Знање биохемијске захтјеве кисеоника воде

Знање биохемијске захтјеве кисеоника воде

1. Дефиниција БПК.

Биохемијска потражња за кисеоником (често се назива БПК) односи се на количину раствореног кисеоника која се троши у биохемијској реакцији микроорганизама који разлажу биоразградиву органску материју у води под одређеним условима. Изражава се у мг/Л или процентима, ппм. То је свеобухватан индикатор који одражава садржај органских загађивача у води. Ако је време биолошке оксидације пет дана, то се назива петодневна биохемијска потреба за кисеоником (БПК5), а према томе постоје БПК10 и БПК20.

Разградња органске материје у води се одвија у две фазе. Прва фаза је фаза оксидације угљеника, а друга фаза је фаза нитрификације. Количина оксидације потрошена у фази оксидације угљеника назива се карбонизација биохемијске потребе за кисеоником (ЦБОД).

Микроорганизми треба да троше кисеоник приликом разлагања органских једињења у води. Ако растворени кисеоник у води није довољан за снабдевање потреба микроорганизама, водно тело је у загађеном стању. Стога је БПК важан индикатор који индиректно указује на степен органског загађења воде. Кроз одређивање БПК, можемо разумети биоразградљивост канализације и способност самопречишћавања водних тела. Што је већа вредност, то је више органских загађивача у води и загађење је озбиљније.

Генерално, процес разградње органске материје под метаболизмом микроорганизама може се поделити у две фазе. Прва фаза је процес претварања органске материје у ЦО2, НХ3 и Х2О. Друга фаза је процес нитрификације НХ3 који се даље претвара у нитрит и нитрат. Пошто је НХ3 већ неорганска супстанца, биохемијска потреба за кисеоником у канализацији се генерално односи само на количину кисеоника коју органска материја захтева у фази биохемијске реакције. Разградња органске материје од стране микроорганизама је повезана са температуром, а 20°Ц се генерално користи као стандардна температура за мерење биохемијске потражње кисеоника. Под условима мерења довољног кисеоника и сталног мешања, обично је потребно 20 дана да органска материја у основи заврши процес оксидационог разлагања, око 99%, а 20-дневна БПК вредност се често сматра комплетном БПК вредношћу, односно БПК20. Међутим, 20 дана је тешко постићи у стварном раду. Стога је прописано стандардно време, обично 5 дана, што се назива петодневна биохемијска потреба за кисеоником, забележена као БПК5. БПК5 је око 70% БПК20.

Разлика између БПК и ЦОД је у томе што је БПК биохемијска потражња за кисеоником; ХПК је хемијска потреба за кисеоником, која се односи на количину свих загађивача (укључујући органске и неорганске супстанце) у води које могу да оксидују јаки оксиданти под одређеним условима, изражена у мг/Л кисеоника потребног за оксидацију. Може одражавати степен загађења воде смањењем супстанци. Уопштено говорећи, ЦОД канализације је већи од БПК. То је зато што се први темељније оксидира. Осим неколико испарљивих органских једињења, ароматичних органских једињења и неколико алкана, они се углавном могу оксидовати, а постоји и део количине неорганских материја; док се БПК односи само на органску материју која се може директно разградити микроорганизмима, а лако је ометају токсичне супстанце и бактерије у води. Однос биохемијске потражње кисеоника и хемијске потражње кисеоника може да укаже на то колико органских загађивача у води тешко разлажу микроорганизми. Органски загађивачи који се микроорганизмима тешко разлажу штетнији су по животну средину.

БПК5 опште реке не прелази 2мг/Л. Ако је већи од 10 мг/Л, емитоваће непријатан мирис. Свеобухватни стандард за испуштање отпадних вода моје земље предвиђа да на излазу фабрике, дозвољена концентрација БПК секундарног стандарда отпадне воде износи 60 мг/Л, а БПК површинских вода не сме да прелази 4 мг/Л.

Традиционална метода испитивања БПК5 је метода разблаживања инокулације. Специфична метода је култивисање 5 дана на 20±1℃ и мерење раствореног кисеоника у узорку пре и после културе. Разлика између њих је биохемијска потреба за кисеоником током 5 дана. Ово је метода која се тренутно широко користи.

