Kimyoviy kislorodga bo'lgan ehtiyojni bilish

Kimyoviy kislorodga bo'lgan ehtiyojni bilish

1. COD ta'rifi.

COD (Kimyoviy kislorodga bo'lgan talab) - bu suv namunasi ma'lum bir sharoitda ma'lum bir kuchli oksidlovchi bilan ishlov berilganda iste'mol qilinadigan oksidlovchi miqdori. Bu suvdagi kamaytiruvchi moddalar miqdori ko'rsatkichidir. Suvdagi kamaytiruvchi moddalar turli organik moddalar, nitritlar, sulfidlar, qora tuzlari va boshqalarni o'z ichiga oladi, ammo asosiy moddalar organik moddalardir. Shuning uchun, kimyoviy kislorod talabi (COD) ko'pincha suvdagi organik moddalar miqdorini o'lchash uchun ko'rsatkich sifatida ishlatiladi. Kimyoviy kislorodga bo'lgan talab qanchalik katta bo'lsa, organik moddalar bilan suvning ifloslanishi shunchalik jiddiy bo'ladi. Kimyoviy kislorodga bo'lgan ehtiyojni aniqlash (COD) suv namunalarida kamaytiruvchi moddalarni aniqlash va aniqlash usuli bilan o'zgaradi. Eng ko'p ishlatiladigan usullar - kislotali kaliy permanganat (KMnO4) oksidlanish usuli va kaliy dikromat (K2Cr2O7) oksidlanish usuli. Kaliy permanganat oksidlanish usuli past oksidlanish tezligiga ega, lekin nisbatan sodda va suv namunalaridagi organik tarkibning nisbiy qiymatini aniqlashda ishlatilishi mumkin. Kaliy dikromat oksidlanish usuli yuqori oksidlanish tezligiga va yaxshi tekrarlanabilirliğe ega va suv namunalarida organik moddalarning umumiy miqdorini aniqlash uchun javob beradi. Organik moddalar sanoat suv tizimlari uchun juda zararli. Ayniqsa, kimyoviy kislorodga bo'lgan ehtiyoj suvdagi noorganik kamaytiruvchi moddalarni ham o'z ichiga oladi. Odatda, chiqindi suvlardagi organik moddalar miqdori noorganik moddalar miqdoridan ancha katta bo'lganligi sababli, kimyoviy kislorodga bo'lgan talab odatda chiqindi suvlardagi organik moddalarning umumiy miqdorini ifodalash uchun ishlatiladi. O'lchash sharoitida suvda azotsiz organik moddalar kaliy permanganat bilan osongina oksidlanadi, azotni o'z ichiga olgan organik moddalarni parchalash ancha qiyin. Shuning uchun, kislorodga bo'lgan talab tabiiy suvni yoki oson oksidlanadigan organik moddalarni o'z ichiga olgan umumiy chiqindi suvlarni aniqlash uchun javob beradi, murakkab tarkibiy qismlarga ega organik sanoat chiqindilari ko'pincha kimyoviy kislorodga bo'lgan ehtiyoj uchun o'lchanadi.

Ko'p miqdorda organik moddalarni o'z ichiga olgan suv tuzni tozalash tizimidan, ayniqsa anyon almashinuv qatronlaridan o'tib ketganda ion almashinuv qatronlarini ifloslantiradi, bu qatronning almashinuv salohiyatini kamaytiradi. Organik moddalar oldindan davolanishdan (koagulasyon, tushuntirish va filtrlash) so'ng qariyb 50% ga kamayishi mumkin, lekin uni tuzsizlantirish tizimida chiqarib bo'lmaydi, shuning uchun u ko'pincha qozon suvining pH qiymatini kamaytirish uchun besleme suvi orqali qozonga keltiriladi. Ba'zida organik moddalar bug 'tizimiga va kondensatga olib kelishi mumkin, bu pH pasayishiga va tizimning korroziyasiga olib keladi. Aylanuvchi suv tizimida yuqori organik moddalar miqdori mikroblarning ko'payishiga yordam beradi. Shuning uchun, sho'rsizlantirish, qozon suvi yoki aylanma suv tizimi uchun bo'lsin, COD qanchalik past bo'lsa, yaxshiroq, lekin yagona chegara indeksi yo'q. COD (KMnO4 usuli) aylanuvchi sovutish suvi tizimida 5mg / L dan katta bo'lsa, suv sifati yomonlasha boshladi.

