Cunoașterea cererii biochimice de oxigen a apei

Cunoașterea cererii biochimice de oxigen a apei

1. Definiția BOD.

Cererea biochimică de oxigen se referă la cantitatea de oxigen dizolvat consumată în reacția biochimică a microorganismelor care descompun materia organică biodegradabilă în apă în anumite condiții. Este exprimat în mg/L sau procent, ppm. Este un indicator cuprinzător care reflectă conținutul de poluanți organici din apă. Dacă timpul de oxidare biologică este de cinci zile, se numește cerere biochimică de oxigen de cinci zile (BOD5) și există BOD10 și BOD20 în consecință.

Descompunerea materiei organice în apă se realizează în două etape. Prima etapă este etapa de oxidare a carbonului, iar a doua etapă este etapa de nitrificare. Cantitatea de oxidare consumată în etapa de oxidare a carbonului se numește cerere biochimică de oxigen de carbonizare (CBOD).

Microorganismele trebuie să consume oxigen atunci când descompun compuși organici în apă. Dacă oxigenul dizolvat din apă nu este suficient pentru a satisface nevoile microorganismelor, corpul de apă este într-o stare poluată. Prin urmare, BOD este un indicator important care indică indirect gradul de poluare organică din apă. Prin determinarea DBO, putem înțelege biodegradabilitatea apelor uzate și capacitatea de autopurificare a corpurilor de apă. Cu cât valoarea este mai mare, cu atât există mai mulți poluanți organici în apă și cu atât poluarea este mai gravă.

În general, procesul de degradare a materiei organice sub metabolismul microorganismelor poate fi împărțit în două etape. Prima etapă este procesul de transformare a materiei organice în CO2, NH3 și H2O. A doua etapă este procesul de nitrificare a NH3 transformat în nitrit și nitrat. Deoarece NH3 este deja o substanță anorganică, cererea biochimică de oxigen a apelor uzate se referă în general doar la cantitatea de oxigen necesară materiei organice în etapa reacției biochimice. Degradarea materiei organice de către microorganisme este legată de temperatură, iar 20°C este în general utilizat ca temperatură standard pentru măsurarea cererii biochimice de oxigen. În condițiile de măsurare a oxigenului suficient și a agitării constante, este nevoie de obicei de 20 de zile pentru ca materia organică să finalizeze practic procesul de descompunere prin oxidare în stadiu, aproximativ 99%, iar valoarea DBO de 20 de zile este adesea considerată ca valoarea completă a DBO, adică BOD20. Cu toate acestea, 20 de zile este dificil de realizat în munca reală. Prin urmare, este stipulat un timp standard, în general 5 zile, care se numește cererea biochimică de oxigen de cinci zile, înregistrată ca BOD5. DBO5 reprezintă aproximativ 70% din BOD20.

Diferența dintre BOD și COD este că BOD este cererea biochimică de oxigen; COD este cererea chimică de oxigen, care se referă la cantitatea de toți poluanții (inclusiv substanțele organice și anorganice) din apă care pot fi oxidați de oxidanți puternici în anumite condiții, exprimată în mg/L de oxigen necesar pentru oxidare. Poate reflecta gradul de poluare a apei prin reducerea substanțelor. În general, COD al apelor uzate este mai mare decât DBO. Acest lucru se datorează faptului că primul este oxidat mai bine. Cu excepția câtorva compuși organici volatili, compuși organici aromatici și câțiva alcani, aceștia pot fi în general oxidați și există, de asemenea, o parte din cantitatea de substanțe anorganice; în timp ce BOD se referă doar la materia organică care poate fi descompusă direct de microorganisme și este ușor interferată de substanțele toxice și bacteriile din apă. Raportul dintre cererea biochimică de oxigen și cererea chimică de oxigen poate indica cât de mulți poluanți organici din apă sunt dificil de descompus de microorganisme. Poluanții organici care sunt dificil de descompus de microorganisme sunt mai dăunători mediului.