Биохемијски анализатор потребе за кисеоником (БОД) који обезбеђује Лианхуа Тецхнологи дизајниран је на основу принципа мерења методе диференцијалног притиска. Инструмент симулира процес биоразградње органске материје у природи: кисеоник у ваздуху изнад боце за испитивање непрекидно допуњује растворени кисеоник потрошен у води, ЦО2 произведен током разградње органске материје апсорбује натријум хидроксид у заптивном поклопцу, а сензор притиска прати промене притиска кисеоника у боци за испитивање у било ком тренутку. Успостављена је корелација између биохемијске потребе за кисеоником БПК (тј. количине кисеоника потрошене у тест боци) и притиска гаса, а затим се директно приказује вредност биохемијске потребе за кисеоником за БПК.

Традиционални метод инокулације разблажењем је гломазан и дуготрајан, а потребна је посвећена особа да надгледа петодневни процес културе. За поређење, БОД анализатор компаније Лианхуа Тецхнологи је једноставан за руковање и погодан за тестирање. Када се достигне постављено време културе (као што је 5 дана, 7 дана или 30 дана), систем за тестирање се аутоматски искључује и чува резултате мерења. Може да уради 6 или 12 узорака воде у исто време, и није потребна посебна особа за посматрање током теста. И то је брже од методе разблаживања. Одржавање боце у стању непрекидног мешања може обезбедити додатни кисеоник за узорак воде и омогућити бактеријама да имају већи контакт са органском материјом. Убрзавањем процеса дисања и потрошње кисеоника резултати се могу добити брже. Резултати мерења еквивалентни методи разблажене културе могу се добити у року од 2 до 3 дана. Ови резултати мерења се могу користити за контролу процеса.

2. Како се производи БОД

БПК углавном потиче од биоразградивих органских материја у води.‌

Биохемијска потражња за кисеоником (БПК) се односи на количину раствореног кисеоника која се троши у процесу биохемијске реакције микроорганизама који разлажу биоразградиву органску материју у води под одређеним условима. Ове органске материје могу бити људски и животињски измет, прехрамбени и индустријски отпад, итд. Разлажу се у води под дејством микроорганизама, при чему се троше растворени кисеоник у води. БОД се обично мери у милиграмима по литру или се изражава у процентима или ппм. То је важан индикатор квалитета воде који се користи за процену степена органског загађења у водним тијелима. Већина загађивача у канализацији су органске материје, укључујући десетине милиона познатих врста и безброј непознатих врста. БПК и други индикатор, хемијска потрошња кисеоника (ЦОД), се користе заједно за процену статуса загађења водних тела. БПК се фокусира на мерење количине органске материје коју микроорганизми могу разложити, док ХПК укључује оксидацију свих облика органске и неорганске материје. Укратко, БПК углавном потиче од биоразградивих органских материја у води. Ове органске материје у води разлажу микроорганизми, чиме утичу на способност самопречишћавања и еколошку равнотежу водних тијела. Биохемијска потражња за кисеоником је важан параметар загађења квалитета воде. У отпадним водама, ефлуенту из постројења за пречишћавање отпадних вода и контаминираној води, количина кисеоника потребна за раст и репродукцију микроорганизама користећи органску материју је еквивалент кисеоника разградивим (микроорганизмима употребљивим) органским материјама. Загађивачи у површинским водама троше растворени кисеоник у процесу оксидације посредованом микроорганизмима. Количина утрошеног раствореног кисеоника назива се биохемијска потреба за кисеоником, што индиректно одражава количину биоразградивих органских материја у води. Означава укупну количину раствореног кисеоника утрошеног у води када се органска материја у води оксидује и разлаже биохемијским дејством микроорганизама да би је постала неорганска или гасовита. Што је већа вредност, то је више органских загађивача у води, а загађење је озбиљније. Угљоводоници, протеини, уља, лигнин, итд. који постоје у суспендованом или раствореном стању у кућној канализацији и индустријским отпадним водама, као што су шећер, храна, производња папира и влакна, сви су органски загађивачи, који се могу разложити биохемијским деловањем аеробних бактерија. Пошто се кисеоник троши током процеса разлагања, они се називају и аеробним загађивачима. Ако се превише ове врсте загађивача испусти у водно тијело, то ће узроковати недостатак раствореног кисеоника у води. У исто време, органска материја ће изазвати корупцију кроз разлагање анаеробних бактерија у води, производећи гасове непријатног мириса као што су метан, водоник сулфид, меркаптан и амонијак, узрокујући погоршање и смрад воденог тела.