Ichimlik suvi standartida I va II sinf suvning kimyoviy kislorodga bo'lgan talabi (COD) ≤15mg / L, III sinfdagi suvning kimyoviy kislorodga bo'lgan talabi (COD) ≤20mg / L, IV sinf suvning kimyoviy kislorodga bo'lgan talabi (COD) ≤30mg / L va V sinfidagi suvning kimyoviy kislorodga bo'lgan talabi (COD) ≤40mg / L. COD qiymati qanchalik katta bo'lsa, suv havzasining ifloslanishi shunchalik jiddiy bo'ladi.

2. COD qanday ishlab chiqariladi?

COD (kimyoviy kislorodga bo'lgan talab) asosan kuchli oksidantlar, ayniqsa organik moddalar bilan oksidlanishi mumkin bo'lgan suv namunasidagi moddalardan olinadi. Ushbu organik moddalar oqova suvlarda va ifloslangan suvlarda, shu jumladan, shakar, yog'lar va yog'lar, ammiak azoti va boshqalar bilan cheklanmagan holda keng mavjud. Ushbu moddalarning oksidlanishi suvda erigan kislorodni iste'mol qiladi va shu bilan kimyoviy kislorodga bo'lgan talabni oshiradi. Xususan:

1. Shakar moddalari: glyukoza, fruktoza va boshqalar odatda oziq-ovqat sanoati va biofarmatsevtika sanoatining chiqindi suvlarida uchraydi va ular COD tarkibini oshiradi.

2. Yog'lar va yog'lar: Sanoat ishlab chiqarish paytida chiqarilgan yog'lar va yog'larni o'z ichiga olgan chiqindi suvlar ham COD konsentratsiyasining oshishiga olib keladi.

3. Ammiak azot: COD ni aniqlashga to'g'ridan-to'g'ri ta'sir qilmasa ham, ammiak azotining oksidlanishi ham chiqindi suvlarni tozalash paytida kislorodni iste'mol qiladi va COD qiymatiga bilvosita ta'sir qiladi.

Bundan tashqari, kanalizatsiya moddasida COD ishlab chiqaradigan ko'plab moddalar mavjud, shu jumladan biologik parchalanadigan organik moddalar, sanoat organik ifloslantiruvchi moddalar, noorganik moddalarni kamaytirish, biologik jihatdan parchalanishi qiyin bo'lgan ba'zi organik moddalar va mikrob metabolitlari. Ushbu moddalarning oksidlanishi suvda erigan kislorodni iste'mol qiladi va natijada COD hosil bo'ladi. Shuning uchun kimyoviy kislorodga bo'lgan talab organik moddalarning ifloslanish darajasini o'lchash va suvdagi noorganik moddalarni kamaytirish uchun muhim ko'rsatkichdir. Suvda oksidlovchilar (odatda kaliy dikromat yoki kaliy permanganat) tomonidan oksidlanishi va parchalanishi mumkin bo'lgan moddalarning umumiy miqdori, ya'ni bu moddalar kislorodni iste'mol qilish darajasini aks ettiradi.

1. Organik moddalar: Organik moddalar kanalizatsiya KOMning asosiy manbalaridan biri hisoblanadi, shu jumladan oqsillar, uglevodlar va yog'lar kabi biologik parchalanadigan organik moddalar. Ushbu organik moddalar mikroorganizmlarning ta'siri ostida karbonat angidrid va suvga ajralishi mumkin.

2. Fenolik moddalar: Fenolik birikmalar ko'pincha ba'zi sanoat jarayonlarida chiqindi suvlarda ifloslantiruvchi moddalar sifatida ishlatiladi. Ular suv muhitiga jiddiy ta'sir ko'rsatishi va COD tarkibini oshirishi mumkin.

3. Spirtli moddalar: Etanol va metanol kabi alkogolli birikmalar ba'zi bir sanoat chiqindi suvlarida CODning keng tarqalgan manbalaridir.

4. Shakar moddalari: Glyukoza, fruktoza va boshqalar kabi shakar birikmalari ba'zi oziq-ovqat sanoati va biofarmatsevtika sanoatining chiqindi suvlarida keng tarqalgan tarkibiy qismlardir va ular COD tarkibini oshiradi.

