Kiến thức về nhu cầu oxy sinh hóa của nước

Kiến thức về nhu cầu oxy sinh hóa của nước

1. Định nghĩa HĐQT.

Nhu cầu oxy sinh hóa (thường được gọi là BOD) đề cập đến lượng oxy hòa tan tiêu thụ trong phản ứng sinh hóa của vi sinh vật phân hủy chất hữu cơ phân hủy sinh học trong nước trong một số điều kiện nhất định. Nó được biểu thị bằng mg / L hoặc tỷ lệ phần trăm, ppm. Đây là một chỉ số toàn diện phản ánh hàm lượng các chất ô nhiễm hữu cơ trong nước. Nếu thời gian oxy hóa sinh học là năm ngày, nó được gọi là nhu cầu oxy sinh hóa năm ngày (BOD5), và có BOD10 và BOD20 tương ứng.

Việc phân hủy chất hữu cơ trong nước được thực hiện theo hai giai đoạn. Giai đoạn đầu tiên là giai đoạn oxy hóa carbon, và giai đoạn thứ hai là giai đoạn nitrat hóa. Lượng oxy hóa tiêu thụ trong giai đoạn oxy hóa carbon được gọi là nhu cầu oxy sinh hóa cacbon hóa (CBOD).

Vi sinh vật cần tiêu thụ oxy khi phân hủy các hợp chất hữu cơ trong nước. Nếu oxy hòa tan trong nước không đủ để cung cấp nhu cầu của vi sinh vật, cơ thể nước ở trạng thái ô nhiễm. Do đó, BOD là chỉ số quan trọng gián tiếp chỉ ra mức độ ô nhiễm hữu cơ trong nước. Thông qua việc xác định BOD, chúng ta có thể hiểu được khả năng phân hủy sinh học của nước thải và khả năng tự làm sạch của các vùng nước. Giá trị càng cao, càng có nhiều chất ô nhiễm hữu cơ trong nước và ô nhiễm càng nghiêm trọng.

Nói chung, quá trình thoái hóa chất hữu cơ dưới sự trao đổi chất của vi sinh vật có thể được chia thành hai giai đoạn. Giai đoạn đầu tiên là quá trình chất hữu cơ được chuyển đổi thành CO2, NH3 và H2O. Giai đoạn thứ hai là quá trình nitrat hóa NH3 tiếp tục chuyển đổi thành nitrit và nitrat. Vì NH3 đã là một chất vô cơ, nhu cầu oxy sinh hóa của nước thải thường chỉ đề cập đến lượng oxy cần thiết cho chất hữu cơ trong giai đoạn phản ứng sinh hóa. Sự phân hủy chất hữu cơ của vi sinh vật có liên quan đến nhiệt độ và 20 ° C thường được sử dụng làm nhiệt độ tiêu chuẩn để đo nhu cầu oxy sinh hóa. Trong điều kiện đo đủ oxy và khuấy liên tục, thường mất 20 ngày để chất hữu cơ cơ bản hoàn thành quá trình phân hủy oxy hóa giai đoạn, khoảng 99% và giá trị BOD 20 ngày thường được coi là giá trị BOD hoàn chỉnh, tức là BOD20. Tuy nhiên, 20 ngày là khó đạt được trong công việc thực tế. Do đó, thời gian tiêu chuẩn được quy định, thường là 5 ngày, được gọi là nhu cầu oxy sinh hóa 5 ngày, được ghi nhận là BOD5. BOD5 chiếm khoảng 70% BOD20.

Điểm khác biệt giữa HĐQT và COD là BOD là nhu cầu oxy sinh hóa; COD là nhu cầu oxy hóa học, đề cập đến lượng của tất cả các chất ô nhiễm (bao gồm cả các chất hữu cơ và vô cơ) trong nước có thể bị oxy hóa bởi các chất oxy hóa mạnh trong một số điều kiện nhất định, được biểu thị bằng mg / L oxy cần thiết cho quá trình oxy hóa. Nó có thể phản ánh mức độ ô nhiễm nước bằng cách giảm các chất. Nói chung, COD của nước thải lớn hơn BOD. Điều này là do trước đây bị oxy hóa triệt để hơn. Ngoại trừ một vài hợp chất hữu cơ dễ bay hơi, các hợp chất hữu cơ thơm và một vài ankan, chúng thường có thể bị oxy hóa, và cũng có một phần lượng chất vô cơ; trong khi BOD chỉ đề cập đến các chất hữu cơ có thể bị vi sinh vật phân hủy trực tiếp, và dễ dàng bị can thiệp bởi các chất độc hại và vi khuẩn trong nước. Tỷ lệ nhu cầu oxy sinh hóa so với nhu cầu oxy hóa học có thể cho biết có bao nhiêu chất ô nhiễm hữu cơ trong nước khó phân hủy đối với vi sinh vật. Các chất ô nhiễm hữu cơ khó phân hủy vi sinh vật có hại hơn cho môi trường.

