Kimyasal oksijen talebinin bilinmesi

Kimyasal oksijen talebinin bilinmesi

1. Kabuklu balık tanımı.

Kimyasal Oksijen Talep (COD), belirli koşullar altında bir su örneği belirli bir güçlü oksidantla işlendiğinde tüketime giden oksidan miktarıdır. Bu, su içindeki azaltıcı maddelerin miktarının bir göstergesidir. Su içindeki azaltıcı maddeler çeşitli organik maddeler, nitritler, sülfitler, ferroz tuzlar vb. içerir, ancak ana bileşenler genellikle organik maddelerdir. Bu nedenle, kimyasal oksijen talebi (COD) sıklıkla su içindeki organik madde miktarını ölçmek için kullanılan bir göstergedir. Kimyasal oksijen talebinin artması, organik maddelerle suyu kirletmenin daha ciddi olduğu anlamına gelir. Kimyasal oksijen talebinin (COD) belirlenmesi, su örnekleri içindeki azaltıcı maddelerin belirlenmesine ve belirleme yöntemine göre değişir. En yaygın kullanılan yöntemler arasında asitli potasyum permanganat (KMnO4) oksidasyon yöntemi ve potasyum kromat (K2Cr2O7) oksidasyon yöntemi yer almaktadır. Potasyum permanganat oksidasyon yöntemi düşük bir oksidasyon oranına sahip olmasına rağmen, relatively basit olması nedeniyle su örneklerindeki organik içerik oranı karşılaştırmalı değerini belirlemek için kullanılabilir. Potasyum kromat oksidasyon yöntemi yüksek oksidasyon oranına ve iyi tekrarlanabilirliğe sahip olup, su örneklerindeki toplam organik madde miktarını belirlemek için uygun dur. Organik maddeler endüstriyel su sistemleri için çok zararlıdır. Kesinlikle konuşursak, kimyasal oksijen talebi aynı zamanda su içindeki inorganik azaltıcı maddeleri de içerir. Genellikle, atık su içindeki organik madde miktarının inorganik maddeninkinden çok daha fazla olması nedeniyle, kimyasal oksijen talebi genellikle atık su içindeki toplam organik madde miktarını temsil etmek için kullanılır. Ölçüm koşulları altında, su içindeki azot içermeyen organik maddeler kolayca potasyum permanganat tarafından oksidasyona uğrar, ancak azot içeren organik maddeler daha zor ayrıştırılır. Bu nedenle, oksijen talebi, doğal su veya kolayca oksidasyona tabi olan organik maddeler içeren genel atık sularda uygundur, ancak daha karmaşık bileşenler içeren organik endüstriyel atık su sıklıkla kimyasal oksijen talebi ölçümleri ile analiz edilir.

Organik maddelerin büyük bir miktarı bulunan su, desalasyon sistemi boyunca akarken iyon değiştirme jölelerini, özellikle aniyon değiştirme jölelerini kirlitecektir; bu da jönün değiştirme kapasitesini düşürecek. Organik madde, ön işlemle (koagülasyon, clarification ve filtreleme) yaklaşık %50 oranında azaltılabilir, ancak desalasyon sisteminde kaldırılamaz ve genellikle besin suyu aracılığıyla kotel suyunun pH değerini düşürmek için kotelle taşınır. Bazen organik madde, buhar sistemi ve kondensata da taşıyabilecek ve pH'nin düşmesine neden olup sistem korozyonuna yol açabilir. Dolaşım su sisteminde yüksek organik madde içeriği mikrobiyal çoğalmayı teşvik edecektir. Bu nedenle, desalasyon, kotelle suyu veya dolaşım su sistemi için ne olursa olsun, COD daha düşükse daha iyidir, ancak birleşik bir sınır indeksi yoktur. Dolaşım soğutma su sisteminde COD (KMnO4 yöntemi) 5 mg/L'den fazla olduğunda, su kalitesi bozulmaya başlamıştır.