5. Yog 'va yog': Sanoat ishlab chiqarish paytida chiqarilgan yog 'va yog 'o'z ichiga olgan chiqindi suvlar ham COD konsentratsiyasining oshishiga olib keladi.

6. Ammiak azoti: Ammiak azoti COD ni aniqlashga to'g'ridan-to'g'ri ta'sir qilmasa ham, ammiak azotining oksidlanishi chiqindi suvlarni tozalash jarayonida kislorodni iste'mol qiladi va COD qiymatiga bilvosita ta'sir qiladi.

Bundan tashqari, COD nafaqat suvdagi organik moddalarga reaksiyaga kirishadi, balki suvda kamaytiruvchi xususiyatlarga ega bo'lgan noorganik moddalarni, masalan, sulfid, qora ionlar, natriy sulfit va boshqalarni ifodalaydi. Shuning uchun, kanalizatsiyani tozalashda turli xil ifloslantiruvchi moddalarning CODga qo'shgan hissasini har tomonlama ko'rib chiqish va COD qiymatini kamaytirish uchun tegishli tozalash choralarini ko'rish kerak.

Organik moddalar CODning asosiy manbai hisoblanadi. Ular orasida turli organik moddalar, to'xtatilgan moddalar va kanalizatsiyada parchalanishi qiyin bo'lgan moddalar mavjud. Kanalizatsiya suvlaridagi yuqori COD miqdori suv atrof-muhitiga katta xavf tug'diradi. COD'ni davolash va monitoring qilish ifloslanishni oldini olish va nazorat qilish bo'yicha muhim choralardan biridir. Shu sababli, COD'ni aniqlash kanalizatsiya tozalash va atrof-muhitni monitoring qilishda tez-tez ishlatiladigan sinov usullaridan biridir.

CODni aniqlash yuqori analitik sezgirlikka ega bo'lgan oson ishlaydigan jarayondir. CODni aniqlash kimyoviy reagent oksidlanish mahsulotlarini ishlab chiqarish uchun titrlangandan keyin namunaning rang o'zgarishini yoki oqim yoki boshqa signallarni to'g'ridan-to'g'ri kuzatish orqali yakunlanishi mumkin. COD qiymati standartdan oshib ketganda, atrof-muhitning ifloslanishini oldini olish uchun tegishli davolanishni amalga oshirish kerak. Muxtasar qilib aytganda, COD nimani anglatishini tushunish suv muhitini himoya qilish va ifloslanishni nazorat qilishda muhim rol o'ynaydi.

 

3. Yuqori CODning ta'siri.

‌COD (kimyoviy kislorodga bo'lgan talab) suv havzalaridagi organik ifloslanish darajasini o'lchash uchun muhim ko'rsatkichdir. Haddan tashqari tarkib daryo suvining sifatiga jiddiy ta'sir qiladi.‌

CODni o'lchash ma'lum shartlarda 1 litr suvda kamaytirish moddalari (asosan organik moddalar) oksidlanish va parchalanish paytida iste'mol qilingan oksidlovchi miqdoriga asoslanadi. Ushbu kamaytiruvchi moddalar parchalanish jarayonida katta miqdordagi erigan kislorodni iste'mol qiladi, bu esa suvda yashovchi organizmlarning kislorod etishmasligiga olib keladi, bu esa o'z navbatida ularning normal o'sishiga va omon qolishiga ta'sir qiladi va og'ir holatlarda ko'plab o'limga olib kelishi mumkin. Bundan tashqari, erigan kislorodning kamayishi suv sifatining yomonlashishini tezlashtiradi, organik moddalarning buzilishi va parchalanishiga olib keladi va ammiak azot kabi ko'proq toksik va zararli moddalarni ishlab chiqaradi, bu esa suvda yashovchi organizmlarga va suv sifatiga ko'proq zarar etkazadi. Organik moddalarning yuqori konsentratsiyasini o'z ichiga olgan kanalizatsiya suvlariga uzoq muddatli ta'sir qilish inson salomatligiga jiddiy zarar etkazishi mumkin, masalan, oshqozon-ichak kasalliklari, teri kasalliklari va boshqalar. Shu sababli, haddan tashqari COD nafaqat suvda yashovchi organizmlar uchun xavf tug'diradi, balki inson salomatligi uchun xavf tug'diradi.