DBO5 al unui râu general nu depășește 2 mg/L. Dacă este mai mare de 10 mg/L, va emite un miros urât. Standardul cuprinzător de evacuare a apelor uzate din țara mea stipulează că la ieșirea din fabrică, concentrația admisibilă a standardului secundar de DBO al apelor uzate este de 60 mg/L, iar DBO al apelor de suprafață nu trebuie să depășească 4 mg/L.

Metoda tradițională de testare pentru BOD5 este metoda de diluare prin inoculare. Metoda specifică constă în cultivarea timp de 5 zile la 20±1°C și măsurarea oxigenului dizolvat al probei înainte și, respectiv, după cultură. Diferența dintre cele două este cererea biochimică de oxigen timp de 5 zile. Aceasta este metoda utilizată în prezent pe scară largă.

Analizorul biochimic al cererii de oxigen (BOD) furnizat de Lianhua Technology este proiectat pe baza principiului de măsurare al metodei presiunii diferențiale. Instrumentul simulează procesul de biodegradare a materiei organice în natură: oxigenul din aerul de deasupra sticlei de testare completează continuu oxigenul dizolvat consumat în apă, CO2 produs în timpul degradării materiei organice este absorbit de hidroxidul de sodiu din capacul de etanșare, iar senzorul de presiune monitorizează în orice moment modificările presiunii de oxigen din flaconul de testare. Se stabilește o corelație între cererea biochimică de oxigen BOD (adică cantitatea de oxigen consumată în sticla de testare) și presiunea gazului, iar apoi valoarea BOD a cererii biochimice de oxigen este afișată direct.

Metoda tradițională de inoculare prin diluare este greoaie și consumă mult timp, iar o persoană dedicată este necesară pentru a supraveghea în timpul procesului de cultură de cinci zile. În comparație, analizorul BOD de la Lianhua Technology este ușor de operat și convenabil de testat. Când se atinge timpul de cultură setat (cum ar fi 5 zile, 7 zile sau 30 de zile), sistemul de testare se oprește automat și stochează rezultatele măsurătorilor. Poate face 6 sau 12 probe de apă în același timp și nu este nevoie de nicio persoană specială pentru a urmări în timpul testului. Și este mai rapid decât metoda de diluare. Menținerea sticlei într-o stare de agitare continuă poate furniza oxigen suplimentar pentru proba de apă și poate permite bacteriilor să aibă mai mult contact cu materia organică. Prin accelerarea procesului de respirație și consum de oxigen, rezultatele pot fi obținute mai rapid. Rezultatele măsurătorilor echivalente cu metoda de cultură prin diluție pot fi obținute în 2 până la 3 zile. Aceste rezultate de măsurare pot fi utilizate pentru controlul procesului.

 