BOD5 của một con sông nói chung không vượt quá 2mg / L. Nếu nó cao hơn 10mg / L, nó sẽ phát ra mùi hôi. Tiêu chuẩn xả nước thải toàn diện của nước ta quy định tại đầu ra của nhà máy, nồng độ cho phép của tiêu chuẩn thứ cấp BOD của nước thải là 60mg/L, BOD nước mặt không được vượt quá 4mg/L.

Phương pháp thử nghiệm truyền thống cho BOD5 là phương pháp pha loãng cấy ghép. Phương pháp cụ thể là nuôi cấy trong 5 ngày ở 20±1°C, và đo oxy hòa tan của mẫu trước và sau khi nuôi cấy tương ứng. Sự khác biệt giữa hai loại này là nhu cầu oxy sinh hóa trong 5 ngày. Đây là phương pháp hiện đang được sử dụng rộng rãi.

Máy phân tích nhu cầu oxy sinh hóa (BOD) do Lianhua Technology cung cấp được thiết kế dựa trên nguyên lý đo của phương pháp chênh lệch áp suất. Thiết bị mô phỏng quá trình phân hủy sinh học của chất hữu cơ trong tự nhiên: oxy trong không khí phía trên chai thử liên tục bổ sung oxy hòa tan tiêu thụ trong nước, CO2 được tạo ra trong quá trình phân hủy chất hữu cơ được hấp thụ bởi natri hydroxit trong nắp niêm phong và cảm biến áp suất theo dõi sự thay đổi áp suất oxy trong chai thử bất cứ lúc nào. Một mối tương quan được thiết lập giữa BOD nhu cầu oxy sinh hóa (tức là lượng oxy tiêu thụ trong chai thử) và áp suất khí, và sau đó giá trị BOD nhu cầu oxy sinh hóa được hiển thị trực tiếp.

Phương pháp cấy pha loãng truyền thống rất cồng kềnh và tốn thời gian, và cần có một người tận tâm để giám sát trong quá trình nuôi cấy năm ngày. Trong khi đó, máy phân tích BOD của Lianhua Technology rất dễ vận hành và thuận tiện để kiểm tra. Khi đạt đến thời gian nuôi cấy đã đặt (chẳng hạn như 5 ngày, 7 ngày hoặc 30 ngày), hệ thống thử nghiệm sẽ tự động tắt và lưu trữ kết quả đo. Nó có thể làm 6 hoặc 12 mẫu nước cùng một lúc, và không cần người đặc biệt để xem trong quá trình thử nghiệm. Và nó nhanh hơn phương pháp pha loãng. Giữ chai ở trạng thái khuấy liên tục có thể cung cấp thêm oxy cho mẫu nước và cho phép vi khuẩn tiếp xúc nhiều hơn với chất hữu cơ. Bằng cách đẩy nhanh quá trình hô hấp và tiêu thụ oxy, kết quả có thể thu được nhanh hơn. Kết quả đo tương đương với phương pháp nuôi cấy pha loãng có thể thu được trong vòng 2 đến 3 ngày. Những kết quả đo này có thể được sử dụng để kiểm soát quá trình.

 

