Знание биохимической потребности воды в кислороде

Знание биохимической потребности воды в кислороде

1. Определение БПК.

Биохимическая потребность в кислороде (часто называемая БПК) относится к количеству растворенного кислорода, потребляемого в биохимической реакции микроорганизмов, разлагающих биоразлагаемые органические вещества в воде при определенных условиях. Он выражается в мг/л или процентах, ppm. Это комплексный показатель, отражающий содержание органических загрязнителей в воде. Если время биологического окисления составляет пять дней, это называется пятидневной биохимической потребностью в кислороде (БПК5), и существуют БПК10 и БПК20 соответственно.

Разложение органики в воде проводится в два этапа. Первая стадия — это стадия окисления углерода, а вторая стадия — стадия нитрификации. Количество окисления, потребляемого на стадии окисления углерода, называется биохимической потребностью в кислороде (CBOD) карбонизации.

Микроорганизмы должны потреблять кислород при разложении органических соединений в воде. Если растворенного в воде кислорода недостаточно для удовлетворения потребностей микроорганизмов, водоем находится в загрязненном состоянии. Поэтому БПК является важным показателем, который косвенно указывает на степень органического загрязнения воды. С помощью определения БПК мы можем понять биоразлагаемость сточных вод и способность водоемов к самоочищению. Чем выше значение, тем больше органических загрязнителей в воде и тем серьезнее загрязнение.

В целом процесс разложения органического вещества под действием метаболизма микроорганизмов можно разделить на два этапа. Первая стадия представляет собой процесс преобразования органического вещества в CO2, NH3 и H2O. Второй этап представляет собой процесс нитрификации NH3, который в дальнейшем превращается в нитриты и нитраты. Поскольку NH3 уже является неорганическим веществом, биохимическая потребность сточных вод в кислороде обычно относится только к количеству кислорода, необходимого органическому веществу на стадии биохимической реакции. Разложение органических веществ микроорганизмами связано с температурой, и 20°C обычно используется в качестве стандартной температуры для измерения биохимической потребности в кислороде. При условиях измерения достаточного количества кислорода и постоянного перемешивания обычно требуется 20 дней, чтобы органическое вещество в основном завершило процесс окислительного разложения, около 99%, и 20-дневное значение БПК часто рассматривается как полное значение БПК, то есть БПК20. Однако в реальной работе 20 дней добиться сложно. Таким образом, устанавливается стандартное время, обычно 5 дней, которое называется пятидневной биохимической потребностью в кислороде, записанной как БПК5. БПК5 составляет около 70% от БПК20.

Разница между БПК и ХПК заключается в том, что БПК — это биохимическая потребность в кислороде; ХПК — это химическая потребность в кислороде, которая относится к количеству всех загрязняющих веществ (включая органические и неорганические вещества) в воде, которые могут быть окислены сильными окислителями при определенных условиях, выраженное в мг/л кислорода, необходимого для окисления. Он может отражать степень загрязнения воды восстановительными веществами. Вообще говоря, ХПК сточных вод больше, чем БПК. Это связано с тем, что первый окисляется более тщательно. За исключением нескольких летучих органических соединений, ароматических органических соединений и нескольких алканов, они, как правило, могут окисляться, а также есть часть количества неорганических веществ; в то время как БПК относится только к органическим веществам, которые могут быть непосредственно разлагаемы микроорганизмами и легко поддаются воздействию токсичных веществ и бактерий в воде. Соотношение биохимической потребности в кислороде к химической потребности в кислороде может указывать на то, сколько органических загрязнителей в воде трудно разлагается микроорганизмами. Органические загрязнители, которые трудно разлагаются микроорганизмами, более вредны для окружающей среды.

БПК5 общей реки не превышает 2 мг/л. Если он выше 10 мг/л, он будет издавать неприятный запах. Всеобъемлющий стандарт сброса сточных вод моей страны предусматривает, что на выходе из завода допустимая концентрация вторичного стандарта сточных вод БПК составляет 60 мг/л, а БПК поверхностных вод не должна превышать 4 мг/л.

Традиционным методом испытаний для БПК5 является метод модифицированного разбавления. Конкретный метод заключается в культивировании в течение 5 дней при температуре 20±1°C и измерении растворенного кислорода в образце до и после культивирования соответственно. Разница между ними заключается в биохимической потребности в кислороде в течение 5 дней. Именно этот метод широко используется в настоящее время.

