Maarifa ya mahitaji ya oksijeni ya kemikali

Maarifa ya mahitaji ya oksijeni ya kemikali

1. Ufafanuzi wa COD.

COD (Mahitaji ya oksidi ya Oxygen) ni kiasi cha oxidant kinachotumiwa wakati sampuli ya maji inatibiwa na oxidant fulani yenye nguvu chini ya hali fulani. Ni kiashiria cha kiasi cha kupunguza vitu katika maji. Vitu vya kupunguza katika maji ni pamoja na vitu mbalimbali vya kikaboni, nitrites, sulfides, chumvi za ferrous, nk, lakini kuu ni vitu vya kikaboni. Kwa hiyo, mahitaji ya oksijeni ya kemikali (COD) mara nyingi hutumiwa kama kiashiria cha kupima kiasi cha vitu vya kikaboni katika maji. Kadiri mahitaji ya oksijeni ya kemikali yanavyoongezeka, ndivyo uchafuzi wa maji unavyozidi kuwa mbaya zaidi kwa vitu vya kikaboni. Uamuzi wa mahitaji ya oksijeni ya kemikali (COD) hutofautiana na uamuzi wa kupunguza vitu katika sampuli za maji na njia ya uamuzi. Njia zinazotumiwa zaidi ni njia ya asidi potasiamu permanganate (KMnO4) ya oxidation na njia ya oksidi ya potasiamu (K2Cr2O7). Njia ya oksidi ya potasiamu ina kiwango cha chini cha oxidation, lakini ni rahisi na inaweza kutumika wakati wa kuamua thamani ya kulinganisha ya maudhui ya kikaboni katika sampuli za maji. Njia ya oksidi ya potasiamu dichromate ina kiwango cha juu cha oxidation na kuzaa vizuri, na inafaa kwa kuamua jumla ya kiasi cha vitu vya kikaboni katika sampuli za maji. Suala la kikaboni ni hatari sana kwa mifumo ya maji ya viwanda. Kwa kusema kwa ukali, mahitaji ya oksijeni ya kemikali pia yanajumuisha vitu vya kupunguza inorganic katika maji. Kwa kawaida, kwa sababu kiasi cha vitu vya kikaboni katika maji machafu ni kubwa zaidi kuliko kiasi cha jambo lisilo la kawaida, mahitaji ya oksijeni ya kemikali kwa ujumla hutumiwa kuwakilisha jumla ya kiasi cha vitu vya kikaboni katika maji machafu. Chini ya hali ya kipimo, jambo la kikaboni bila nitrojeni katika maji ni rahisi oxidized na permanganate ya potasiamu, wakati jambo la kikaboni lenye nitrojeni ni ngumu zaidi kupunguka. Kwa hiyo, mahitaji ya oksijeni yanafaa kwa kuamua maji ya asili au maji machafu ya jumla yaliyo na jambo la kikaboni ambalo ni rahisi oxidized, wakati maji taka ya viwanda ya kikaboni na vipengele ngumu zaidi mara nyingi hupimwa kwa mahitaji ya oksijeni ya kemikali.

Maji yaliyo na kiasi kikubwa cha jambo la kikaboni yatachafua resins ya kubadilishana ion wakati wa kupitisha mfumo wa desalination, hasa resins ya kubadilishana anion, ambayo itapunguza uwezo wa kubadilishana wa resin. Jambo la kikaboni linaweza kupunguzwa kwa karibu 50% baada ya matibabu (kuchanganya, ufafanuzi na filtration), lakini haiwezi kuondolewa katika mfumo wa desalination, kwa hivyo mara nyingi huletwa kwenye boiler kupitia maji ya kulisha ili kupunguza thamani ya pH ya maji ya boiler. Wakati mwingine suala la kikaboni pia linaweza kuletwa kwenye mfumo wa mvuke na condensate, na kusababisha pH kupungua na kusababisha kutu ya mfumo. Maudhui ya juu ya kikaboni katika mfumo wa maji unaozunguka utakuza uzazi wa microbial. Kwa hivyo, iwe kwa desalination, maji ya boiler au mfumo wa maji ya kuzunguka, COD ya chini, bora, lakini hakuna index ya kikomo cha umoja. Wakati COD (njia ya KMnO4) ni kubwa kuliko 5mg / L katika mfumo wa maji baridi, ubora wa maji umeanza kuharibika.

