1. Definicija COD.

COD (Hemijska potražnja kiseonika) je količina oksidanta koji se troši kada se uzorak vode tretira sa određenim jakim oksidantom pod određenim uslovima. To je pokazatelj količine redukativnih supstanci u vodi. Reducirajuće supstance u vodi uključuju različite organske supstance, nitrite, sulfide, željezne soli, itd., Ali glavne su organske supstance. Zbog toga se hemijska potražnja za kiseonikom (COD) često koristi kao indikator za merenje količine organskih supstanci u vodi. Što je veća hemijska potražnja za kiseonikom, to je ozbiljnije zagađenje vode organskim supstancama. Određivanje hemijske potražnje kiseonika (KPK) varira sa određivanjem redukujućih supstanci u uzorcima vode i metodom određivanja. Najčešće korišćene metode su kiselina kalijum permanganat (KMnO4) metoda oksidacije i kalijum dihromat (K2Cr2O7) metoda oksidacije. Metod oksidacije kalijum permanganata ima nisku stopu oksidacije, ali je relativno jednostavna i može se koristiti pri određivanju relativne vrednosti poređenja organskog sadržaja u uzorcima vode. Kalijum dihromat oksidacija metod ima visoku brzinu oksidacije i dobru ponovljivost, i pogodan je za određivanje ukupne količine organske materije u uzorcima vode. Organska materija je veoma štetna za industrijske vodovodne sisteme. Strogo govoreći, hemijska potražnja za kiseonikom takođe uključuje neorganske reduktivne supstance u vodi. Obično, jer je količina organske materije u otpadnim vodama mnogo veća od količine neorganske materije, hemijska potražnja kiseonika se obično koristi za predstavljanje ukupne količine organske materije u otpadnim vodama. Pod uslovima merenja, organska materija bez azota u vodi se lako oksidira kalijum permanganatom, dok se organska materija koja sadrži azot teže razgrađuje. Zbog toga je potražnja za kiseonikom pogodna za određivanje prirodne vode ili opštih otpadnih voda koje sadrže organsku materiju koja se lako oksidira, dok se organske industrijske otpadne vode sa složenijim komponentama često mere za hemijsku potražnju kiseonikom.

Voda koja sadrži veliku količinu organske materije će kontaminirati jonske razmene smole prilikom prolaska kroz sistem desalinizacije, posebno anionske smole za razmenu, što će smanjiti kapacitet razmene smole. Organska materija se može smanjiti za oko 50% nakon prethodne obrade (koagulacija, pojašnjenje i filtracija), ali se ne može ukloniti u sistemu desalinizacije, pa se često unosi u kotao kroz napojnu vodu kako bi se smanjila pH vrijednost kotlovske vode. Ponekad organska materija može biti doveden u sistem pare i kondenzata, uzrokujući pH da se smanji i izaziva koroziju sistema. Visok sadržaj organske materije u sistemu cirkulirajuće vode će promovisati reprodukciju mikroba. Stoga, bilo da se radi o desalinizaciju, kotlovsku vodu ili sistem cirkulirajuće vode, što je niži KPK, to bolje, ali ne postoji jedinstveni indeks granice. Kada COD (KMnO4 metoda) je veći od 5mg / L u cirkuliše rashladne vode sistemu, kvalitet vode je počeo da se pogoršava.

U standardu vode za piće, hemijska potražnja za kiseonikom (COD) vode klase I i klase II je ≤15 mg / L, hemijska potražnja za kiseonikom (COD) vode klase III je ≤20 mg / L, hemijska potražnja za kiseonikom (COD) vode klase IV je ≤30 mg / L, a hemijska potražnja za kiseonikom (COD) vode klase V je ≤40 mg / L. Što je veća vrednost COD, to je ozbiljnije zagađenje vodnog tijela.