İçme suyu standartında, I. ve II. sınıf su için kimyasal oksijen talebi (COD) ≤15mg/L'dir, III. sınıf su için kimyasal oksijen talebi (COD) ≤20mg/L'dir, IV. sınıf su için kimyasal oksijen talebi (COD) ≤30mg/L'dir ve V. sınıf su için kimyasal oksijen talebi (COD) ≤40mg/L'dir. COD değeri ne kadar büyükse, su kaynağındaki kirlilik o kadar ciddidir.

2. COD nasıl oluşur?

COD (kimyasal oksijen talebi), özellikle organik maddeler gibi, güçlü oksidasyon edicilerle oksidasyona uğrayabilecek su numunesindeki maddelerden çoğunlukla kaynaklanır. Bu organik maddeler, şekerler, yağlar, bitkisel yağlar, amonyum azotu vb. içerir ancak bunlarla sınırlı değildir ve atık su ve kirlenmiş sularda yaygın olarak bulunur. Bu maddelerin oksidasyonu, suyun çözünmüş oksijenini tüketerek kimyasal oksijen talebini artırır. Belirli olarak:

1. Şeker maddeleri: glukoz, fruktозe gibi, gıda sanayii ve biyofarmaseytik sanayiden gelen atık suarda yaygın olarak bulunur ve COD içeriğini artırır.

2. Yağlar ve yağlı maddeler: Endüstriyel üretime bağlı olarak salınan yağ ve yağlı maddeler içeren atık su da COD konsantrasyonunun artmasına neden olur.

3. Amonyak azot: COD belirleme üzerinde doğrudan etkisi olmamasına rağmen, amonyak azotun oksidasyonu atık su tedarihi sırasında de oksijen tüketimi sebep olur ki bu da COD değerini dolaylı yoldan etkiler.

Ayrıca, kanalizasyondaki kimyasal oksijen talebinin (COD) oluşmasına neden olan birçok tür madde bulunmaktadır; bu maddeler arasında biyoyıkılabilebilir organik maddeler, endüstriyel organik污染物, oksidasyon altında azalan anorganik maddeler, biyoyıkılmaz bazı organik maddeler ve mikrobiyolojik metabilitler yer almaktadır. Bu maddelerin oksidasyonu suyun çözünmüş oksijenini tüketmektedir ve bu da COD'nin oluşmasına neden olmaktadır. Bu nedenle, kimyasal oksijen talebi, suyu organik maddeler ve azalan anorganik maddeler açısından ne kadar kirli olduğunu ölçmek için önemli bir göstergedir. Belirli koşullar altında oksidanlar (genellikle potasyum kromat veya potasyum permanganat) tarafından oksidasyona uğrayabilecek ve ayrıştırılabilecek su içindeki maddelerin toplam miktarını yansıtmaktadır, yani bu maddelerin oksijen tüketim düzeyini gösterir.

1. Organik maddeler: Organik madde, kanalizasyondaki KOD'un ana kaynaklarından biridir ve proteinler, karbonhidratlar ve yağlar gibi biyolojik olarak bozunabilir organik maddeleri içerir. Bu organik maddeler, mikroorganizmaların etkisiyle karbon dioksit ve suya ayrıştırılabilir.

2. Fenolik maddeler: Fenolik bileşikler, bazı endüstri süreçlerinde atık suyu kirlilik olarak kullanılır. Su ortamına ciddi bir etki yapabilir ve KOD içeriğini artırabilir.

3. Alkolik maddeler: Etanol ve metanol gibi alkolik bileşikler, bazı endüstri atık sularında KOD'un yaygın kaynaklarıdır.

4. Şekerli maddeler: Glikoz, fruktозe gibi şekerli bileşikler,某些 yiyecek işlemen sanayii ve biyo farmaseytik sanayii atık sularında yaygın bileşenlerdir ve aynı zamanda KOD içeriğini artırır.

5. Yağ ve yağı: Endüstriyel üretim sırasında salınan yağ ve yağ içeren atık su da KOD konsantrasyonunun artmasına neden olacaktır.