Биохимический анализатор потребности в кислороде (БПК), поставляемый компанией Lianhua Technology, разработан на основе принципа измерения методом дифференциального давления. Прибор моделирует процесс биоразложения органики в природе: кислород в воздухе над тестовым флаконом непрерывно восполняет растворенный кислород, потребляемый в воде, CO2, образующийся при разложении органики, поглощается гидроксидом натрия в уплотнительной крышке, а датчик давления в любой момент отслеживает изменение давления кислорода в тестовом флаконе. Устанавливается корреляция между биохимической потребностью в кислороде БПК (т.е. количеством кислорода, потребляемого в испытуемом флаконе) и давлением газа, а затем непосредственно отображается значение биохимической потребности в кислороде БПК.

Традиционный метод инокуляции разбавления является громоздким и трудоемким, и требуется специальный человек, который будет контролировать процесс культивирования в течение пяти дней. Для сравнения, анализатор БПК Lianhua Technology прост в эксплуатации и удобен в тестировании. По достижении заданного времени культивирования (например, 5 дней, 7 дней или 30 дней) тестовая система автоматически выключается и сохраняет результаты измерений. Он может делать 6 или 12 проб воды одновременно, и не нужно никакого специального человека для наблюдения во время теста. И это быстрее, чем метод разведения. Поддержание бутылки в состоянии непрерывного перемешивания может обеспечить дополнительный кислород для пробы воды и позволить бактериям иметь больший контакт с органическими веществами. За счет ускорения процесса дыхания и потребления кислорода можно получить результаты быстрее. Результаты измерений, эквивалентные методу разведения, могут быть получены в течение 2-3 дней. Эти результаты измерений могут быть использованы для управления технологическим процессом.

 

2. Как производится БПК

БПК в основном получают из биоразлагаемых органических веществ в воде.‌

Биохимическая потребность в кислороде (БПК) относится к количеству растворенного кислорода, потребляемого в процессе биохимической реакции микроорганизмов, разлагающих биоразлагаемые органические вещества в воде при определенных условиях. Этими органическими веществами могут быть экскременты человека и животных, пищевые и промышленные отходы и т.д. Они разлагаются в воде под действием микроорганизмов, тем самым потребляя растворенный в воде кислород. БПК обычно измеряется в миллиграммах на литр или выражается в процентах или ppm. Это важный показатель качества воды, используемый для оценки степени органического загрязнения водных объектов. Большинство загрязняющих веществ в сточных водах являются органическими веществами, включая десятки миллионов известных видов и бесчисленное количество неизвестных видов. БПК и другой показатель, химическая потребность в кислороде (ХПК), используются вместе для оценки состояния загрязнения водоемов. БПК фокусируется на измерении количества органических веществ, которые могут быть разложены микроорганизмами, в то время как ХПК включает в себя окисление всех форм органических и неорганических веществ. Таким образом, БПК в основном получают из биоразлагаемых органических веществ в воде. Эти органические вещества разлагаются в воде микроорганизмами, что влияет на способность к самоочищению и экологический баланс водоемов. Биохимическая потребность в кислороде является важным параметром загрязнения качества воды. В сточных водах, сточных водах очистных сооружений и загрязненной воде количество кислорода, необходимое для роста и размножения микроорганизмов с использованием органического вещества, представляет собой кислородный эквивалент разлагаемого (пригодного для использования микроорганизмами) органического вещества. Загрязняющие вещества в поверхностных водах потребляют растворенный кислород в процессе окисления, опосредствованного микроорганизмами. Количество потребляемого растворенного кислорода называется биохимической потребностью в кислороде, которая косвенно отражает количество биоразлагаемых органических веществ в воде. Он указывает на общее количество растворенного кислорода, потребляемого в воде, когда органическое вещество в воде окисляется и разлагается под действием биохимических микроорганизмов, делая ее неорганической или газообразной. Чем выше значение, тем больше органических загрязнителей в воде, и тем серьезнее загрязнение. Углеводороды, белки, масла, лигнин и т. д., которые существуют во взвешенном или растворенном состоянии в бытовых сточных водах и промышленных сточных водах, такие как сахар, продукты питания, бумага и клетчатка, являются органическими загрязнителями, которые могут разлагаться под действием биохимических бактерий. Поскольку кислород потребляется в процессе разложения, их также называют аэробными загрязнителями. Если в водоем попадет слишком много этого вида загрязнителей, это вызовет нехватку растворенного кислорода в воде. В то же время органическое вещество вызывает порчу из-за разложения анаэробных бактерий в воде, производя дурно пахнущие газы, такие как метан, сероводород, меркаптан и аммиак, что приводит к порче и вонючению водоема.