2. Kako se proizvodi COD?

COD (hemijska potražnja za kiseonikom) uglavnom potiče od supstanci u uzorku vode koje se mogu oksidirati jakim oksidansima, posebno organske materije. Ove organske supstance su široko prisutne u otpadnim vodama i zagađenim vodama, uključujući, ali ne ograničavajući se na šećere, ulja i masti, amonijak azot, itd Oksidacija ovih supstanci troši rastvoreni kiseonik u vodi, čime se povećava hemijska potreba za kiseonikom. Posebno:

1. Šećerne supstance: kao što su glukoza, fruktoza, itd, se obično nalaze u otpadnim vodama iz prehrambene industrije i biofarmaceutske industrije, i oni će povećati sadržaj KPK.

2. Ulja i masti: Otpadne vode koje sadrže ulja i masti ispuštene tokom industrijske proizvodnje takođe će dovesti do povećanja koncentracije COD.

3. Amonijak azot: Iako ne utiče direktno na određivanje KPK, oksidacija azota amonijaka će takođe trošiti kiseonik tokom prečišćavanja otpadnih voda, indirektno utiče na KPK vrednost.

Pored toga, postoje mnoge vrste supstanci koje mogu proizvesti KPK u kanalizaciji, uključujući biorazgradive organske materije, industrijske organske zagađivače, smanjenje neorganskih supstanci, neke organske materije koje je teško biorazgraditi i mikrobne metabolite. Oksidacija ovih supstanci troši rastvoreni kiseonik u vodi, što dovodi do stvaranja KPK. Zbog toga je hemijska potražnja za kiseonikom važan pokazatelj za merenje stepena zagađenja organske materije i smanjenje neorganske materije u vodi. Odražava ukupnu količinu supstanci u vodi koje se mogu oksidirati i razgraditi oksidansima (obično kalijum dihromatom ili kalijum permanganat) pod određenim uslovima, odnosno stepenom do kojeg ove supstance troše kiseonik.

1. Organska materija: Organska materija je jedan od glavnih izvora KPK u kanalizaciji, uključujući biorazgradive organske materije kao što su proteini, ugljeni hidrati i masti. Ove organske materije mogu se razgraditi na ugljen-dioksid i vodu pod dejstvom mikroorganizama.

2. Fenolne supstance: Fenolna jedinjenja se često koriste kao zagađivači u otpadnim vodama u nekim industrijskim procesima. Oni mogu imati ozbiljan uticaj na vodeno okruženje i povećati sadržaj COD.

3. Alkoholne supstance: Alkoholna jedinjenja, kao što su etanol i metanol, su takođe uobičajeni izvori COD u nekim industrijskim otpadnim vodama.

4. Šećerne supstance: Šećerna jedinjenja, kao što su glukoza, fruktoza, itd, su uobičajene komponente u otpadnim vodama iz nekih prehrambenih industrija i biofarmaceutske industrije, a oni će takođe povećati sadržaj KPK.

5. Masti i masti: Masti i masti sadrže otpadne vode ispuštene tokom industrijske proizvodnje će takođe dovesti do povećanja koncentracije KPK.

6. Amonijak azot: Iako amonijak azot ne direktno utiče na određivanje KPK, oksidacija amonijaka azota će takođe troše kiseonik tokom procesa prečišćavanja otpadnih voda, indirektno utiče na KPK vrednost.

Pored toga, vredi napomenuti da KPK ne samo da reaguje na organsku materiju u vodi, već predstavlja i neorganske supstance sa reducionim svojstvima u vodi, kao što su sulfid, željezni joni, natrijum sulfit, itd. Stoga, prilikom tretiranja kanalizacije, neophodno je sveobuhvatno razmotriti doprinos različitih zagađivača KPK i preduzeti odgovarajuće mere tretmana kako bi se smanjila vrednost KPK.

Organska materija je glavni izvor KPK. Oni uključuju različite organske materije, suspendovane materije i supstance koje se teško razgrađuju u kanalizaciji. Visok sadržaj KPK u kanalizaciji će predstavljati veliku pretnju za vodnu sredinu. Tretman i praćenje KPK je jedna od važnih mera za sprečavanje i kontrolu zagađenja. Stoga, određivanje COD je jedan od najčešće korišćenih metoda ispitivanja u prečišćavanju otpadnih voda i monitoringu životne sredine.