6. Ammonia azot: Ammonia azotu, kimyasal oksijen talebi (COD) belirlemesini doğrudan etkilemesek de, atık su işleme sürecinde ammonia azotunun oksidasyonu da oksijeni tüketerek COD değerini dolaylı olarak etkiler.

Ayrıca, COD'un sadece su içindeki organik maddelere tepki gösterdiğini değil, aynı zamanda su içindeki sulfit gibi indirgenme özelliklerine sahip bazı başka inorganik maddeleri de temsil ettiğini unutmak gerekmez, örneğin sülfür bileşikleri, ferroz ionlar, sodyum sülfitti vs. Bu nedenle, kanalizasyon suyu işlerken, çeşitli kirleticilerin COD'ye yaptığı katkıları kapsamlı bir şekilde değerlendirmek ve COD değerini düşürmek için uygun tedbirleri almak gerekmektedir.

Organik maddenin COD'nun (Kimyasal Oksijen Talebi) ana kaynağıdır. Bunlar, kanalizasyondaki çeşitli organik maddeler, asılsız maddeler ve zor ayrışan maddeleri içerir. Kanalizasyondaki yüksek COD değeri, su ortamı için büyük bir tehdit oluşturabilir. COD'un tedariği ve izlenmesi, kirliliği önlemek ve kontrol etmek için alınan önlemlerden biridir. Bu nedenle, COD belirlemesi, atık su tedariği ve çevresel izlemede yaygın olarak kullanılan test yöntemlerinden biridir.

COD belirleme işlemi, analitik duyarlılık açısından yüksek olan ve uygulaması kolay bir prosesdir. COD belirleme, kimyasal reaktifler titretildiğinde oksidasyon ürünlerinin oluşmasıyla oluşan örnekteki renk değişikliğini, akımı veya diğer sinyalleri doğrudan gözlemleyerek tamamlanabilir. COD değeri standartları aştığında, çevresel kirliliğini önlemek için uygun tedbirler alınmalıdır. Kısacası, COD'nun ne anlama geldiğini anlamak, su ortamını koruma ve kirliliği kontrol etme süreçlerinde hayati bir rol oynar.

3. Yüksek COD'un etkisi.

‌COD (kimyasal oksijen talebi) su çekirdeği içindeki organik kirliliğin derecesini ölçmek için önemli bir göstergedir. Aşırı içerik nehrin su kalitesi üzerinde ciddi bir etkiye sahip olacaktır.‌

Kimyasal oksijen talebi (COD) ölçümü, belirli koşullar altında 1 litre su içindeki azaltıcı maddelerin (ana olarak organik madde) oksidasyon ve parçalanması sırasında tüketilen oksidan miktarına dayanır. Bu azaltıcı maddeler, ayrışma sürecinde büyük miktarda çözünmüş oksijen tüketirler, bu da su organizmalarının oksijen eksikliği yaşamasına neden olur ve bunun sonucunda normal büyüme ve hayatta kalma kapasitelerini etkiler; ciddi durumlarda geniş ölçekli ölümlere neden olabilir. Ayrıca, çözünmüş oksijenin azalması su kalitesinin bozulmasına hız kazandırır, organik maddelerin çürümelerini ve ayrışmasını teşvik eder ve amonyum azotu gibi daha fazla zehirli ve zararlı maddeler üretir, bu da su organizmaları ve su kalitesi üzerinde daha büyük zararlara neden olur. Uzun süreli yüksek konsantrasyonlu organik maddeler içeren atık suya maruz kalmak, insanoğluna ciddi zararlar verebilir, ör. bağırsak hastalıklarını veya deri problemlerini tetikleyebilir. Dolayısıyla, aşırı COD hem su organizmaları için bir tehdit oluşturur, hem de insan sağlığı için potansiyel bir risk taşır.