2. HĐQT được sản xuất như thế nào

BOD chủ yếu đến từ chất hữu cơ phân hủy sinh học trong nước.‌

Nhu cầu oxy sinh hóa (BOD) đề cập đến lượng oxy hòa tan tiêu thụ trong quá trình phản ứng sinh hóa của vi sinh vật phân hủy chất hữu cơ phân hủy sinh học trong nước trong một số điều kiện nhất định. Những chất hữu cơ này có thể là phân người và động vật, thực phẩm và chất thải công nghiệp, v.v. Chúng bị phân hủy trong nước do tác động của vi sinh vật, do đó tiêu thụ oxy hòa tan trong nước. BOD thường được đo bằng miligam trên lít hoặc biểu thị bằng tỷ lệ phần trăm hoặc ppm. Đây là một chỉ số chất lượng nước quan trọng được sử dụng để đánh giá mức độ ô nhiễm hữu cơ trong các vùng nước. Hầu hết các chất ô nhiễm trong nước thải là chất hữu cơ, bao gồm hàng chục triệu loài được biết đến và vô số loài chưa biết. BOD và một chỉ số khác, nhu cầu oxy hóa học (COD), được sử dụng cùng nhau để đánh giá tình trạng ô nhiễm của các vùng nước. BOD tập trung vào việc đo lượng chất hữu cơ có thể bị phân hủy bởi vi sinh vật, trong khi COD bao gồm quá trình oxy hóa tất cả các dạng chất hữu cơ và vô cơ. Tóm lại, BOD chủ yếu đến từ chất hữu cơ phân hủy sinh học trong nước. Các chất hữu cơ này bị phân hủy trong nước bởi các vi sinh vật, do đó ảnh hưởng đến khả năng tự thanh lọc và cân bằng sinh thái của các vùng nước. Nhu cầu oxy sinh hóa là một thông số ô nhiễm chất lượng nước quan trọng. Trong nước thải, nước thải từ các nhà máy xử lý nước thải và nước bị ô nhiễm, lượng oxy cần thiết cho vi sinh vật phát triển và sinh sản bằng chất hữu cơ tương đương với chất hữu cơ có thể phân hủy (vi sinh vật sử dụng được). Các chất ô nhiễm trong nước mặt tiêu thụ oxy hòa tan trong quá trình oxy hóa qua trung gian vi sinh vật. Lượng oxy hòa tan tiêu thụ được gọi là nhu cầu oxy sinh hóa, phản ánh gián tiếp lượng chất hữu cơ phân hủy sinh học trong nước. Nó chỉ ra tổng lượng oxy hòa tan tiêu thụ trong nước khi chất hữu cơ trong nước bị oxy hóa và phân hủy bởi tác động sinh hóa của vi sinh vật để làm cho nó vô cơ hoặc khí. Giá trị càng cao, càng có nhiều chất ô nhiễm hữu cơ trong nước và ô nhiễm càng nghiêm trọng. Hydrocarbon, protein, dầu, lignin, vv tồn tại ở trạng thái lơ lửng hoặc hòa tan trong nước thải sinh hoạt và nước thải công nghiệp như đường, thực phẩm, sản xuất giấy và chất xơ đều là các chất ô nhiễm hữu cơ, có thể bị phân hủy do tác động sinh hóa của vi khuẩn hiếu khí. Vì oxy được tiêu thụ trong quá trình phân hủy, chúng còn được gọi là chất ô nhiễm hiếu khí. Nếu quá nhiều loại chất ô nhiễm này được thải vào cơ thể nước, nó sẽ gây ra tình trạng thiếu oxy hòa tan trong nước. Đồng thời, các chất hữu cơ sẽ gây hư hỏng thông qua quá trình phân hủy vi khuẩn kỵ khí trong nước, tạo ra các loại khí có mùi hôi như metan, hydro sunfua, mercaptan và amoniac, khiến vùng nước bị hư hỏng và bốc mùi.

Mất khoảng 100 ngày để tất cả các chất hữu cơ trong nước thải bị oxy hóa và phân hủy hoàn toàn. Để rút ngắn thời gian phát hiện, nhu cầu oxy sinh hóa thường được thể hiện bằng mức tiêu thụ oxy của mẫu nước được thử nghiệm ở 20 ° C trong vòng năm ngày, được gọi là nhu cầu oxy sinh hóa năm ngày, được gọi là BOD5. Đối với nước thải sinh hoạt, nó xấp xỉ bằng 70% mức tiêu thụ oxy để oxy hóa và phân hủy hoàn toàn.

 

3. Tác động của HĐQT.

Phát hiện chất lượng nước BOD là tên viết tắt của máy đo nhu cầu oxy sinh hóa, là chỉ số toàn diện về hàm lượng các chất ô nhiễm tiêu thụ oxy trong nước. Các mối nguy hiểm của BOD quá mức chủ yếu được biểu hiện ở các khía cạnh sau:

 

1. Tiêu thụ oxy hòa tan trong nước: Hàm lượng BOD quá mức sẽ đẩy nhanh tốc độ sinh sản của vi khuẩn hiếu khí và hiếu khí, khiến oxy trong nước bị tiêu hao nhanh chóng, từ đó dẫn đến cái chết của sinh vật dưới nước.

2. Suy giảm chất lượng nước: Sự sinh sản của một số lượng lớn vi sinh vật tiêu thụ oxy trong vùng nước sẽ tiêu thụ oxy hòa tan và tổng hợp ô nhiễm hữu cơ thành các thành phần sống của chính nó. Đây là đặc tính tự thanh lọc của cơ thể nước. BOD quá cao sẽ khiến vi khuẩn hiếu khí, động vật nguyên sinh hiếu khí, sinh tế hiếu khí sinh sôi với số lượng lớn, nhanh chóng tiêu hao oxy, gây chết cá tôm, khiến số lượng lớn vi khuẩn kỵ khí sinh sôi.