Određivanje KPK je jednostavan za rukovanje proces sa visokom analitičkom osetljivošću. Određivanje KPK može da se završi direktnim posmatranjem promene boje uzorka ili struje ili drugih signala nakon što je hemijski reagens titriran za generisanje oksidacije proizvoda. Kada vrednost COD premašuje standard, potrebno je izvršiti odgovarajući tretman kako bi se izbeglo zagađenje životne sredine. Ukratko, razumevanje šta COD znači igra vitalnu ulogu u zaštiti vodnog okruženja i sprovođenju kontrole zagađenja.

3. Uticaj visokog KPK.

COD (hemijska potražnja za kiseonikom) je važan pokazatelj za merenje stepena organskog zagađenja u vodnim tijelima. Prekomerni sadržaj će imati ozbiljan uticaj na kvalitet riječne vode.

Merenje KPK se zasniva na količini oksidanta koji se troši kada se reducirajuće supstance (uglavnom organske materije) oksidiraju i razgrađuju u 1 litru vode pod određenim uslovima. Ove reduktivne supstance će trošiti veliku količinu rastvorenog kiseonika tokom procesa raspadanja, uzrokujući nedostatak kiseonika vodenim organizmima, što zauzvrat utiče na njihov normalan rast i opstanak, i može izazvati veliki broj smrtnih slučajeva u teškim slučajevima. Pored toga, smanjenje rastvorenog kiseonika će ubrzati pogoršanje kvaliteta vode, promovisati korupciju i razgradnju organske materije i proizvesti više toksičnih i štetnih supstanci, kao što je azot amonijaka, što će prouzrokovati veću štetu vodenim organizmima i kvalitetu vode. Dugotrajno izlaganje kanalizaciji koja sadrži visoke koncentracije organske materije takođe može prouzrokovati ozbiljnu štetu ljudskom zdravlju, kao što je izazivanje gastrointestinalnih bolesti, kožnih bolesti itd. Stoga, prekomerni KPK ne samo da predstavlja pretnju vodenim organizmima, već predstavlja i potencijalni rizik za ljudsko zdravlje.

U cilju zaštite vodene životne sredine i ljudskog zdravlja, moraju se preduzeti efikasne mere za sprečavanje i kontrolu prekomernog KPK-a. To uključuje smanjenje ispuštanja organske materije u industrijskim i poljoprivrednim aktivnostima, kao i jačanje prečišćavanja i praćenja otpadnih voda kako bi se osiguralo da kvalitet ispuštene vode zadovoljava standarde, čime se održava dobro vodno ekološko okruženje.

COD je indikator sadržaja organske materije u vodi. Što je veći COD, to je ozbiljnije vodeno telo zagađeno organskom materijom. Kada toksična organska materija uđe u vodeno telo, ona ne samo da šteti organizmima u vodenom telu, kao što su ribe, već se može obogatiti u lancu ishrane i ući u ljudsko telo, uzrokujući hronično trovanje. .

COD ima veliki uticaj na kvalitet vode i ekološku životnu sredinu. Kada organski zagađivači sa povišenim sadržajem KPK uđu u reke, jezera i rezervoare, ako se ne tretiraju na vreme, mnoge organske materije mogu biti adsorbovane u zemljištu na dnu vode i akumuliraju dugi niz godina. Ovi organizmi će prouzrokovati oštećenje različitih organizama u vodi i mogu nastaviti da budu toksični nekoliko godina. Ovaj toksični efekat ima dva efekta:

S jedne strane, to će prouzrokovati smrt velikog broja vodenih organizama, uništiti ekološku ravnotežu vodnog tijela, pa čak i direktno uništiti cijeli riječni ekosistem.

S druge strane, toksini će se polako akumulirati u vodenim organizmima kao što su ribe i škampi. Jednom kada ljudi konzumiraju ove toksične vodene organizme, toksini će ući u ljudsko telo i akumulirati se dugi niz godina, što dovodi do nepredvidivih ozbiljnih posljedica kao što su rak, deformiteti i mutacije gena. Na isti način, ako ljudi koriste zagađenu vodu za navodnjavanje, usjevi će takođe biti pogođeni, a ljudi će takođe udišti veliku količinu štetnih materija u procesu ishrane.

