Vedomosti o biochemickej spotrebe kyslíka vo vode

Vedomosti o biochemickej spotrebe kyslíka vo vode

1. Definícia BSK.

Biochemická spotreba kyslíka (často označovaná ako BSK) sa vzťahuje na množstvo rozpusteného kyslíka spotrebovaného pri biochemickej reakcii mikroorganizmov, ktoré za určitých podmienok rozkladajú biologicky odbúrateľnú organickú hmotu vo vode. Vyjadruje sa v mg/l alebo percentách, ppm. Ide o komplexný ukazovateľ odrážajúci obsah organických znečisťujúcich látok vo vode. Ak je biologický oxidačný čas päť dní, nazýva sa päťdňová biochemická spotreba kyslíka (BSK5) a podľa toho existujú BSK10 a BSK20.

Rozklad organických látok vo vode sa uskutočňuje v dvoch etapách. Prvá fáza je fáza oxidácie uhlíka a druhá fáza je fáza nitrifikácie. Množstvo oxidácie spotrebované vo fáze oxidácie uhlíka sa nazýva karbonizačná biochemická spotreba kyslíka (CBOD).

Mikroorganizmy musia pri rozklade organických zlúčenín vo vode spotrebovávať kyslík. Ak rozpustený kyslík vo vode nestačí na uspokojenie potrieb mikroorganizmov, vodný útvar je v znečistenom stave. Preto je BSK dôležitým ukazovateľom, ktorý nepriamo označuje stupeň organického znečistenia vody. Stanovením BSK môžeme pochopiť biologickú odbúrateľnosť odpadových vôd a samočistiacu schopnosť vodných útvarov. Čím vyššia je hodnota, tým viac organických znečisťujúcich látok je vo vode a tým vážnejšie je znečistenie.

Všeobecne možno proces degradácie organických látok pri metabolizme mikroorganizmov rozdeliť do dvoch etáp. Prvou fázou je proces premeny organickej hmoty na CO2, NH3 a H2O. Druhou fázou je proces nitrifikácie NH3 ďalej premenený na dusitany a dusičnany. Keďže NH3 je už anorganická látka, biochemická spotreba kyslíka odpadových vôd sa vo všeobecnosti vzťahuje iba na množstvo kyslíka potrebného organickou hmotou v štádiu biochemickej reakcie. Degradácia organických látok mikroorganizmami súvisí s teplotou a 20 °C sa vo všeobecnosti používa ako štandardná teplota na meranie biochemickej spotreby kyslíka. Za podmienok merania dostatočného množstva kyslíka a neustáleho miešania zvyčajne trvá 20 dní, kým organická hmota v podstate dokončí proces oxidačného rozkladu, asi 99 %, a 20-dňová hodnota BSK sa často považuje za úplnú hodnotu BSK, to znamená BSK20. 20 dní je však ťažké dosiahnuť v skutočnej práci. Preto je stanovený štandardný čas, zvyčajne 5 dní, ktorý sa nazýva päťdňová biochemická spotreba kyslíka, zaznamenaná ako BSK5. BSK5 je asi 70 % BSK20.

Rozdiel medzi BSK a CHSK je v tom, že BSK je biochemická spotreba kyslíka; CHSK je chemická spotreba kyslíka, ktorá sa vzťahuje na množstvo všetkých znečisťujúcich látok (vrátane organických a anorganických látok) vo vode, ktoré môžu byť za určitých podmienok oxidované silnými oxidantmi, vyjadrené v mg/l kyslíka potrebného na oxidáciu. Môže odrážať stupeň znečistenia vody redukciou látok. Všeobecne povedané, CHSK odpadových vôd je väčšia ako BSK. Je to preto, že prvý je dôkladnejšie oxidovaný. Okrem niekoľkých prchavých organických zlúčenín, aromatických organických zlúčenín a niekoľkých alkánov môžu byť vo všeobecnosti oxidované a existuje aj časť množstva anorganických látok; zatiaľ čo BSK sa vzťahuje iba na organickú hmotu, ktorá môže byť priamo rozložená mikroorganizmami a je ľahko interferovaná toxickými látkami a baktériami vo vode. Pomer biochemickej spotreby kyslíka k chemickej spotrebe kyslíka môže naznačovať, koľko organických znečisťujúcich látok vo vode sa mikroorganizmy ťažko rozkladajú. Organické znečisťujúce látky, ktoré sa mikroorganizmy ťažko rozkladajú, sú škodlivejšie pre životné prostredie.