2. Cum se produce BOD

BOD provine în principal din materie organică biodegradabilă din apă.‌

Cererea biochimică de oxigen (BOD) se referă la cantitatea de oxigen dizolvat consumată în procesul de reacție biochimică a microorganismelor care descompun materia organică biodegradabilă în apă în anumite condiții. Aceste materii organice pot fi excremente umane și animale, deșeuri alimentare și industriale etc. Acestea sunt descompuse în apă prin acțiunea microorganismelor, consumând astfel oxigen dizolvat în apă. BOD este de obicei măsurat în miligrame pe litru sau exprimat ca procent sau ppm. Este un indicator important al calității apei utilizat pentru a evalua gradul de poluare organică din corpurile de apă. Majoritatea poluanților din canalizare sunt materie organică, inclusiv zeci de milioane de specii cunoscute și nenumărate specii necunoscute. BOD și un alt indicator, cererea chimică de oxigen (COD), sunt utilizate împreună pentru a evalua starea de poluare a corpurilor de apă. BOD se concentrează pe măsurarea cantității de materie organică care poate fi descompusă de microorganisme, în timp ce COD include oxidarea tuturor formelor de materie organică și anorganică. Pe scurt, BOD provine în principal din materia organică biodegradabilă din apă. Aceste materie organice sunt descompuse în apă de microorganisme, afectând astfel capacitatea de autopurificare și echilibrul ecologic al corpurilor de apă. Cererea biochimică de oxigen este un parametru important de poluare a calității apei. În apele uzate, efluenții de la stațiile de epurare a apelor uzate și apa contaminată, cantitatea de oxigen necesară pentru ca microorganismele să crească și să se reproducă folosind materia organică este echivalentul în oxigen al materiei organice degradabile (utilizabile de microorganisme). Poluanții din apele de suprafață consumă oxigen dizolvat în procesul de oxidare mediat de microorganisme. Cantitatea de oxigen dizolvat consumată se numește cerere biochimică de oxigen, care reflectă indirect cantitatea de materie organică biodegradabilă din apă. Indică cantitatea totală de oxigen dizolvat consumată în apă atunci când materia organică din apă este oxidată și descompusă de acțiunea biochimică a microorganismelor pentru a o face anorganică sau gazoasă. Cu cât valoarea este mai mare, cu atât există mai mulți poluanți organici în apă și cu atât poluarea este mai gravă. Hidrocarburile, proteinele, uleiurile, lignina etc. care există în stare suspendată sau dizolvată în apele uzate menajere și industriale, cum ar fi zahărul, alimentele, fabricarea hârtiei și fibrele, sunt toți poluanți organici, care pot fi descompuși prin acțiunea biochimică a bacteriilor aerobe. Deoarece oxigenul este consumat în timpul procesului de descompunere, aceștia sunt numiți și poluanți aerobi. Dacă prea mult din acest tip de poluant este deversat în corpul de apă, va provoca o lipsă de oxigen dizolvat în apă. În același timp, materia organică va provoca corupție prin descompunerea bacteriilor anaerobe din apă, producând gaze urât mirositoare, cum ar fi metan, hidrogen sulfurat, mercaptan și amoniac, provocând deteriorarea și mirosirea corpului de apă.

Este nevoie de aproximativ 100 de zile pentru ca toată materia organică din canalizare să fie complet oxidată și descompusă. Pentru a scurta timpul de detecție, cererea biochimică de oxigen este în general reprezentată de consumul de oxigen al probei de apă testate la 20°C în decurs de cinci zile, ceea ce se numește cerere biochimică de oxigen de cinci zile, denumită BOD5. Pentru canalizarea menajeră, este aproximativ egală cu 70% din consumul de oxigen pentru oxidarea și descompunerea completă.

 

3. Impactul BOD.

Detectarea calității apei BOD este abrevierea de la contorul de cerere de oxigen biochimic, care este un indicator cuprinzător al conținutului de poluanți consumatori de oxigen din apă. Pericolele de BOD excesiv se manifestă în principal în următoarele aspecte:

 

1. Consumul de oxigen dizolvat în apă: Conținutul excesiv de DBO va accelera rata de reproducere a bacteriilor aerobe și a organismelor aerobe, determinând consumul rapid al oxigenului din apă, ducând astfel la moartea organismelor acvatice.

2. Deteriorarea calității apei: Reproducerea unui număr mare de microorganisme consumatoare de oxigen în corpul de apă va consuma oxigen dizolvat și va sintetiza poluarea organică în propriile componente vitale. Aceasta este caracteristica de autopurificare a corpului de apă. O DBO prea mare va face ca bacteriile aerobe, protozoarele aerobe și protofitele aerobe să se înmulțească în număr mare, să consume rapid oxigen, să provoace moartea peștilor și creveților și să provoace înmulțirea unui număr mare de bacterii anaerobe.

3. Afectează capacitatea de autopurificare a corpurilor de apă: Conținutul de oxigen dizolvat din corpurile de apă este strâns legat de capacitatea de autopurificare a corpurilor de apă. Cu cât conținutul de oxigen dizolvat este mai mic, cu atât capacitatea de autopurificare a corpurilor de apă este mai slabă.