Kada COD je veoma visoka, to će izazvati pogoršanje prirodnog kvaliteta vode. Razlog je taj što samopročišćavanje vode zahteva degradaciju ove organske materije. Degradacija COD nužno zahteva potrošnju kiseonika, a kapacitet reoksigenacije u vodi ne ispunjava uslove. DO će pasti direktno na 0 i postati anaerobni. U anaerobnom stanju, ona će nastaviti da se raspada (anaerobni tretman mikroorganizama), a voda će postati crna i smrdljiva (anaerobni mikroorganizmi izgledaju veoma crno i sadrže vodonik-sulfid).

4. Metode za lečenje KPK

Prva tačka

Fizička metoda: Koristi fizičko dejstvo za odvajanje suspendovane materije ili zamućenosti u otpadnim vodama, što može ukloniti KPK u otpadnim vodama. Uobičajene metode uključuju preradu otpadnih voda kroz sedimentacije rezervoara, filter rešetke, filteri, zamke masti, separatori nafte i vode, itd, da jednostavno uklonite KPK čestica u kanalizaciji.

Druga tačka

Hemijska metoda: Koristi hemijske reakcije za uklanjanje rastvorenih materija ili koloidne supstance u otpadnim vodama, i može ukloniti KPK u otpadnim vodama. Uobičajene metode uključuju neutralizaciju, padavinu, oksidaciju-redukciju, katalitičku oksidaciju, fotokatalitičku oksidaciju, mikro-elektrolizu, elektrolitičku flokulaciju, spaljivanje, itd

Treća tačka

Fizička i hemijska metoda: Koristi fizičke i hemijske reakcije za uklanjanje rastvorenih supstanci ili koloidne supstance u otpadnim vodama. To može ukloniti COD u otpadnim vodama. Uobičajene metode uključuju mrežu, filtraciju, centrifugiranje, razjašnjenje, filtraciju, odvajanje ulja, itd

Četvrta tačka

Biološki metod tretmana: Koristi mikrobni metabolizam za pretvaranje organskih zagađivača i neorganskih mikroba hranljivih materija u otpadnim vodama u stabilne i bezopasne supstance. Uobičajene metode uključuju metodu aktivnog mulja, metodu biofilma, metodu anaerobne biološke digestije, tretman ribnjaka i močvara itd.

5. Metod analize COD.

Dihromatna metoda

Standardna metoda za određivanje hemijske potrebe za kiseonikom predstavljena je kineskim standardom GB 11914 "Određivanje hemijske potrebe za kiseonikom u kvalitetu vode dihromatnom metodom" i međunarodnim standardom ISO6060 "Određivanje hemijske potrebe za kiseonikom u kvalitetu vode". Ovaj metod ima visoku stopu oksidacije, dobru ponovljivost, tačnost i pouzdanost, i postao je klasičan standardni metod generalno priznat od strane međunarodne zajednice.

Princip određivanja je: u medijumu sumporne kiseline, kalijum dihromat se koristi kao oksidant, srebrni sulfat se koristi kao katalizator, a živa sulfat se koristi kao sredstvo za maskiranje hloridnih jona. Kiselost sumporne kiseline tečnosti za varenje je 9 mol / L. Tečnost reakcije varenja se zagreva da proključa, a temperatura ključanja od 148 ° C ± 2 ° C je temperatura varenja. Reakcija se hladi vodom i refluksira 2h. Nakon što se tečnost za varenje prirodno ohladi, razblažuje se na oko 140 ml vodom. Ferohlor se koristi kao indikator, a preostali kalijum dihromat se titrira rastvorom amonijum željeznog sulfata. KPK vrednost uzorka vode se izračunava na osnovu potrošnje rastvora amonijum željeznog sulfata. Oksidant koji se koristi je kalijum dihromat, a oksidaciono sredstvo je heksavalentni hrom, pa se zove dihromatna metoda.

Međutim, ova klasična standardna metoda i dalje ima nedostatke: refluksni uređaj zauzima veliki eksperimentalni prostor, troši mnogo vode i električne energije, koristi veliku količinu reagensa, nezgodan je za rad i teško ga je brzo izmeriti u velikim količinama.