Su ortamını ve insan sağlığını korumak için, etkili önlemler alınarak COD'nin aşırı artması önlenmelidir ve kontrol edilmelidir. Bu, endüstriyel ve tarımsal faaliyetlerdeki organik maddenin salınımını azaltmak, atık su tedavisini ve izlemeyi güçlendirmek ve salınan suyun kalitesinin standartlara uymasını sağlamak suretiyle iyi bir su ekolojik ortamını korumaktır.

COD, su içindeki organik madde miktarının göstergesidir. COD ne kadar yüksekse, o kadar ciddi olarak su kaynağı organik maddelerle kirletilmiştir. Toksik organik maddeler su kaynaklarına girdiğinde, balıklar gibi su organizmalarına zarar vermekle kalmaz, aynı zamanda besin zincirinde birikerek insana ulaşabilir ve kronik zehirlenemeye neden olabilir. .

KOD, su kalitesi ve ekolojik ortam üzerine büyük bir etkisi vardır. Yüksek KOD içeriğine sahip organik kirlilikler nehir, göl ve barajlara girdiğinde, eğer zamanında tedavi edilmezlerse, birçok organik madde suyun dibindeki toprak tarafından emilebilir ve yıllarca birikimi yaşayabilir. Bu organizmalar, su içindeki çeşitli canlılara zarar verir ve birkaç yıl boyunca zehirli olmaya devam edebilir. Bu zehirli etki iki şekilde ortaya çıkar:

Bir yandan da, büyük miktarda su yaşam formlarının ölümüne neden olur, su kütlelerinin ekolojik dengesini bozar ve hatta tüm ırmak ekosistemini doğrudan tahrip edebilir.

Öte yandan, tokşinler balık ve karides gibi su organizmalarında yavaş yavaş birikmeye başlayacak. İnsanlar bu zehirli su organizmalarını tükettiklerinde, tokşinler insan vücutlarına girecek ve birçok yıl boyunca birikerek kanser, deformite ve gen mutasyonları gibi öngörülemez ciddi sonuçlara yol açabilir. Aynı şekilde, insanlar kirletilmiş suyu sulamada kullandıysa, bitkiler de etkilenecek ve insanlar yeme процессünde büyük miktarda zararlı maddeyi içine çekecek.

COD çok yüksek olduğunda, bu durum doğal su kalitesinin bozulmasına neden olacaktır. Nedeni, suyun kendini temizleme yeteneğinin bu organik maddelerin azaltılmasıyla ilgili olmasıdır. COD'nin azaltılması kesinlikle oksijen tüketimini gerektirir ve su içindeki yeniden oksijenleşme kapasitesi bu gereklilikleri karşılayamaz. DO doğrudan 0'a düşer ve ortam anaerob olur. Anaerob durumda, mikroorganizmaların anaerob işleme devam ederek parçalama işlemine devam eder ve su siyahlaşır ve kötü kokar (anaerob mikroorganizmalar siyah renkte görünür ve hidrojen sülfit gazı içerir).

4. COD'u Tedavi Etme Yöntemleri

İlk nokta

Fiziksel yöntem: Bu yöntem, fiziksel etkiyi kullanarak atık suyu içindeki asılsız maddeleri veya bulanıklığı ayırmak için kullanılır ve bu şekilde atık sudaki COD'u kaldırabilir. Yaygın yöntemler arasında çökelme havuzları, süzgeçler, filtreler, yağ yakalayıcıları, yağ-su ayırıcıları gibi ön işleme yöntemleriyle atık suyun parçacik maddelerindeki COD'un basitçe kaldırılması içindir.

İkinci nokta

Kimyasal yöntem: Atık su içindeki çözünmüş maddeleri veya koloid maddeleri kaldırmak için kimyasal reaksiyonları kullanır ve atık su içindeki KOD'u kaldırabilir. Yaygın yöntemler arasında nötralizasyon, biriktirme, oksidasyon-reduksiyon, katalitik oksidasyon, foto-katalitik oksidasyon, mikro-elektroliz, elektrolitik flokülasyon, yakma vb. bulunur.