Katika kiwango cha maji ya kunywa, mahitaji ya oksijeni ya kemikali (COD) ya maji ya Darasa la I na Darasa la II ni ≤15mg / L, mahitaji ya oksijeni ya kemikali (COD) ya maji ya Darasa la III ni ≤20mg / L, mahitaji ya oksijeni ya kemikali (COD) ya maji ya Darasa la IV ni ≤30mg / L, na mahitaji ya oksijeni ya kemikali (COD) ya maji ya Darasa la V ni ≤40mg / L. Thamani kubwa ya COD, ndivyo uchafuzi mkubwa zaidi wa mwili wa maji.

2. COD inazalishwa vipi?

COD (mahitaji ya oksijeni ya kemikali) ni hasa inayotokana na vitu katika sampuli ya maji ambayo inaweza kuwa oxidized na oxidants nguvu, hasa suala la kikaboni. Vitu hivi vya kikaboni vipo sana katika maji machafu na maji machafu, ikiwa ni pamoja na lakini sio mdogo kwa sukari, mafuta na mafuta, nitrojeni ya amonia, nk. Oxidation ya vitu hivi hutumia oksijeni iliyoyeyuka ndani ya maji, na hivyo kuongeza mahitaji ya oksijeni ya kemikali. Hasa:

1. Vitu vya sukari: kama vile glucose, fructose, nk, hupatikana kwa kawaida katika maji machafu kutoka kwa tasnia ya usindikaji wa chakula na tasnia ya biopharmaceutical, na itaongeza yaliyomo kwenye COD.

2. Mafuta na mafuta: Maji machafu yaliyo na mafuta na mafuta yanayotolewa wakati wa uzalishaji wa viwandani pia yatasababisha kuongezeka kwa mkusanyiko wa COD.

3. Nitrojeni ya Amoniia: Ingawa haiathiri moja kwa moja uamuzi wa COD, oxidation ya nitrojeni ya amonia pia itatumia oksijeni wakati wa matibabu ya maji machafu, kwa njia isiyo ya moja kwa moja kuathiri thamani ya COD.

Kwa kuongezea, kuna aina nyingi za vitu ambavyo vinaweza kuzalisha COD katika maji taka, ikiwa ni pamoja na suala la kikaboni la biodegradable, uchafuzi wa kikaboni wa viwanda, kupunguza vitu vya inorganic, jambo fulani la kikaboni ambalo ni ngumu kwa biodegrade, na kimetabolikites microbial. oxidation ya vitu hivi hutumia oksijeni iliyoyeyuka ndani ya maji, na kusababisha kizazi cha COD. Kwa hiyo, mahitaji ya oksijeni ya kemikali ni kiashiria muhimu cha kupima kiwango cha uchafuzi wa mazingira ya kikaboni na kupunguza suala la inorganic katika maji. Inaonyesha jumla ya vitu katika maji ambayo inaweza kuwa oxidized na decomposed na oxidants (kawaida potasiamu dichromate au potasiamu permanganate) chini ya hali fulani, yaani, kiwango ambacho vitu hivi hutumia oksijeni.

1. Jambo la kikaboni: Jambo la kikaboni ni moja wapo ya vyanzo vikuu vya COD katika maji taka, ikiwa ni pamoja na suala la kikaboni la biodegradable kama vile protini, wanga na mafuta. Jambo hili la kikaboni linaweza kugeuzwa kuwa dioksidi ya kaboni na maji chini ya hatua ya microorganisms.

2. Vitu vya Phenolic: misombo ya Phenolic mara nyingi hutumiwa kama uchafuzi katika maji machafu katika michakato fulani ya viwanda. Wanaweza kuwa na athari kubwa kwa mazingira ya maji na kuongeza maudhui ya COD.

3. Vitu vya pombe: misombo ya pombe, kama vile ethanol na methanol, pia ni vyanzo vya kawaida vya COD katika maji machafu ya viwandani.