BSK5 všeobecnej rieky nepresahuje 2 mg/l. Ak je vyššia ako 10 mg/l, bude vydávať nepríjemný zápach. Komplexná norma pre vypúšťanie odpadových vôd v mojej krajine stanovuje, že na továrenskom výstupe je prípustná koncentrácia sekundárneho štandardu odpadových vôd BSK 60 mg/l a BSK povrchovej vody nesmie prekročiť 4 mg/l.

Tradičnou testovacou metódou pre BSK5 je metóda riedenia inokuláciou. Špecifickou metódou je kultivácia 5 dní pri 20±1 °C a meranie rozpusteného kyslíka vo vzorke pred a po kultivácii. Rozdiel medzi nimi je biochemická spotreba kyslíka po dobu 5 dní. Toto je metóda, ktorá sa v súčasnosti široko používa.

Biochemický analyzátor spotreby kyslíka (BSK) poskytovaný spoločnosťou Lianhua Technology je navrhnutý na princípe merania metódy diferenčného tlaku. Prístroj simuluje proces biodegradácie organických látok v prírode: kyslík vo vzduchu nad testovacou fľašou nepretržite dopĺňa rozpustený kyslík spotrebovaný vo vode, CO2 vznikajúci pri degradácii organických látok je absorbovaný hydroxidom sodným v tesniacom kryte a tlakový senzor kedykoľvek monitoruje zmeny tlaku kyslíka v testovacej fľaši. Vytvorí sa korelácia medzi biochemickou spotrebou kyslíka BSK (t. j. množstvom kyslíka spotrebovaného v testovacej fľaši) a tlakom plynu a potom sa priamo zobrazí hodnota BOD s biochemickou spotrebou kyslíka.

Tradičná metóda očkovania riedením je ťažkopádna a časovo náročná a počas päťdňového kultivačného procesu je potrebná špecializovaná osoba. Na porovnanie, analyzátor BSK spoločnosti Lianhua Technology sa ľahko ovláda a pohodlne sa testuje. Po dosiahnutí nastaveného času kultivácie (napríklad 5 dní, 7 dní alebo 30 dní) sa testovací systém automaticky vypne a uloží výsledky merania. Dokáže urobiť 6 alebo 12 vzoriek vody súčasne a počas testu nie je potrebná žiadna špeciálna osoba. A je to rýchlejšie ako metóda riedenia. Udržiavanie fľaše v stave nepretržitého miešania môže poskytnúť dodatočný kyslík pre vzorku vody a umožniť baktériám väčší kontakt s organickými látkami. Urýchlením procesu dýchania a spotreby kyslíka je možné dosiahnuť výsledky rýchlejšie. Výsledky merania ekvivalentné metóde zrieďovacej kultúry možno získať do 2 až 3 dní. Tieto výsledky merania je možné použiť na riadenie procesov.

 