3. Ảnh hưởng đến khả năng tự thanh lọc của các vùng nước: Hàm lượng oxy hòa tan trong các vùng nước có liên quan mật thiết đến khả năng tự thanh lọc của các vùng nước. Hàm lượng oxy hòa tan càng thấp, khả năng tự thanh lọc của các vùng nước càng yếu.

4. Sản sinh mùi: Hàm lượng BOD quá cao sẽ gây ra mùi hôi trong các vùng nước, không chỉ ảnh hưởng đến chất lượng nước mà còn đe dọa môi trường xung quanh và sức khỏe con người.

5. Gây ra thủy triều đỏ và tảo nở hoa: BOD quá mức sẽ gây ra sự phú dưỡng của các vùng nước, kích hoạt thủy triều đỏ và tảo nở hoa, sẽ phá hủy cân bằng sinh thái thủy sinh và đe dọa sức khỏe con người và nước uống.

 

Do đó, BOD quá mức là một thông số ô nhiễm nguồn nước rất quan trọng, có thể gián tiếp phản ánh hàm lượng chất hữu cơ phân hủy sinh học trong nước. Nếu nước thải có BOD quá mức được thải vào các vùng nước tự nhiên như sông và đại dương, nó sẽ không chỉ gây ra cái chết của các sinh vật trong nước, mà còn tích tụ trong chuỗi thức ăn và xâm nhập vào cơ thể con người, gây ngộ độc mãn tính, ảnh hưởng đến hệ thần kinh và phá hủy chức năng của gan. Do đó, cần phải mua máy đo BOD Shenchanghong để đo. Chỉ sau khi vượt qua bài kiểm tra, nước thải mới có thể được xả vào cơ thể nước.

 

5. Phương pháp điều trị BOD

Để xử lý vấn đề BOD (nhu cầu oxy sinh hóa) quá mức trong nước, cần sử dụng nhiều phương pháp khác nhau như phương pháp vật lý, sinh học và hóa học. Sau đây là một số phương pháp hiệu quả:

 

1. Phương pháp vật lý:

 

A. Xử lý trước nước thải để loại bỏ chất rắn lơ lửng và trầm tích, thường sử dụng các phương pháp vật lý như lắng đọng, lọc hoặc ly tâm.

 

B. Sàng lọc và lắng đọng. Loại bỏ chất rắn lơ lửng trong nước thải thông qua sàng lọc vật lý và lắng đọng. Những chất rắn này thường chứa BOD cao.

 

2. Phương pháp sinh học:

 

A. Xử lý sinh học là một trong những bước quan trọng để loại bỏ BOD trong nước thải. Nó sử dụng khả năng trao đổi chất của vi sinh vật để phân hủy chất hữu cơ và giảm hàm lượng BOD. Các phương pháp phổ biến bao gồm phương pháp bùn hoạt tính và phương pháp màng sinh học.

 

B. Phương pháp bùn hoạt tính: Tạo điều kiện môi trường thích hợp thông qua khuấy, sục khí và các phương pháp khác để vi sinh vật phân hủy chất hữu cơ.

 

C. Phương pháp màng sinh học: Gắn vi sinh vật vào màng cố định, chất hữu cơ trong nước thải được vi sinh vật loại bỏ khi đi qua màng.

D. Điều chỉnh giá trị pH: Giá trị pH trong nước thải có ảnh hưởng nhất định đến hoạt động của vi sinh vật và hiệu quả loại bỏ BOD, và cần được điều chỉnh theo đặc tính của nước thải cụ thể.

E. Sục khí để tăng oxy hòa tan: Bằng cách tăng nguồn cung cấp oxy, hoạt động của vi sinh vật và hiệu quả loại bỏ của BOD trong nước thải được cải thiện.

F. Xử lý bùn dư: Trong quá trình xử lý sinh học, bùn thải sinh ra cần được tiếp tục xử lý, bao gồm phân hủy yếm khí, tiêu hóa hiếu khí, mất nước, sấy khô, v.v.

3. Phương pháp hóa học:

A. Oxy hóa hóa học: Sử dụng các chất oxy hóa như ozone, clo hoặc persulfate để oxy hóa chất hữu cơ trong nước thải và giảm BOD.

B. Keo tụ và tuyển nổi: Thêm chất keo tụ để làm cho các hạt lơ lửng và chất hữu cơ ngưng tụ thành các bông lớn hơn, sau đó loại bỏ chúng bằng cách tuyển nổi.