Потребно је око 100 дана да се сва органска материја у канализацији потпуно оксидише и разгради. Да би се скратило време детекције, биохемијска потражња за кисеоником је генерално представљена потрошњом кисеоника тестираног узорка воде на 20°Ц у року од пет дана, што се назива петодневна биохемијска потреба за кисеоником, која се назива БПК5. За кућну канализацију је приближно једнако 70% потрошње кисеоника за потпуну оксидацију и разлагање.

3. Утицај БПК.

Детекција квалитета воде БОД је скраћеница од биохемијског мерача потрошње кисеоника, који је свеобухватан индикатор садржаја загађујућих материја које троше кисеоник у води. Опасности од прекомерне БПК се углавном манифестују у следећим аспектима:

1. Потрошња раствореног кисеоника у води: Прекомерни садржај БПК ће убрзати стопу репродукције аеробних бактерија и аеробних организама, узрокујући да се кисеоник у води брзо троши, што доводи до смрти водених организама.

2. Погоршање квалитета воде: Репродукција великог броја микроорганизама који троше кисеоник у водном телу ће потрошити растворени кисеоник и синтетизовати органско загађење у сопствене животне компоненте. Ово је карактеристика самопречишћавања воденог тела. Превисок БПК ће проузроковати да се аеробне бактерије, аеробне протозое и аеробни протофити умноже у великом броју, брзо троше кисеоник, узрокују смрт риба и шкампа и проузрокују размножавање великог броја анаеробних бактерија.

3. Утичу на способност самопречишћавања водних тијела: Садржај раствореног кисеоника у водним тијелима је уско повезан са способношћу самопречишћавања водних тијела. Што је мањи садржај раствореног кисеоника, то је слабија способност самопречишћавања водених тела.

4. Произвести мирис: Превисок садржај БПК ће изазвати мирис у водним тијелима, који не само да ће утицати на квалитет воде, већ ће угрозити и околину и здравље људи.

5. Изазива црвену плиму и цветање алги: Прекомерна БПК ће изазвати еутрофикацију водених тела, изазвати црвену плиму и цветање алги, што ће уништити водену еколошку равнотежу и угрозити здравље људи и воду за пиће.

Због тога је прекомерна БПК веома важан параметар загађења воде, који може индиректно да одражава садржај биоразградивих органских материја у води. Ако се канализација са прекомерном БПК испушта у природна водна тела као што су реке и океани, она не само да ће изазвати смрт организама у води, већ ће се акумулирати у ланцу исхране и ући у људско тело, изазивајући хронично тровање, утичући на нервни систем и уништавајући функцију јетре. Због тога је за мерење неопходно купити мерач БОД Схенцхангхонг. Тек након проласка теста, канализација се може испуштати у водно тијело.

5. Методе лечења БПК

За третирање проблема прекомерне БПК (биохемијске потребе за кисеоником) у води, неопходно је користити различите методе као што су физичке, биолошке и хемијске методе. Ево неколико ефикасних метода:

1. Физичка метода:

А. Претходно третирајте отпадну воду да бисте уклонили суспендоване чврсте материје и седименте, обично користећи физичке методе као што су седиментација, филтрација или центрифугирање.

Б. Скрининг и седиментација. Уклоните суспендоване чврсте материје у канализацији путем физичког прегледа и седиментације. Ове чврсте материје обично садрже висок БПК.

2. Биолошка метода:

А. Биолошки третман је један од кључних корака за уклањање БПК у отпадној води. Користи метаболички капацитет микроорганизама за разлагање органске материје и смањење садржаја БПК. Уобичајене методе укључују методу активног муља и методу биофилма.

Б. Метода активног муља: Створити одговарајуће услове животне средине мешањем, аерацијом и другим методама како би се омогућило микроорганизмима да разграђују органску материју.

Ц. Метода биофилма: Причврстите микроорганизме на фиксну мембрану, а органску материју у отпадној води микроорганизми уклањају када она прође кроз мембрану.

Д. Подешавање пХ вредности: пХ вредност у отпадној води има одређени утицај на активност микроорганизама и ефекат уклањања БПК, и треба је прилагодити карактеристикама специфичне отпадне воде.

Е. Аерација за повећање раствореног кисеоника: Повећањем снабдевања кисеоником, побољшава се активност микроорганизама и ефикасност уклањања БПК у отпадној води.