Suv, atrof-muhit va inson salomatligini himoya qilish uchun ortiqcha CODning oldini olish va nazorat qilish uchun samarali choralar ko'rish kerak. Bunga sanoat va qishloq xo'jaligi faoliyatida organik moddalar oqimini kamaytirish, shuningdek, chiqindi suv sifati standartlarga javob berishini ta'minlash uchun oqova suvlarni tozalash va monitoring qilishni kuchaytirish kiradi.

COD - bu suvdagi organik moddalar tarkibining ko'rsatkichi. COD qanchalik baland bo'lsa, suv havzasi organik moddalar bilan ifloslangan. Toksik organik moddalar suv tanasiga kirganda, u nafaqat baliq kabi suv havzasidagi organizmlarga zarar etkazmaydi, balki oziq-ovqat zanjirida boyitiladi va inson tanasiga kirib, surunkali zaharlanishni keltirib chiqaradi. .

COD suv sifati va ekologik atrof-muhitga katta ta'sir ko'rsatadi. COD tarkibi yuqori bo'lgan organik ifloslantiruvchi moddalar daryolar, ko'llar va suv omborlariga kirgandan so'ng, agar ular o'z vaqtida ishlov berilmasa, ko'plab organik moddalar suvning tubidagi tuproq tomonidan adsorbatsiya qilinishi va ko'p yillar davomida to'planishi mumkin. Ushbu organizmlar suvda turli organizmlarga zarar etkazadi va bir necha yillar davomida toksik bo'lib qolishi mumkin. Ushbu toksik ta'sirning ikkita ta'siri bor:

Bir tomondan, bu ko'plab suvli organizmlarning nobud bo'lishiga olib keladi, suv havzasidagi ekologik muvozanatni yo'q qiladi va hatto to'g'ridan-to'g'ri daryo ekotizimini yo'q qiladi.

Boshqa tomondan, toksinlar asta-sekin baliq va qisqichbaqalar kabi sucul organizmlarda to'planadi. Odamlar ushbu toksik suv organizmlarini iste'mol qilgandan so'ng, toksinlar inson tanasiga kiradi va ko'p yillar davomida to'planib, saraton kasalligi, deformatsiyalar va gen mutatsiyalari kabi kutilmagan jiddiy oqibatlarga olib keladi. Xuddi shu tarzda, agar odamlar sug'orish uchun ifloslangan suvdan foydalansalar, ekinlar ham ta'sir ko'rsatadi va odamlar ovqatlanish jarayonida ko'p miqdordagi zararli moddalarni nafas olishadi.

COD juda yuqori bo'lsa, bu tabiiy suv sifatining yomonlashishiga olib keladi. Buning sababi shundaki, suvning o'z-o'zini tozalanishi bu organik moddalarning buzilishini talab qiladi. CODning degradatsiyasi shubhasiz kislorod iste'molini talab qiladi va suvda qayta oksigenlash hajmi talablarga javob bermaydi. DO to'g'ridan-to'g'ri 0 ga tushadi va anaerob bo'ladi. Anaerob holatda u parchalanishda davom etadi (mikroorganizmlarni anaerobik davolash) va suv qora va hidli bo'ladi (anaerob mikroorganizmlar juda qora ko'rinadi va vodorod sulfid gazini o'z ichiga oladi).

 

4. KOMni davolash usullari

Birinchi nuqta

Fizik usul: U chiqindi suvlardagi COD'ni olib tashlashi mumkin bo'lgan chiqindi suvlardagi to'xtatilgan moddalarni yoki loyqalikni ajratish uchun jismoniy harakatlardan foydalanadi. Umumiy usullar kanalizatsiya tanklari, filtr panjaralari, filtrlar, yog 'tuzoqlari, neft-suv separatorlari va boshqalar orqali kanalizatsiya suvlarini oldindan tozalashni o'z ichiga oladi.