4. Vitu vya sukari: misombo ya sukari, kama vile glucose, fructose, nk, ni vipengele vya kawaida katika maji machafu kutoka kwa viwanda vingine vya usindikaji wa chakula na viwanda vya biopharmaceutical, na pia itaongeza maudhui ya COD.

5. Grease na mafuta: Grease na mafuta ya maji machafu iliyotolewa wakati wa uzalishaji wa viwanda pia itasababisha kuongezeka kwa mkusanyiko wa COD.

6. Nitrojeni ya Amoniia: Ingawa nitrojeni ya amonia haiathiri moja kwa moja uamuzi wa COD, oxidation ya nitrojeni ya amonia pia itatumia oksijeni wakati wa mchakato wa matibabu ya maji machafu, kwa njia isiyo ya moja kwa moja kuathiri thamani ya COD.

Kwa kuongezea, ni muhimu kutambua kuwa COD sio tu inajibu suala la kikaboni katika maji, lakini pia inawakilisha vitu visivyo vya kawaida na kupunguza mali katika maji, kama vile sulfide, ions ya ferrous, sulfite ya sodiamu, nk. Kwa hivyo, wakati wa kutibu maji taka, ni muhimu kuzingatia kikamilifu mchango wa uchafuzi anuwai kwa COD na kuchukua hatua zinazofaa za matibabu ili kupunguza thamani ya COD.

Suala la kikaboni ni chanzo kikuu cha COD. Wao ni pamoja na mambo mbalimbali ya kikaboni, jambo lililosimamishwa, na vitu vigumu vya kuharibu katika maji taka. Maudhui ya juu ya COD katika maji taka yatakuwa tishio kubwa kwa mazingira ya maji. Matibabu na ufuatiliaji wa COD ni moja ya hatua muhimu za kuzuia na kudhibiti uchafuzi wa mazingira. Kwa hivyo, uamuzi wa COD ni moja wapo ya njia za kawaida za majaribio katika matibabu ya maji taka na ufuatiliaji wa mazingira.

Uamuzi wa COD ni mchakato rahisi kufanya kazi na unyeti wa uchambuzi wa juu. Uamuzi wa COD unaweza kukamilika kwa kuchunguza moja kwa moja mabadiliko ya rangi ya sampuli au ishara za sasa au nyingine baada ya reagent ya kemikali ni titrated kuzalisha bidhaa za oxidation. Wakati thamani ya COD inazidi kiwango, ni muhimu kufanya matibabu yanayolingana ili kuepuka uchafuzi wa mazingira. Kwa kifupi, kuelewa nini COD inamaanisha ina jukumu muhimu katika kulinda mazingira ya maji na kufanya udhibiti wa uchafuzi wa mazingira.

 

3. Athari za COD ya juu.

‌COD (mahitaji ya oksijeni ya kemikali) ni kiashiria muhimu cha kupima kiwango cha uchafuzi wa kikaboni katika miili ya maji. Maudhui ya kupita kiasi yatakuwa na athari kubwa kwa ubora wa maji ya mto.‌

Kipimo cha COD kinategemea kiasi cha oxidant kinachotumiwa wakati wa kupunguza vitu (hasa suala la kikaboni) ni oxidized na decomposed katika lita 1 ya maji chini ya hali fulani. Vitu hivi vya kupunguza vitatumia kiasi kikubwa cha oksijeni iliyoyeyuka wakati wa mchakato wa decomposition, na kusababisha viumbe vya majini kukosa oksijeni, ambayo kwa upande wake huathiri ukuaji wao wa kawaida na kuishi, na inaweza kusababisha idadi kubwa ya vifo katika kesi kali. Aidha, kupunguza oksijeni iliyoyeyuka kutaharakisha kuzorota kwa ubora wa maji, kukuza ufisadi na uharibifu wa vitu vya kikaboni, na kuzalisha vitu vyenye sumu na hatari, kama vile nitrojeni ya amonia, ambayo itasababisha madhara makubwa kwa viumbe vya majini na ubora wa maji. Ufichuaji wa muda mrefu wa maji taka yenye viwango vya juu vya vitu vya kikaboni pia unaweza kusababisha madhara makubwa kwa afya ya binadamu, kama vile kusababisha magonjwa ya utumbo, magonjwa ya ngozi, nk. Kwa hiyo, COD nyingi sio tu kuwa tishio kwa viumbe vya majini, lakini pia inaleta hatari kwa afya ya binadamu.

