para ocasiões que exigem uma avaliação mais precisa da DBO. Existem vantagens de resposta rápida, operação simples e alta sensibilidade. A reação entre reagentes químicos e matéria orgânica é calculada para calcular o valor de 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 de DBO. Além disso, diferentes países e regiões podem ter diferentes padrões e requisitos. Portanto, ao realizar a DBO, é necessário consultar os métodos e padrões relevantes aplicáveis à área para garantir a precisão e comparabilidade dos resultados da medição.

 

O analisador de demanda bioquímica de oxigênio (BOD5) da Lianhua Technology foi projetado com base no princípio de medição de pressão diferencial. Ele simula o processo de biodegradação da matéria orgânica na natureza. Em um frasco de cultura lacrado, o oxigênio no ar acima do frasco de cultura repõe continuamente o oxigênio dissolvido consumido pela decomposição da matéria orgânica na amostra. O CO2 produzido durante a degradação da matéria orgânica é removido, fazendo com que a pressão do ar no frasco de cultura mude. Ao detectar a mudança na pressão do ar no frasco de cultura, o valor da demanda bioquímica de oxigênio (DBO) da amostra é calculado. Ampla faixa de detecção, teste direto abaixo de 4000mg/L, impressão automática de resultados, ciclo de medição opcional de 1-30 dias, operação simples.