Ikkinchi nuqta

Kimyoviy usul: Chiqindi suvlarda erigan moddalarni yoki kolloid moddalarni olib tashlash uchun kimyoviy reaktsiyalardan foydalanadi va chiqindi suvlarda COD'ni olib tashlashi mumkin. Umumiy usullar orasida neytralizatsiya, yog'ingarchilik, oksidlanish-kamayish, katalitik oksidlanish, fotokatalitik oksidlanish, mikroelektroliz, elektrolitik flokulyatsiya, yondirish va boshqalar mavjud.

Uchinchi nuqta

Fizikaviy va kimyoviy usul: Atık suvlarda erigan moddalarni yoki kolloid moddalarni olib tashlash uchun fizikaviy va kimyoviy reaktsiyalardan foydalanadi. U chiqindi suvlarda CODni olib tashlashi mumkin. Umumiy usullar grid, filtratsiya, santrifüj, tushuntirish, filtratsiya, yog'ni ajratish va boshqalarni o'z ichiga oladi.

To'rtinchi nuqta

Biologik davolash usuli: Bu barqaror va zararsiz moddalarga chiqindi suvlarda organik ifloslantiruvchi va noorganik mikrob oziq moddalar aylantirish uchun mikrob metabolizmini foydalanadi. Umumiy usullar orasida faollashtirilgan loy usuli, biofilm usuli, anaerobik biologik hazm qilish usuli, barqarorlashtirish suv havzasi va sersuv joylarni tozalash va boshqalar kiradi.

5. COD tahlil usuli.

Dichromat usuli

Kimyoviy kislorodga bo'lgan ehtiyojni aniqlashning standart uslubi Xitoyning GB 11914 "Dikromat usuli bilan suv sifatining kimyoviy kislorodga bo'lgan ehtiyojini aniqlash" va "Suv sifatining kimyoviy kislorodga bo'lgan ehtiyojini aniqlash" xalqaro standarti ISO6060 taqdim etadi. Ushbu usul yuqori oksidlanish tezligiga, yaxshi takrorlanishiga, aniqligiga va ishonchliligiga ega va umuman xalqaro hamjamiyat tomonidan tan olingan klassik standart usul bo'ldi.

Aniqlash printsipi: sulfat kislota kislotasi muhitida kaliy dikromat oksidant sifatida ishlatiladi, kumush sulfat katalizator sifatida ishlatiladi va merkurik sulfat xlorid ionlari uchun maskeleme agenti sifatida ishlatiladi. Ovqat hazm qilish reaktsiyasi suyuqligining sulfat kislota kislotasi 9 mol / L dir. Ovqat hazm qilish reaktsiyasi suyuqligi qaynatish uchun isitiladi va 148 ° C ± 2 ° C qaynoq harorat hazm qilish harorati hisoblanadi. reaksiya suv bilan soviydi va 2 soat davomida refleks bo'ladi. Oshqozon suyuqligi tabiiy ravishda sovutilgach, suv bilan taxminan 140ml gacha suyultiriladi. Ferroxlorin indikator sifatida ishlatiladi, qolgan kaliy dikromat esa ammoniy temir sulfat eritmasi bilan titrlanadi. Suv namunasining COD qiymati ammoniy temir sulfat eritmasi iste'moli asosida hisoblanadi. Ishlatiladigan oksidant kaliy dikromat hisoblanadi va oksidlovchi modda olti valentli xromdir, shuning uchun u dikromat usuli deb ataladi.

Biroq, bu klassik standart uslub hali kamchiliklarga ega: oqim qurilmasi katta eksperimental maydonni egallaydi, ko'p miqdorda suv va elektr energiyasini iste'mol qiladi, ko'p miqdordagi reagentlarni ishlatadi, ishlashi noqulay va ko'p miqdorda tezda o'lchash qiyin.

Kaliy permanganat usuli

COD oksidlovchi sifatida kaliy permanganat yordamida o'lchanadi va o'lchanadigan natija kaliy permanganat indeksi deb ataladi.