Ili kulinda mazingira ya maji na afya ya binadamu, hatua madhubuti zinapaswa kuchukuliwa kuzuia na kudhibiti COD nyingi. Hii ni pamoja na kupunguza kutokwa kwa vitu vya kikaboni katika shughuli za viwanda na kilimo, pamoja na kuimarisha matibabu ya maji machafu na ufuatiliaji ili kuhakikisha kuwa ubora wa maji ulioachiliwa unakidhi viwango, na hivyo kudumisha mazingira mazuri ya mazingira ya maji.

COD ni kiashiria cha maudhui ya jambo la kikaboni katika maji. Juu ya COD, zaidi ya uzito mwili wa maji ni unajisi na jambo kikaboni. Wakati sumu ya kikaboni inaingia ndani ya mwili wa maji, sio tu inadhuru viumbe katika mwili wa maji kama samaki, lakini pia inaweza kutajirishwa katika mnyororo wa chakula na kuingia katika mwili wa binadamu, na kusababisha sumu sugu. .

COD ina athari kubwa kwa ubora wa maji na mazingira ya mazingira. Mara tu uchafuzi wa kikaboni na maudhui ya COD yaliyoinuliwa huingia mito, maziwa na mabwawa, ikiwa hayatibiwi kwa wakati, jambo nyingi za kikaboni zinaweza kuangaziwa na udongo chini ya maji na kujilimbikiza kwa miaka mingi. Viumbe hivi vitasababisha uharibifu wa viumbe mbalimbali ndani ya maji, na vinaweza kuendelea kuwa sumu kwa miaka kadhaa. Athari hii ya sumu ina madhara mawili:

Kwa upande mmoja, itasababisha kifo cha idadi kubwa ya viumbe vya majini, kuharibu usawa wa kiikolojia wa mwili wa maji, na hata kuharibu moja kwa moja mazingira yote ya mto.

Kwa upande mwingine, sumu zitajilimbikiza polepole katika viumbe vya majini kama vile samaki na shrimp. Mara tu wanadamu wanapokula viumbe hivi vyenye sumu vya majini, sumu zitaingia katika mwili wa binadamu na kujilimbikiza kwa miaka mingi, na kusababisha matokeo mabaya yasiyotabirika kama vile saratani, deformities, na mabadiliko ya jeni. Kwa njia hiyo hiyo, ikiwa watu watatumia maji machafu kwa umwagiliaji, mazao pia yataathiriwa, na watu pia watavuta kiasi kikubwa cha vitu vyenye madhara katika mchakato wa kula.

Wakati COD ni ya juu sana, itasababisha kuzorota kwa ubora wa maji ya asili. Sababu ni kwamba kujitakasa kwa maji kunahitaji uharibifu wa jambo hili la kikaboni. Uharibifu wa COD lazima unahitaji matumizi ya oksijeni, na uwezo wa reoxygenation katika maji haukidhi mahitaji. DO itashuka moja kwa moja hadi 0 na kuwa anaerobic. Katika hali ya anaerobic, itaendelea kuharibika (matibabu ya anaerobic ya microorganisms), na maji yatakuwa nyeusi na yenye harufu (anaerobic microorganisms inaonekana nyeusi sana na ina gesi ya hidrojeni ya sulfide).

 

4. Mbinu za kutibu COD

Pointi ya kwanza

Njia ya kimwili: Inatumia hatua ya kimwili kutenganisha jambo lililosimamishwa au turbidity katika maji machafu, ambayo inaweza kuondoa COD katika maji machafu. Njia za kawaida ni pamoja na maji taka kabla ya kutibu kupitia mizinga ya sedimentation, gridi za kuchuja, filters, mitego ya grisi, separators ya maji ya mafuta, nk, kuondoa tu COD ya suala la chembe katika maji taka.

Pointi ya pili

Njia ya kemikali: Inatumia athari za kemikali kuondoa vitu vilivyoyeyuka au vitu vya colloidal katika maji machafu, na inaweza kuondoa COD katika maji machafu. Njia za kawaida ni pamoja na neutralization, mvua, kupunguza oxidation, oxidation ya kichocheo, oxidation ya photocatalytic, micro-electrolysis, flocculation ya umeme, incineration, nk.