2. Ako sa BOD vyrába

BSK pochádza hlavne z biologicky odbúrateľných organických látok vo vode.‌

Biochemická spotreba kyslíka (BSK) sa vzťahuje na množstvo rozpusteného kyslíka spotrebovaného v procese biochemickej reakcie mikroorganizmov, ktoré za určitých podmienok rozkladajú biologicky odbúrateľnú organickú hmotu vo vode. Týmito organickými látkami môžu byť ľudské a zvieracie exkrementy, potraviny a priemyselný odpad atď. Rozkladajú sa vo vode pôsobením mikroorganizmov, čím spotrebúvajú rozpustený kyslík vo vode. BSK sa zvyčajne meria v miligramoch na liter alebo sa vyjadruje v percentách alebo ppm. Je to dôležitý ukazovateľ kvality vody, ktorý sa používa na hodnotenie stupňa organického znečistenia vo vodných útvaroch. Väčšina znečisťujúcich látok v odpadových vodách sú organické látky, vrátane desiatok miliónov známych druhov a nespočetných neznámych druhov. BSK a ďalší ukazovateľ, chemická spotreba kyslíka (CHSK), sa používajú spoločne na posúdenie stavu znečistenia vodných útvarov. BSK sa zameriava na meranie množstva organických látok, ktoré môžu mikroorganizmy rozložiť, zatiaľ čo CHSK zahŕňa oxidáciu všetkých foriem organických a anorganických látok. Stručne povedané, BSK pochádza hlavne z biologicky odbúrateľných organických látok vo vode. Tieto organické látky sa vo vode rozkladajú mikroorganizmami, čím ovplyvňujú samočistiacu schopnosť a ekologickú rovnováhu vodných útvarov. Biochemická spotreba kyslíka je dôležitým parametrom znečistenia kvality vody. V odpadových vodách, odpadových vodách z čistiarní odpadových vôd a kontaminovanej vode je množstvo kyslíka potrebné na rast a reprodukciu mikroorganizmov pomocou organických látok kyslíkovým ekvivalentom rozložiteľnej organickej hmoty (mikroorganizmy použiteľnej). Znečisťujúce látky v povrchových vodách spotrebúvajú rozpustený kyslík v procese oxidácie sprostredkovanej mikroorganizmami. Množstvo spotrebovaného rozpusteného kyslíka sa nazýva biochemická spotreba kyslíka, ktorá nepriamo odráža množstvo biologicky odbúrateľnej organickej hmoty vo vode. Udáva celkové množstvo rozpusteného kyslíka spotrebovaného vo vode, keď sa organická hmota vo vode oxiduje a rozkladá biochemickým pôsobením mikroorganizmov, aby sa stala anorganickou alebo plynnou. Čím vyššia je hodnota, tým viac organických znečisťujúcich látok je vo vode a tým vážnejšie je znečistenie. Uhľovodíky, bielkoviny, oleje, lignín atď., ktoré sa vyskytujú v suspendovanom alebo rozpustenom stave v domových odpadových vodách a priemyselných odpadových vodách, ako je cukor, potraviny, výroba papiera a vláknina, sú organické znečisťujúce látky, ktoré sa môžu rozkladať biochemickým pôsobením aeróbnych baktérií. Pretože sa počas procesu rozkladu spotrebúva kyslík, nazývajú sa aj aeróbne znečisťujúce látky. Ak sa do vodného útvaru vypustí príliš veľa tohto typu znečisťujúcej látky, spôsobí to nedostatok rozpusteného kyslíka vo vode. Organická hmota zároveň spôsobí poškodenie rozkladom anaeróbnych baktérií vo vode, pričom vznikajú zapáchajúce plyny, ako je metán, sírovodík, merkaptán a amoniak, čo spôsobí zhoršenie stavu a zápach vodného útvaru.

Trvá asi 100 dní, kým sa všetka organická hmota v odpadových vodách úplne zoxiduje a rozloží. Aby sa skrátil čas detekcie, biochemická spotreba kyslíka je vo všeobecnosti reprezentovaná spotrebou kyslíka testovanej vzorky vody pri 20 °C do piatich dní, čo sa nazýva päťdňová biochemická spotreba kyslíka, označovaná ako BSK5. V prípade domácich odpadových vôd sa približne rovná 70% spotreby kyslíka na úplnú oxidáciu a rozklad.

 

3. Vplyv BSK.

BSK na detekciu kvality vody je skratka pre biochemický merač spotreby kyslíka, ktorý je komplexným ukazovateľom obsahu znečisťujúcich látok spotrebúvajúcich kyslík vo vode. Nebezpečenstvo nadmerného výskytu BSK sa prejavuje najmä v nasledujúcich aspektoch:

 

1. Spotreba rozpusteného kyslíka vo vode: Nadmerný obsah BSK urýchli rýchlosť reprodukcie aeróbnych baktérií a aeróbnych organizmov, čo spôsobí rýchlu spotrebu kyslíka vo vode, čo vedie k smrti vodných organizmov.

2. Zhoršenie kvality vody: Reprodukcia veľkého množstva mikroorganizmov spotrebúvajúcich kyslík vo vodnom útvare spotrebuje rozpustený kyslík a syntetizuje organické znečistenie do svojich vlastných životných zložiek. Toto je samočistiaca charakteristika vodného útvaru. Príliš vysoký BSK spôsobí množenie aeróbnych baktérií, aeróbnych prvokov a aeróbnych protofytov vo veľkom počte, rýchlu spotrebu kyslíka, smrť rýb a kreviet a množenie veľkého množstva anaeróbnych baktérií.