Требуется около 100 дней, чтобы все органические вещества в сточных водах полностью окисились и разложились. Чтобы сократить время обнаружения, биохимическая потребность в кислороде обычно представлена потреблением кислорода исследуемым образцом воды при температуре 20°C в течение пяти дней, что называется пятидневной биохимической потребностью в кислороде, называемой БПК5. Для бытовых сточных вод он примерно равен 70% потребляемого кислорода для полного окисления и разложения.

 

3. Влияние БПК.

Определение качества воды БПК – это аббревиатура от biochemical oxygen demand meter, которая представляет собой комплексный показатель содержания в воде загрязняющих веществ, потребляющих кислород. Опасность чрезмерного БПК в основном проявляется в следующих аспектах:

 

1. Потребление растворенного кислорода в воде: чрезмерное содержание БПК ускоряет скорость размножения аэробных бактерий и аэробных организмов, в результате чего кислород в воде быстро расходуется, что приводит к гибели водных организмов.

2. Ухудшение качества воды: Размножение большого количества потребляющих кислород микроорганизмов в водоеме будет потреблять растворенный кислород и синтезировать органические загрязнения в компоненты собственной жизни. Это и есть свойственная водоему способность к самоочищению. Слишком высокий БПК приведет к тому, что аэробные бактерии, аэробные простейшие и аэробные протофиты будут размножаться в больших количествах, быстро потреблять кислород, вызывать гибель рыб и креветок, а также вызывать размножение большого количества анаэробных бактерий.

3. Влияют на способность водоемов к самоочищению: Содержание растворенного кислорода в водоемах тесно связано со способностью водоемов к самоочищению. Чем ниже содержание растворенного кислорода, тем слабее способность водоемов к самоочищению.

4. Производите запах: слишком высокое содержание БПК вызовет запах в водоемах, что не только повлияет на качество воды, но и поставит под угрозу окружающую среду и здоровье человека.

5. Вызвать красный прилив и цветение водорослей: чрезмерное количество БПК вызовет эвтрофикацию водоемов, вызовет красный прилив и цветение водорослей, что нарушит водный экологический баланс и поставит под угрозу здоровье человека и питьевую воду.

 

Таким образом, избыточное содержание БПК является очень важным параметром загрязнения воды, который может косвенно отражаться на содержании в воде биоразлагаемых органических веществ. Если сточные воды с избыточным содержанием БПК будут сбрасываться в природные водоемы, такие как реки и океаны, они не только станут причиной гибели организмов в воде, но и будут накапливаться в пищевой цепочке и попадать в организм человека, вызывая хронические отравления, поражая нервную систему, разрушая функцию печени. Поэтому для измерения необходимо приобрести измеритель БПК Shenchanghong. Только после прохождения теста сточные воды можно сбрасывать в водоем.

 

5. Методы лечения БПК

Для решения проблемы избыточного БПК (биохимической потребности в кислороде) в воде необходимо использовать различные методы, такие как физические, биологические и химические. Ниже приведены некоторые эффективные методы:

 

1. Физический метод:

 

A. Предварительная очистка сточных вод для удаления взвешенных твердых частиц и отложений, обычно с использованием физических методов, таких как осаждение, фильтрация или центрифугирование.

 

Б. Просеивание и осаждение. Удалите взвешенные твердые частицы из сточных вод путем физического отсеивания и осаждения. Эти твердые вещества обычно содержат высокий БПК.

 

2. Биологический метод:

 

О. Биологическая очистка является одним из ключевых этапов удаления БПК из сточных вод. Он использует метаболические возможности микроорганизмов для разложения органических веществ и снижения содержания БПК. К распространенным методам относятся метод активного ила и метод биопленки.

 

B. Метод активного ила: Создание подходящих условий окружающей среды с помощью перемешивания, аэрации и других методов, позволяющих микроорганизмам разлагать органические вещества.

 

C. Метод биопленки: прикрепите микроорганизмы к неподвижной мембране, и органические вещества в сточных водах удаляются микроорганизмами при прохождении через мембрану.

D. Отрегулируйте значение pH: значение pH в сточных водах оказывает определенное влияние на активность микроорганизмов и эффект удаления БПК, и должно регулироваться в соответствии с характеристиками конкретных сточных вод.

E. Аэрация для увеличения содержания растворенного кислорода: За счет увеличения подачи кислорода улучшается активность микроорганизмов и эффективность удаления БПК из сточных вод.