Pointi ya tatu

Njia ya kimwili na kemikali: Inatumia athari za kimwili na kemikali kuondoa vitu vilivyovunjika au vitu vya colloidal katika maji machafu. Inaweza kuondoa COD katika maji machafu. Njia za kawaida ni pamoja na gridi ya taifa, filtration, centrifugation, ufafanuzi, filtration, kujitenga kwa mafuta, nk.

Pointi ya nne

Njia ya matibabu ya kibaolojia: Inatumia kimetaboliki ya microbial kubadilisha uchafuzi wa kikaboni na virutubisho vya microbial vya inorganic katika maji machafu kuwa vitu thabiti na visivyo na madhara. Njia za kawaida ni pamoja na njia ya sludge iliyoamilishwa, njia ya biofilm, njia ya digestion ya kibiolojia ya anaerobic, bwawa la utulivu na matibabu ya mvua, nk.

5. Njia ya uchambuzi wa COD.

Njia ya Dichromate

Njia ya kawaida ya kuamua mahitaji ya oksijeni ya kemikali inawakilishwa na kiwango cha Kichina GB 11914 "Uamuzi wa Mahitaji ya Oxygen ya Kemikali ya Ubora wa Maji na Njia ya Dichromate" na kiwango cha kimataifa ISO6060 "Uamuzi wa Mahitaji ya Oxygen ya Kemikali ya Ubora wa Maji". Njia hii ina kiwango cha juu cha oxidation, kuzaa vizuri, usahihi na kuegemea, na imekuwa njia ya kawaida ya kawaida inayotambuliwa na jumuiya ya kimataifa.

Kanuni ya uamuzi ni: katika asidi ya asidi ya sulfuric, dichromate ya potasiamu hutumiwa kama oxidant, sulfate ya fedha hutumiwa kama kichocheo, na sulfate ya zebaki hutumiwa kama wakala wa kufunika kwa ions ya kloridi. Asidi ya asidi ya sulfuri ya kioevu cha majibu ya digestion ni 9 mol / L. Kimiminika cha majibu ya digestion kina joto ili kuchemsha, na joto la kiwango cha kuchemsha cha 148 ° C±2 ° C ni joto la digestion. Mwitikio hupozwa na maji na kusafishwa kwa saa 2. Baada ya kioevu cha digestion kupozwa kawaida, hupunguzwa hadi 140ml na maji. Ferrochlorine hutumiwa kama kiashiria, na dichromate iliyobaki ya potasiamu imetiwa titrated na suluhisho la ferrous sulfate ya ammonium. Thamani ya COD ya sampuli ya maji imehesabiwa kulingana na matumizi ya suluhisho la ferrous sulfate ya amonia. oxidant kutumika ni potasiamu dichromate, na wakala oxidizing ni hexavalent chromium, hivyo inaitwa njia dichromate.

Hata hivyo, njia hii ya kawaida bado ina mapungufu: kifaa cha reflux kinachukua nafasi kubwa ya majaribio, hutumia maji mengi na umeme, hutumia kiasi kikubwa cha vitendanishi, ni vigumu kufanya kazi, na ni vigumu kupima haraka kwa kiasi kikubwa.

Njia ya permanganate ya potasiamu

COD hupimwa kwa kutumia permanganate ya potasiamu kama oxidant, na matokeo yaliyopimwa huitwa index ya permanganate ya potasiamu.

Spectrophotometry

Kulingana na njia ya kawaida ya kawaida, potasiamu dichromate oxidizes jambo la kikaboni, na chromium ya hexavalent hutoa chromium trivalent. Thamani ya COD ya sampuli ya maji imedhamiriwa kwa kuanzisha uhusiano kati ya thamani ya kunyonya ya chromium ya hexavalent au chromium trivalent na thamani ya COD ya sampuli ya maji. Kutumia kanuni hapo juu, njia za mwakilishi zaidi nje ya nchi ni EPA. Njia 0410.4 "Automatic Mwongozo Colorimetry", ASTM: D1252-2000 "Method B kwa uamuzi wa mahitaji ya oksijeni ya kemikali ya spectrophotometry ya digestion ya maji" na ISO15705-2002 "Njia ndogo ya Tube ya Kufungwa kwa Uamuzi wa Mahitaji ya Oxygen ya Kemikali (COD) ya Ubora wa Maji". Njia ya umoja wa nchi yangu ni "Njia ya Digestion ya Catalytic ya Kufungwa (ikiwa ni pamoja na Spectrophotometry)" ya Utawala wa Ulinzi wa Mazingira ya Jimbo.