Ф. Третман заосталог муља: Током процеса биолошког третмана, произведени муљ треба даље третирати, укључујући анаеробну дигестију, аеробну дигестију, дехидратацију, сушење итд.

3. Хемијска метода:

А. Хемијска оксидација: Користите оксиданте као што су озон, хлор или персулфат за оксидацију органске материје у канализацији и смањење БПК.

Б. Флокулација и флотација: Додајте флокуланте да би суспендоване честице и органска материја кондензовале у веће флокуле, а затим их уклоните флотацијом.

4. Напредна технологија третмана:

А. Технологија анаеробне оксидације амонијака: Под одређеним условима, анаеробне оксидационе бактерије амонијака се користе за уклањање амонијачног азота у канализацији и истовремено смањење БПК.

Б. Изграђени мочварни систем: Кроз синергистички ефекат биљака и микроорганизама у изграђеним мочварама, загађивачи као што су органска материја, азот и фосфор се уклањају.

5. Оптимизација процеса:

А. СБР (Секуенцинг Батцх Ацтиватед Муг Процесс): Побољшајте ефикасност третмана отпадних вода кроз периодично пуњење водом, аерацију, таложење и процесе дренаже.

Б. ЦАСТ (процес циркулишућег активног муља): Комбинује периодичне операције аерације и мешања ради побољшања ефикасности уклањања органске материје.

6. Предтретман и накнадни третман:

А. Предтретман као што су груба сита, фина сита и коморе за пескање уклањају велике честице органске материје и смањују терет накнадног биолошког третмана.

Б. Пост-третман: Након биолошког третмана, БПК се даље смањује филтрацијом, адсорпцијом и другим методама.

Укратко, проблем прекомерне БПК у пречишћеној води треба свеобухватно размотрити факторе као што су природа отпадне воде, захтеви за третман и економски услови, одабрати одговарајуће методе третмана и обратити пажњу на потрошњу енергије и емисије током процеса третмана како би се осигурало да процес пречишћавања испуњава захтеве заштите животне средине.

5. Метода БПК анализе.

Методе анализе БОД углавном укључују метод петодневне културе, метод мерења притиска, метод микробних електрода, метод БОД5, метод БОД20, метод биосензора, метод оптичког сензора кисеоника, метод хемијске анализе, итд. 1,‌ Метода петодневне обуке је уобичајена метода мерења БПК. Он израчунава БПК вредност променом узорака воде у условима (20 ± 1 °Ц) током 5 дана, а затим одређивањем промена у садржају кисеоника у узорку воде пре и после узорка воде. То је израчунавање БОД вредности мерењем промена у затвореном систему мерењем промена у затвореном систему. Електрични сигнал се мења услед метаболичких активности микроба да би се одредила БПК вредност. Овај метод има високу осетљивост и тачност. Метода БПК5 је једноставна и економична и има широку примену у области праћења квалитета воде, док правило БПК20 може свеобухватније проценити деградацију органске материје у водном телу и погодно је за прилике које захтевају прецизнију процену БПК. Предности су брзог одзива, једноставног рада и високе осетљивости. Реакција између хемијских реагенаса и органске материје се израчунава да би се израчунала БПК вредност. Овај метод обично захтева дуже време рада и сложене експерименталне кораке, али је у неким специфичним случајевима и даље ефикасан метод за одређивање БПК вредности. Поред тога, различите земље и региони могу имати различите стандарде и захтеве. Због тога, приликом извођења БОД-а, потребно је позвати се на релевантне методе и стандарде који се примењују на то подручје како би се осигурала тачност и упоредивост резултата мерења.

Биохемијски анализатор потребе за кисеоником (БОД5) компаније Лианхуа Тецхнологи је дизајниран на основу принципа мерења диференцијалног притиска. Симулира процес биоразградње органске материје у природи. У затвореној боци за културу, кисеоник у ваздуху изнад боце за културу континуирано допуњује растворени кисеоник који се троши разградњом органске материје у узорку. ЦО2 произведен током разградње органске материје се уклања, што доводи до промене притиска ваздуха у боци за културу. Откривањем промене притиска ваздуха у боци за културу израчунава се вредност биохемијске потражње за кисеоником (БПК) узорка. Широк опсег детекције, директно тестирање испод 4000 мг/Л, аутоматско штампање резултата, опциони циклус мерења од 1-30 дана, једноставан рад.