Üçüncü nokta

Fiziksel ve kimyasal yöntem: Atık su içindeki çözünmüş maddeleri veya koloid maddeleri kaldırmak için fiziksel ve kimyasal reaksiyonları kullanır. Atık su içindeki KOD'u kaldırabilir. Yaygın yöntemler arasında ızgara, filtreleme, sentrifüj, ayıklama, filtreleme, yağ ayırma vb. bulunur.

Dördüncü nokta

Biyolojik tedavi yöntemi: Mikroorganizmaların metabolizmasını kullanarak atık su içindeki organik kirletici maddeleri ve organik olmayan mikrobiyal besinleri kararlı ve zararsız maddelere dönüştürür. Yaygın yöntemler arasında aktif çamurlar yöntemi, biyofilm yöntemi, anaerob biyolojik sindirim yöntemi, stabilizasyon gölleri ve sulak alan tedavisi vb. bulunur.

5. KOD analizi yöntemi.

Dikromat yöntemi

Kimyasal oksijen talebinin (KOT) belirlenmesi için standart yöntem, Çin standartı GB 11914 "Dikromat Metodu ile Su Kalitesinin Kimyasal Oksijen Talebi Belirleme" ve uluslararası standart ISO6060 "Su Kalitesinin Kimyasal Oksijen Talebi Belirleme" tarafından temsil edilir. Bu yöntem, yüksek oksidasyon oranı, iyi tekrarlanabilirlik, doğruluk ve güvenilirlik özelliklerine sahip olup, uluslararası toplum tarafından genellikle tanınan bir klasik standart yöntem haline gelmiştir.

Belirleme prensibi şu şekildedir: H2SO4 asidi ortamında, oksitan olarak potasyum dikromat kullanılır, katalizör olarak gümüş sülfat ve klorür iyonlarının maske edicisi olarak merkür sülfat kullanılır. Soyutlama reaksiyon sıvısının H2SO4 asitlik seviyesi 9 mol/L'dir. Soyutlama reaksiyon sıvısı kaynatılarak ısıtılır ve 148℃±2℃ kaynama noktası sıcaklığı soyutlama sıcaklığı olarak alınır. Reaksiyon su ile soğutulur ve 2 saat boyunca geri akım altında tutulur. Soyutlama sıvısı doğal olarak soğuttuktan sonra, su ile yaklaşık 140 ml'ye seyreltilir. Ferroklorür göstergesi olarak kullanılır ve kalan potasyum dikromat amonyum ferros sülfat çözeltisiyle titre edilir. Su numunesinin COD değeri, amonyum ferros sülfat çözeltisinin tükettigi miktar üzerine dayanarak hesaplanır. Kullanılan oksitan potasyum dikromattır ve oksijen kaynağı altı-değerli cromdur, bu nedenle bu yöntem dikromat metodu olarak adlandırılır.

Ancak, bu klasik standart yöntem hala eksiklikler taşıyor: geri dönüşüm cihazı büyük bir deney alanını kaplar, çok fazla su ve elektrik tüketir, büyük miktarda reaktif kullanır, işletilmesi zor ve büyük miktarlarda hızlı ölçümde bulunmakta güçlük çekiyor.

Potasyum permanganat yöntemi

COD, oksidan olarak potasyum permanganat kullanılarak ölçülmekte ve elde edilen sonuç potasyum permanganat indeksi olarak adlandırılır.