F. Обработка остаточного осадка: В процессе биологической очистки образующийся осадок нуждается в дальнейшей обработке, включая анаэробное сбраживание, аэробное сбраживание, обезвоживание, сушку и т. Д.

3. Химический метод:

О. Химическое окисление: Используйте окислители, такие как озон, хлор или персульфат, для окисления органических веществ в сточных водах и снижения БПК.

B. Флокулянция и флотация: Добавьте флокулянты, чтобы взвешенные частицы и органические вещества конденсировались в более крупные хлопья, а затем удалите их путем флотации.

4. Передовая технология очистки:

A. Технология анаэробного окисления аммиака: При определенных условиях анаэробные бактерии окисления аммиака используются для удаления аммонийного азота из сточных вод и одновременного снижения БПК.

B. Система искусственных водно-болотных угодий: Благодаря синергетическому эффекту растений и микроорганизмов в искусственных водно-болотных угодьях удаляются загрязняющие вещества, такие как органические вещества, азот и фосфор.

5. Оптимизация процессов:

A. SBR (Sequencencing Batch Activeated Иловый процесс): Повышение эффективности очистки сточных вод за счет периодических процессов наполнения водой, аэрации, осаждения и дренажа.

B. CAST (процесс циркуляции активного ила): сочетает в себе периодическую работу аэрации и перемешивания для повышения эффективности удаления органических веществ.

6. Предварительная и последующая обработка:

О. Предварительная обработка, такая как грубые сита, тонкие сита и камеры для песка, удаляет крупные частицы органических веществ и снижает нагрузку на последующую биологическую обработку.

B. Последующая обработка: После биологической очистки БПК дополнительно снижается с помощью фильтрации, адсорбции и других методов.

Подводя итог, можно сказать, что проблема избыточного содержания БПК в очищенной воде требует комплексного учета таких факторов, как характер сточных вод, требования к очистке и экономические условия, выбор соответствующих методов очистки, а также внимание к потреблению энергии и выбросам в процессе очистки, чтобы обеспечить соответствие процесса очистки требованиям охраны окружающей среды.

5. Метод анализа БПК.

Методы анализа БПК в основном включают метод пятидневного культивирования, метод измерения давления, метод микробных электродов, метод БПК5, метод БПК20, метод биосенсора, метод оптического датчика кислорода, метод химического анализа и т. д. 1,‌ Метод пятидневной тренировки является широко используемым методом измерения БПК. Он рассчитывает значение БПК путем изменения проб воды при температуре (20 ± 1 °С) в течение 5 суток, а затем определяет изменения содержания кислорода в пробе воды до и после пробы воды. Он заключается в расчете величины БПК путем измерения изменений в замкнутой системе путем измерения изменений в замкнутой системе. Изменения электрического сигнала, вызванные метаболической активностью микроорганизмов, определяют значение БПК. Этот метод обладает высокой чувствительностью и точностью. Метод БПК5 прост и экономичен, и широко используется в области мониторинга качества воды, в то время как правило БПК20 позволяет более комплексно оценить деградацию органического вещества в водоеме, и подходит для случаев, требующих более точной оценки БПК. К преимуществам можно отнести быстрый отклик, простое управление и высокую чувствительность. Для расчета значения БПК рассчитывается реакция между химическими реагентами и органическими веществами. Этот метод обычно требует более длительного времени работы и сложных экспериментальных этапов, но в некоторых конкретных случаях он все же является эффективным методом определения величины БПК. Кроме того, в разных странах и регионах могут быть разные стандарты и требования. Поэтому при выполнении БПК необходимо обращаться к применимым в данной местности методам и стандартам, чтобы обеспечить точность и сопоставимость результатов измерений.

 

Биохимический анализатор потребности в кислороде (БПК5) компании Lianhua Technology разработан на основе принципа измерения дифференциального давления. Он моделирует процесс биоразложения органического вещества в природе. В герметичном флаконе для культивирования кислород в воздухе над флаконом для культур непрерывно восполняет растворенный кислород, потребляемый в результате разложения органических веществ в образце. CO2, образующийся при разложении органических веществ, удаляется, что приводит к изменению давления воздуха в бутылке с культурой. Путем обнаружения изменения давления воздуха в бутылке с культурой рассчитывается значение биохимической потребности образца в кислороде (БПК). Широкий диапазон обнаружения, прямое тестирование ниже 4000 мг/л, автоматическая печать результатов, дополнительный цикл измерения от 1 до 30 дней, простое управление.