Spektrofotometriya

klassik standart usuli asosida, kaliy dikromat organik moddani oksidlaydi, va olti valentli xrom uch valentli xrom hosil qiladi. Suv namunasining COD qiymati olti valentli xrom yoki uch valentli kromning absorbans qiymati bilan suv namunasining COD qiymati o'rtasida bog'liqlik o'rnatish orqali aniqlanadi. Yuqoridagi printsipdan foydalangan holda, chet elda eng vakili usullar EPA hisoblanadi. 0410.4 usuli "Avtomatik qo'lda kolorimetri", ASTM: D1252-2000 "Suv-muhrlangan hazm qilish spektrofotometrisi kimyoviy kislorod ehtiyojini aniqlash uchun B usuli" va ISO15705-2002 "Suv sifati kimyoviy kislorod talab (COD) aniqlash uchun kichik muhrlangan naycha usuli". mening mamlakatimning yagona usuli Atrof-muhitni muhofaza qilish davlat boshqarmasining "Tez muhrlangan katalitik hazm qilish usuli (spektrofotometriyani o'z ichiga olgan)".

Tez hazm qilish usuli

Klassik standart usul 2 soat oqim usuli hisoblanadi. Tahlil tezligini oshirish uchun odamlar turli xil tezkor tahlil usullarini taklif qilishdi. Ikkita asosiy usul mavjud: ulardan biri hazm qilish reaktsiya tizimida oksidlovchi kontsentratsiyasini oshirish, sulfat kislotasining kislotaligini oshirish, reaksiya haroratini oshirish va reaktsiya tezligini oshirish uchun katalizatorni oshirishdir. Mahalliy usul GB / T14420-1993 "Qozon suvi va sovutish suvi kimyoviy kislorod ehtiyojini aniqlash kaliy dikromat tezkor usulini tahlil qilish" va Atrof-muhitni muhofaza qilish Davlat boshqarmasi tomonidan tavsiya etilgan "kulometrik usul" va "Tez yopiq katalitik hazm qilish usuli (shu jumladan fotometrik usul)" tomonidan taqdim etiladi. Xorijiy usul nemis standarti DIN38049 T.43 "Suvning kislorodga kimyoviy ehtiyojini tezkor aniqlash usuli" bilan ifodalanadi.

Klassik standart usul bilan taqqoslaganda, yuqorida ko'rsatilgan usul hazm qilish tizimining sulfat kislota kislotasini 9,0 mg / L dan 10,2 mg / L gacha, reaktsiya harorati 150 ° C dan 165 ° C gacha, va ovqat hazm qilish vaqti 2 soatdan 10 min ~ 15 minutgacha. Ikkinchisi, termal nurlanish bilan isitish orqali an'anaviy hazm qilish usulini o'zgartirish va hazm qilish reaktsiyasi tezligini oshirish uchun mikroto'lqinli ovqat hazm qilish texnologiyasidan foydalanish. Mikroto'lqinli pechlar va turli xil kuchlar tufayli eng yaxshi hazm qilish ta'siriga erishish uchun yagona kuch va vaqtni sinab ko'rish qiyin. Mikroto'lqinli pechlarning narxi juda yuqori va yagona standart usulni shakllantirish qiyin.

Lianhua Technology 1982 yilda kimyoviy kislorodga bo'lgan ehtiyoj (COD) uchun tez hazm qilish spektrofotometrik usulini ishlab chiqdi, bu "10 daqiqa hazm qilish, 20 daqiqa qiymati" usuli bilan kanalizatsiya COD tez aniqlashga erishdi. 1992 yilda ushbu tadqiqot va ishlab chiqish natijasi dunyoning kimyo sohasiga yangi hissa sifatida Amerikaning "CHEMICAL ABSTRACTS" ga kiritildi. Bu usul 2007 yilda Xitoy Xalq Respublikasi atrof-muhitni muhofaza qilish sanoati sinov standarti bo'ldi (HJ / T399-2007). Ushbu usul 20 daqiqa ichida aniq COD qiymatiga erishdi. Oson, qulay va tezkor, oz miqdordagi reagentlarni talab qiladi, eksperimentda hosil bo'lgan ifloslanishni sezilarli darajada kamaytiradi va turli xarajatlarni kamaytiradi. Ushbu usulning printsipi Lianhua Texnologiyasining COD reagenti bilan qo'shilgan suv namunasini 165 daraja 10 daqiqa davomida 420 yoki 610nm to'lqin uzunligida hazm qilish, so'ngra 2 daqiqa davomida sovutish va keyin 2,5ml distillangan suv qo'shishdir. COD natijasini Lianhua Technology kompaniyasining COD tezkor aniqlash vositasi yordamida olish mumkin.