4. Produceți miros: Conținutul prea ridicat de BOD va provoca miros în corpurile de apă, care nu numai că va afecta calitatea apei, dar va amenința și mediul înconjurător și sănătatea umană.

5. Provoacă mareea roșie și înflorirea algelor: BOD excesiv va provoca eutrofizarea corpurilor de apă, va declanșa maree roșie și înflorirea algelor, care vor distruge echilibrul ecologic acvatic și vor amenința sănătatea umană și apa potabilă.

 

Prin urmare, DBO excesivă este un parametru foarte important de poluare a apei, care poate reflecta indirect conținutul de materie organică biodegradabilă din apă. Dacă apele uzate cu BOD excesiv sunt deversate în corpurile de apă naturale, cum ar fi râurile și oceanele, nu numai că vor provoca moartea organismelor din apă, dar se vor acumula și în lanțul trofic și vor intra în corpul uman, provocând otrăviri cronice, afectând sistemul nervos și distrugând funcția ficatului. Prin urmare, este necesar să achiziționați un contor Shenchanghong BOD pentru măsurare. Numai după trecerea testului apele uzate pot fi evacuate în corpul de apă.

 

5. Metode de tratare a BOD

Pentru a trata problema BOD (cererea biochimică de oxigen) excesivă în apă, este necesar să se utilizeze o varietate de metode, cum ar fi metode fizice, biologice și chimice. Următoarele sunt câteva metode eficiente:

 

1. Metoda fizică:

 

A. Tratați în prealabil apele uzate pentru a îndepărta solidele și sedimentele în suspensie, de obicei folosind metode fizice, cum ar fi sedimentarea, filtrarea sau centrifugarea.

 

B. Ecranare și sedimentare. Îndepărtați solidele în suspensie din canalizare prin screening fizic și sedimentare. Aceste solide conțin de obicei DBO ridicat.

 

2. Metoda biologică:

 

R. Tratamentul biologic este unul dintre pașii cheie pentru eliminarea BOD din apele uzate. Folosește capacitatea metabolică a microorganismelor de a descompune materia organică și de a reduce conținutul de BOD. Metodele comune includ metoda nămolului activat și metoda biofilmului.

 

B. Metoda nămolului activ: Creați condiții de mediu adecvate prin agitare, aerare și alte metode pentru a permite microorganismelor să descompună materia organică.

 

C. Metoda biofilmului: Atașați microorganismele la o membrană fixă, iar materia organică din apele uzate este îndepărtată de microorganisme atunci când trece prin membrană.

D. Ajustați valoarea pH-ului: Valoarea pH-ului din apele uzate are o anumită influență asupra activității microorganismelor și a efectului de eliminare a BOD și trebuie ajustată în funcție de caracteristicile specifice apelor uzate.

E. Aerarea pentru a crește oxigenul dizolvat: Prin creșterea aportului de oxigen, activitatea microorganismelor și eficiența de eliminare a BOD din apele uzate sunt îmbunătățite.

F. Tratarea nămolului rezidual: În timpul procesului de tratare biologică, nămolul produs trebuie tratat în continuare, inclusiv digestia anaerobă, digestia aerobă, deshidratarea, uscarea etc.

3. Metoda chimică:

A. Oxidare chimică: Utilizați oxidanți precum ozonul, clorul sau persulfatul pentru a oxida materia organică din canalizare și a reduce BOD.

B. Floculare și flotație: Adăugați floculanți pentru a face particulele în suspensie și materia organică să se condenseze în flocuri mai mari, apoi îndepărtați-le prin flotație.

4. Tehnologie avansată de tratament:

A. Tehnologia de oxidare anaerobă a amoniacului: În condiții specifice, bacteriile anaerobe de oxidare a amoniacului sunt utilizate pentru a elimina azotul amoniacal din canalizare și pentru a reduce BOD în același timp.

B. Sistemul de zone umede construite: Prin efectul sinergic al plantelor și microorganismelor din zonele umede construite, poluanții precum materia organică, azotul și fosforul sunt eliminați.