Kalijum permanganat metoda

KPK se meri korišćenjem kalijum permanganata kao oksidanta, a izmereni rezultat se naziva indeks kalijum permanganata.

Spektrofotometrija

Na osnovu klasične standardne metode, kalijum dihromat oksidira organsku materiju, a šestovalentni hrom stvara trovalentni hrom. KPK vrednost uzorka vode određuje se uspostavljanjem odnosa između vrednosti apsorpcije šestovalentnog hroma ili trovalentnog hroma i KPK vrednosti uzorka vode. Koristeći gore navedeni princip, najreprezentativnije metode u inostranstvu su EPA. Metod 0410.4 "Automatska ručna kolorimetrija", ASTM: D1252-2000 "Metod B za određivanje hemijske potrebe za kiseonikom u spektrofotometriji varenja zatvorene vodom" i ISO15705-2002 "Metoda male zatvorene cevi za određivanje hemijske potrebe za kiseonikom (COD) kvaliteta vode". jedinstveni metod moje zemlje je "Rapid Sealed Catalitic Digestion Method (uključujući spektrofotometriju)" Državne uprave za zaštitu životne sredine.

Metoda brzog varenja

Klasična standardna metoda je metoda refluksa od 2h. Da bi se povećala brzina analize, ljudi su predložili različite metode brze analize. Postoje dve glavne metode: jedan je da se poveća koncentracija oksidanta u sistemu digestije reakcije, povećati kiselost sumporne kiseline, povećati temperaturu reakcije, i povećati katalizator da se poveća brzinu reakcije. Domaći metod je predstavljen od strane GB / T14420-1993 "Analiza kotlovske vode i rashladne vode Hemijsko određivanje potražnje za kiseonikom Kalijum dihromat brza metoda" i jedinstvene metode preporučene od strane Državne uprave za zaštitu životne sredine "Coulometric Method" i "Rapid Closed Catalitic Digest Method (Including Photometric Method)". Strana metoda je predstavljena nemačkom standardnom metodom DIN38049 T.43 "Brza metoda za određivanje hemijske potrebe za kiseonikom vode".

U poređenju sa klasičnom standardnom metodom, gore navedena metoda povećava kiselost sumporne kiseline sistema varenja od 9,0 mg / L do 10,2 mg / L, temperaturu reakcije od 150 ° C do 165 ° C i vreme varenja od 2h do 10min ~ 15min. Drugi je da se promeni tradicionalni način varenja zagrevanjem sa toplotnim zračenjem, i koriste mikrotalasnu varenje tehnologiju za poboljšanje brzine varenja reakcije. Zbog širokog spektra mikrotalasnih pećnica i različitih snaga, teško je testirati jedinstvenu snagu i vreme kako bi se postigao najbolji efekat varenja. Cena mikrotalasnih pećnica je takođe veoma visoka, i teško je formulisati jedinstvenu standardnu metodu.

Lianhua Tehnologija je 1982. godine razvila spektrofotometrijsku metodu brzog varenja za hemijsku potražnju kiseonika (KPK), koja je postigla brzo određivanje KPK u kanalizaciji metodom "10 minuta varenja, 20 minuta vrednosti". Godine 1992. ovaj rezultat istraživanja i razvoja uključen je u američki "CHEMICAL ABSTRACTS" kao novi doprinos svetskom hemijskom polju. Ovaj metod je postao standard testiranja industrije zaštite životne sredine Narodne Republike Kine u 2007. godini (HJ / T399-2007). Ovaj metod je uspešno postigao tačnu vrednost KPK u roku od 20 minuta. To je jednostavan za rukovanje, zgodan i brz, zahteva malu količinu reagensa, u velikoj meri smanjuje zagađenje generisano u eksperimentu i smanjuje različite troškove. Princip ove metode je da se svari uzorak vode dodat sa Lianhua Technologi COD reagensom na 165 stepeni za 10 minuta na talasnoj dužini od 420 ili 610nm, zatim ohladi za 2 minuta, a zatim dodati 2.5ml destilovane vode. Rezultat COD može se dobiti korišćenjem instrumenta za brzo određivanje COD Lianhua Technologi.