3. Ovplyvniť samočistiacu schopnosť vodných útvarov: Obsah rozpusteného kyslíka vo vodných útvaroch úzko súvisí so samočistiacou schopnosťou vodných útvarov. Čím nižší je obsah rozpusteného kyslíka, tým slabšia je samočistiaca schopnosť vodných útvarov.

4. Produkujte zápach: Príliš vysoký obsah BSK spôsobí zápach vo vodných útvaroch, ktorý ovplyvní nielen kvalitu vody, ale ohrozí aj okolité životné prostredie a ľudské zdravie.

5. Spôsobiť červený príliv a kvitnutie rias: Nadmerná BSK spôsobí eutrofizáciu vodných plôch, spustí červený príliv a kvitnutie rias, čo zničí vodnú ekologickú rovnováhu a ohrozí ľudské zdravie a pitnú vodu.

 

Preto je nadmerná BSK veľmi dôležitým parametrom znečistenia vody, ktorý môže nepriamo odrážať obsah biologicky odbúrateľných organických látok vo vode. Ak sa odpadové vody s nadmerným množstvom BSK vypúšťajú do prírodných vodných útvarov, ako sú rieky a oceány, spôsobí to nielen smrť organizmov vo vode, ale tiež sa hromadí v potravinovom reťazci a vstupuje do ľudského tela, čo spôsobuje chronickú otravu, ovplyvňuje nervový systém a ničí funkciu pečene. Preto je potrebné zakúpiť merač BSK Shenchanghong na meranie. Až po absolvovaní testu je možné odpadové vody vypustiť do vodného útvaru.

 

5. Metódy spracovania BSK

Na liečbu problému nadmernej BSK (biochemickej spotreby kyslíka) vo vode je potrebné použiť rôzne metódy, ako sú fyzikálne, biologické a chemické metódy. Nasleduje niekoľko účinných metód:

 

1. Fyzikálna metóda:

 

A. Predbežná úprava odpadových vôd na odstránenie nerozpustných látok a usadenín, zvyčajne pomocou fyzikálnych metód, ako je sedimentácia, filtrácia alebo odstreďovanie.

 

B. Preosievanie a sedimentácia. Nerozpustné látky v odpadových vodách odstráňte fyzickým preosievaním a sedimentáciou. Tieto pevné látky zvyčajne obsahujú vysoké BSK.

 

2. Biologická metóda:

 

Odpoveď: Biologické čistenie je jedným z kľúčových krokov na odstránenie BSK v odpadových vodách. Využíva metabolickú kapacitu mikroorganizmov na rozklad organických látok a zníženie obsahu BSK. Medzi bežné metódy patrí metóda aktivovaného kalu a metóda biofilmu.

 

B. Metóda aktivovaného kalu: Vytvorte vhodné podmienky prostredia miešaním, prevzdušňovaním a inými metódami, ktoré umožnia mikroorganizmom rozkladať organickú hmotu.

 

C. Metóda biofilmu: Pripojte mikroorganizmy k pevnej membráne a organická hmota v odpadovej vode je odstránená mikroorganizmami, keď prechádza membránou.

D. Upravte hodnotu pH: Hodnota pH v odpadových vodách má určitý vplyv na aktivitu mikroorganizmov a účinok odstraňovania BSK a je potrebné ju upraviť podľa charakteristík konkrétnej odpadovej vody.

E. Prevzdušňovanie na zvýšenie rozpusteného kyslíka: Zvýšením prísunu kyslíka sa zlepšuje aktivita mikroorganizmov a účinnosť odstraňovania BSK v odpadových vodách.

F. Spracovanie zvyškového kalu: Počas procesu biologického spracovania je potrebné vyrobený kal ďalej spracovať, vrátane anaeróbnej digescie, aeróbnej digescie, dehydratácie, sušenia atď.

3. Chemická metóda:

A. Chemická oxidácia: Použite oxidanty, ako je ozón, chlór alebo persulfát, na oxidáciu organických látok v odpadových vodách a zníženie BSK.

B. Flokulácia a flotácia: Pridajte flokulanty, aby sa suspendované častice a organická hmota kondenzovali do väčších vláčikov, a potom ich odstráňte flotáciou.

4. Pokročilá technológia liečby:

A. Technológia anaeróbnej oxidácie amoniaku: Za špecifických podmienok sa anaeróbne oxidačné baktérie amoniaku používajú na odstránenie amoniakálneho dusíka v odpadových vodách a súčasne na zníženie BSK.