Spektrofotometri

Klasik standart yöntemlere göre, potasyum dikromat organik maddeleri oksidize eder ve altı-değerli crom, üç-değerli croma dönüşür. Su numunesinin COD değeri, altı-değerli crom veya üç-değerli cromun emilim değeri ile su numunesinin COD değeri arasındaki ilişkiyi belirleyerek hesaplanır. Yukarıdaki prensibe dayanarak, en temsilci yurtdışındaki yöntemler şunlardır: EPA.Yöntem 0410.4 "Otomatik Manuel Renkölçme", ASTM: D1252-2000 "Su kimyasal oksijen talebi belirlenmesi için Metod B – Sigara Sönmüş Spektrofotometri" ve ISO15705-2002 "Su Kalitesi Kimyasal Oksijen Talebi (COD) Belirleme için Küçük Sigara Sönmüş Boru Yöntemi". Ülkemizin birleşik yöntemi ise Devlet Çevre Koruma İdaresi'nin "Hızlı Sigara Katalitik Sönmüş Metodu (Spektrofotometri Dahil)".

Hızlı Sönmüş Yöntemi

Klasik standart yöntem 2 saatlik reflux metodudır. Analiz hızını artırmak için insanlar çeşitli hızlı analiz yöntemleri önermiştir. İki ana yöntem bulunmaktadır: birincisi, sindirim reaksiyon sisteminde oksidanın konsantrasyonunu artırma, sülfit asitlikliğini artırma, reaksiyon sıcaklığını yükseltme ve katalizörü artırarak reaksiyon hızını artırmaktır. Yerel yöntem GB/T14420-1993 "Boiler Su ve Soğutma Su Kimyasal Oksijen Talebi Belirleme Potasyum Dişromat Hızlı Metodu" ve Devlet Çevre Koruma İdaresi tarafından önerilen birleştirilmiş yöntemler olan "Kolometrik Yöntem" ve "Hızlı Kapalı Katalitik Sindirim Yöntemi (Fotoskopik Yöntem Dahil)" ile temsil edilir. Yabancı yöntem ise Alman standart yöntemi DIN38049 T.43 "Su'nun Kimyasal Oksijen Talebi Belirleme İçin Hızlı Yöntem" ile temsil edilir.

Klasik standart yöntemle karşılaştırıldığında, yukarıdaki yöntem, sindirim sistemindeki sülfit asitlik seviyesini 9,0 mg/L'den 10,2 mg/L'ye, reaksiyon sıcaklığını 150℃'den 165℃'e ve sindirim süresini 2 saatten 10~15 dakikaya kadar artırır. İkincisi, geleneksel ısı radyasyonu ile ısıtma yöntemini değiştirerek mikrodalga sindirim teknolojisi kullanılır ve bu da sindirim reaksiyon hızını artırmaya yardımcı olur. Mikrodalga fırınlarının çeşitli türleri ve farklı güçlerine bağlı olarak, en iyi sindirim etkisini elde etmek için birleştirilmiş güç ve süre test edilmesi zordur. Ayrıca, mikrodalga fırınlarının fiyatı da oldukça yüksektir ve tek bir standart yöntemi belirlemek zordur.

Lianhua Technology, 1982 yılında kimyasal oksijen talebi (COD) için hızlı bir spektrofotometrik yöntem geliştirdi ve "10 dakika erime, 20 dakika değer" yöntemiyle kanalizasyondaki COD'un hızlı belirlenmesini gerçekleştirdi. 1992'de bu araştırma ve geliştirme sonucu, dünya kimya alanına yeni bir katkı olarak Amerikan "CHEMICAL ABSTRACTS" dergisinde yer aldı. Bu yöntem, 2007 yılında Çin Halk Cumhuriyeti çevre koruma endüstrisinin test standardı oldu (HJ/T399-2007). Bu yöntem, 20 dakika içinde doğru bir COD değeri elde etmeyi başarıyla sağladı. İşletimi basit, kullanışlı ve hızlıdır, az miktarda reaktif gerektirir, deneyde oluşan kirliliği büyük ölçüde azaltır ve çeşitli maliyetleri düşürür. Bu yöntemin prensibi, su numunesine Lianhua Technology'nin COD reaktifini ekleyip 420 veya 610nm dalga boyunda 165 derecede 10 dakika eritmek, ardından 2 dakika soğutmak ve 2.5ml destil su eklemektir. COD sonucu, Lianhua Technology'nin COD hızlı belirleme aletiyle elde edilebilir.