Njia ya Digestion ya Haraka

Njia ya kawaida ya kawaida ni njia ya 2h reflux. Ili kuongeza kasi ya uchambuzi, watu wamependekeza njia mbalimbali za uchambuzi wa haraka. Kuna njia kuu mbili: moja ni kuongeza mkusanyiko wa oxidant katika mfumo wa majibu ya digestion, kuongeza asidi ya asidi ya sulfuric, kuongeza joto la majibu, na kuongeza kichocheo cha kuongeza kasi ya majibu. Njia ya ndani inawakilishwa na GB / T14420-1993 "Uchambuzi wa Maji ya Boiler na Maji ya Baridi ya Maji ya Oxygen Mahitaji ya Uamuzi wa Potassium Dichromate Rapid Method" na njia za umoja zilizopendekezwa na Utawala wa Ulinzi wa Mazingira ya Jimbo "Njia ya Coulometric" na "Njia ya Kufungwa ya Kichocheo cha Kichocheo (ikiwa ni pamoja na Njia ya Photometric)". Njia ya kigeni inawakilishwa na njia ya kawaida ya Ujerumani DIN38049 T.43 "Njia ya Rapid kwa Uamuzi wa Mahitaji ya Oksijeni ya Kemikali ya Maji".

Ikilinganishwa na njia ya kawaida ya kawaida, njia hapo juu huongeza asidi ya asidi ya sulfuric ya mfumo wa digestion kutoka 9.0 mg / L hadi 10.2 mg / L, joto la majibu kutoka 150 ° C hadi 165 ° C, na wakati wa digestion kutoka 2h hadi 10min ~ 15min. Ya pili ni kubadilisha njia ya jadi ya digestion kwa kupasha joto na mionzi ya mafuta, na kutumia teknolojia ya digestion ya microwave ili kuboresha kasi ya majibu ya digestion. Kwa sababu ya aina mbalimbali za oveni za microwave na nguvu tofauti, ni vigumu kupima nguvu na wakati wa umoja ili kufikia athari bora ya digestion. Bei ya oveni za microwave pia ni ya juu sana, na ni ngumu kuunda njia ya kawaida ya umoja.

Teknolojia ya Lianhua ilitengeneza njia ya haraka ya digestion spectrophotometric kwa mahitaji ya oksijeni ya kemikali (COD) katika 1982, ambayo ilifikia uamuzi wa haraka wa COD katika maji taka na njia ya "dakika 10 digestion, thamani ya dakika 20". Mwaka 1992, matokeo haya ya utafiti na maendeleo yalijumuishwa katika "CHEMICAL ABSTRACTS" ya Marekani kama mchango mpya katika uwanja wa kemikali duniani. Njia hii ikawa kiwango cha upimaji wa sekta ya ulinzi wa mazingira ya Jamhuri ya Watu wa China katika 2007 (HJ / T399-2007). Njia hii ilifanikiwa kupata thamani sahihi ya COD ndani ya dakika 20. Ni rahisi kufanya kazi, rahisi na haraka, inahitaji kiasi kidogo cha reagents, hupunguza sana uchafuzi wa mazingira yanayotokana na majaribio na hupunguza gharama mbalimbali. Kanuni ya njia hii ni kuchimba sampuli ya maji iliyoongezwa na reagent ya Teknolojia ya Lianhua kwa digrii 165 kwa dakika 10 kwa urefu wa wimbi la 420 au 610nm, kisha kuipoa kwa dakika 2, na kisha ongeza 2.5ml ya maji yaliyopunguzwa. Matokeo ya COD yanaweza kupatikana kwa kutumia chombo cha uamuzi wa haraka wa Teknolojia ya Lianhua.