B. Vybudovaný systém mokradí: Synergickým účinkom rastlín a mikroorganizmov v vybudovaných mokradiach sa odstraňujú znečisťujúce látky, ako sú organické látky, dusík a fosfor.

5. Optimalizácia procesov:

A. SBR (sekvenčný proces aktivovaného kalu): Zlepšite účinnosť čistenia odpadových vôd prostredníctvom pravidelných procesov plnenia, prevzdušňovania, sedimentácie a odvodňovania vody.

B. CAST (proces cirkulácie aktivovaného kalu): Kombinuje pravidelnú operáciu prevzdušňovania a miešania na zlepšenie účinnosti odstraňovania organických látok.

6. Predúprava a následná úprava:

A. Predúprava, ako sú hrubé sitá, jemné sitá a pieskové komory, odstraňujú veľké častice organických látok a znižujú záťaž následného biologického čistenia.

B. Dodatočná úprava: Po biologickom spracovaní sa BSK ďalej redukuje filtráciou, adsorpciou a inými metódami.

Stručne povedané, problém nadmerného množstva BSK v upravenej vode musí komplexne zvážiť faktory, ako je povaha odpadových vôd, požiadavky na čistenie a ekonomické podmienky, zvoliť vhodné metódy čistenia a venovať pozornosť spotrebe energie a emisiám počas procesu čistenia, aby sa zabezpečilo, že proces čistenia spĺňa požiadavky na ochranu životného prostredia.

5. Metóda analýzy BSK.

Metódy analýzy BSK zahŕňajú hlavne päťdňovú kultivačnú metódu, metódu merania tlaku, metódu mikrobiálnej elektródy, metódu BSK5, metódu BSK20, metódu biosenzorov, metódu optického kyslíkového senzora, metódu chemickej analýzy atď. 1,‌ Päťdňová tréningová metóda je bežne používanou metódou merania BSK. Vypočíta hodnotu BSK zmenou vzoriek vody pri podmienkach (20 ± 1 ° C) počas 5 dní a následným stanovením zmien obsahu kyslíka vo vzorke vody pred a po vzorke vody. Má vypočítať hodnotu BSK meraním zmien v uzavretom systéme meraním zmien v uzavretom systéme. Zmeny elektrického signálu spôsobené mikrobiálnymi metabolickými aktivitami na určenie hodnoty BSK. Táto metóda má vysokú citlivosť a presnosť. Metóda BSK5 je jednoduchá a ekonomická a je široko používaná v oblasti monitorovania kvality vody, zatiaľ čo pravidlo BSK20 dokáže komplexnejšie vyhodnotiť degradáciu organických látok vo vodnom útvare a je vhodná pre príležitosti, ktoré si vyžadujú presnejšie vyhodnotenie BSK. Výhodou je rýchla odozva, jednoduchá obsluha a vysoká citlivosť. Reakcia medzi chemickými činidlami a organickými látkami sa vypočíta na výpočet hodnoty BSK. Táto metóda zvyčajne vyžaduje dlhší prevádzkový čas a zložité experimentálne kroky, ale v niektorých špecifických prípadoch je stále účinnou metódou na stanovenie hodnoty BSK. Okrem toho môžu mať rôzne krajiny a regióny rôzne normy a požiadavky. Preto je pri vykonávaní BSK potrebné odkázať na príslušné metódy a normy platné pre danú oblasť, aby sa zabezpečila presnosť a porovnateľnosť výsledkov merania.

 

Biochemický analyzátor spotreby kyslíka (BSK5) spoločnosti Lianhua Technology je navrhnutý na princípe merania diferenčného tlaku. Simuluje proces biodegradácie organických látok v prírode. V uzavretej kultivačnej fľaši kyslík vo vzduchu nad kultivačnou fľašou nepretržite dopĺňa rozpustený kyslík spotrebovaný rozkladom organických látok vo vzorke. CO2 vznikajúci pri degradácii organických látok sa odstráni, čo spôsobí zmenu tlaku vzduchu v kultivačnej fľaši. Detekciou zmeny tlaku vzduchu v kultivačnej fľaši sa vypočíta hodnota biochemickej spotreby kyslíka (BSK) vzorky. Široký rozsah detekcie, priame testovanie pod 4000 mg/l, automatická tlač výsledkov, voliteľný cyklus merania 1-30 dní, jednoduchá obsluha.