5. Optimizarea proceselor:

A. SBR (Sequencing Batch Activated Sludge Process): Îmbunătățiți eficiența tratării apelor uzate prin procese periodice de umplere a apei, aerare, sedimentare și drenaj.

B. CAST (Circulating Activated Sludge Process): Combină funcționarea periodică de aerare și agitare pentru a îmbunătăți eficiența de îndepărtare a materiei organice.

6. Pretratare și post-tratament:

A. Pretratarea, cum ar fi sitele grosiere, sitele fine și camerele de nisip, îndepărtează particulele mari de materie organică și reduc povara tratamentului biologic ulterior.

B. Post-tratament: După tratamentul biologic, BOD este redus și mai mult prin filtrare, adsorbție și alte metode.

Pe scurt, problema excesului de DBO în apa tratată trebuie să ia în considerare în mod cuprinzător factori precum natura apelor uzate, cerințele de tratare și condițiile economice, să selecteze metode de tratare adecvate și să acorde atenție consumului de energie și emisiilor în timpul procesului de tratare pentru a se asigura că procesul de tratare îndeplinește cerințele de protecție a mediului.

5. Metoda de analiză a DBO.

Metodele de analiză ale BOD includ în principal metoda de cultură de cinci zile, metoda de măsurare a presiunii, metoda electrodului microbian, metoda BOD5, metoda BOD20, metoda biosenzorului, metoda senzorului optic de oxigen, metoda de analiză chimică etc. 1,‌ Metoda de antrenament de cinci zile este o metodă de măsurare a BOD utilizată în mod obișnuit. Se calculează valoarea BOD prin modificarea probelor de apă în condiții de (20 ± 1 ° C) timp de 5 zile și apoi determinarea modificărilor conținutului de oxigen din proba de apă înainte și după proba de apă. Este de a calcula valoarea BOD prin măsurarea modificărilor din sistemul închis prin măsurarea modificărilor din sistemul închis. Semnalul electric se schimbă cauzat de activitățile metabolice microbiene pentru a determina valoarea BOD. Această metodă are o sensibilitate și o precizie ridicate. Metoda BOD5 este simplă și economică și este utilizată pe scară largă în domeniul monitorizării calității apei, în timp ce regula BOD20 poate evalua mai cuprinzător degradarea materiei organice din corpul de apă și este potrivită pentru ocazii care necesită o evaluare mai precisă a BOD. Există avantaje de răspuns rapid, operare simplă și sensibilitate ridicată. Reacția dintre reactivii chimici și materia organică este calculată pentru a calcula valoarea DBO. Această metodă necesită de obicei un timp de operare mai lung și etape experimentale complexe, dar în unele cazuri specifice, este încă o metodă eficientă pentru determinarea valorii BOD. În plus, diferite țări și regiuni pot avea standarde și cerințe diferite. Prin urmare, atunci când se efectuează BOD, este necesar să se facă referire la metodele și standardele relevante aplicabile domeniului pentru a asigura acuratețea și comparabilitatea rezultatelor măsurătorilor.

 

Analizorul biochimic al cererii de oxigen (BOD5) de la Lianhua Technology este proiectat pe baza principiului măsurării presiunii diferențiale. Simulează procesul de biodegradare a materiei organice în natură. Într-o sticlă de cultură sigilată, oxigenul din aerul de deasupra sticlei de cultură completează continuu oxigenul dizolvat consumat de descompunerea materiei organice din probă. CO2 produs în timpul degradării materiei organice este îndepărtat, provocând modificarea presiunii aerului din sticla de cultură. Prin detectarea modificării presiunii aerului în flaconul de cultură, se calculează valoarea cererii biochimice de oxigen (DBO) a probei. Interval larg de detectare, testare directă sub 4000 mg/L, imprimare automată a rezultatelor, ciclu de măsurare opțional de 1-30 de zile, operare simplă.