4. Công nghệ xử lý tiên tiến:

A. Công nghệ oxy hóa amoniac kỵ khí: Trong điều kiện cụ thể, vi khuẩn oxy hóa amoniac kỵ khí được sử dụng để loại bỏ nitơ amoniac trong nước thải và giảm BOD cùng một lúc.

B. Xây dựng hệ thống đất ngập nước: Thông qua tác dụng hiệp đồng của thực vật và vi sinh vật trong vùng đất ngập nước được xây dựng, các chất ô nhiễm như chất hữu cơ, nitơ và phốt pho được loại bỏ.

5. Tối ưu hóa quy trình:

A. SBR (Sequencing Batch Activated Sludge Process): Nâng cao hiệu quả xử lý nước thải thông qua các quá trình làm đầy nước, sục khí, lắng và thoát nước định kỳ.

B. CAST (Circulating Activated Sludge Process): Kết hợp hoạt động định kỳ của sục khí và khuấy để nâng cao hiệu quả loại bỏ chất hữu cơ.

6. Tiền xử lý và sau điều trị:

A. Tiền xử lý như màn hình thô, màn hình mịn và buồng sạn loại bỏ các hạt chất hữu cơ lớn và giảm gánh nặng xử lý sinh học tiếp theo.

B. Sau điều trị: Sau khi xử lý sinh học, BOD tiếp tục giảm bằng cách lọc, hấp phụ và các phương pháp khác.

Tóm lại, vấn đề BOD thừa trong nước sau xử lý cần xem xét toàn diện các yếu tố như tính chất của nước thải, yêu cầu xử lý và điều kiện kinh tế, lựa chọn phương pháp xử lý phù hợp, chú ý đến tiêu thụ năng lượng và khí thải trong quá trình xử lý để đảm bảo quá trình xử lý đáp ứng yêu cầu bảo vệ môi trường.

5. Phương pháp phân tích HĐQT.

Các phương pháp phân tích của BOD chủ yếu bao gồm phương pháp nuôi cấy năm ngày, phương pháp đo áp suất, phương pháp điện cực vi sinh vật, phương pháp BOD5, phương pháp BOD20, phương pháp cảm biến sinh học, phương pháp cảm biến oxy quang, phương pháp phân tích hóa học, v.v. 1,‌ Phương pháp đào tạo năm ngày là một phương pháp đo lường BOD thường được sử dụng. Nó tính toán giá trị BOD bằng cách thay đổi mẫu nước ở điều kiện (20 ± 1 ° C) trong 5 ngày, sau đó xác định sự thay đổi hàm lượng oxy trong mẫu nước trước và sau mẫu nước. Đó là tính toán giá trị BOD bằng cách đo lường những thay đổi trong hệ thống khép kín bằng cách đo lường những thay đổi trong hệ thống đóng. Các tín hiệu điện thay đổi gây ra bởi các hoạt động trao đổi chất của vi sinh vật để xác định giá trị BOD. Phương pháp này có độ nhạy và độ chính xác cao. Phương pháp BOD5 đơn giản và tiết kiệm, được sử dụng rộng rãi trong lĩnh vực quan trắc chất lượng nước, trong khi quy tắc BOD20 có thể đánh giá toàn diện hơn sự xuống cấp của chất hữu cơ trong vùng nước, và nó phù hợp cho những dịp đòi hỏi đánh giá BOD chính xác hơn. Có ưu điểm là phản ứng nhanh, thao tác đơn giản và độ nhạy cao. Phản ứng giữa thuốc thử hóa học và chất hữu cơ được tính toán để tính giá trị BOD. Phương pháp này thường đòi hỏi thời gian hoạt động lâu hơn và các bước thử nghiệm phức tạp, nhưng trong một số trường hợp cụ thể, nó vẫn là một phương pháp hiệu quả để xác định giá trị BOD. Ngoài ra, các quốc gia và khu vực khác nhau có thể có các tiêu chuẩn và yêu cầu khác nhau. Do đó, khi thực hiện BOD, cần tham khảo các phương pháp, tiêu chuẩn liên quan áp dụng cho khu vực để đảm bảo tính chính xác và khả năng so sánh của kết quả đo.

 

Máy phân tích nhu cầu oxy sinh hóa (BOD5) của Lianhua Technology được thiết kế dựa trên nguyên tắc đo áp suất chênh lệch. Nó mô phỏng quá trình phân hủy sinh học của chất hữu cơ trong tự nhiên. Trong chai nuôi cấy kín, oxy trong không khí phía trên chai nuôi cấy liên tục bổ sung oxy hòa tan tiêu thụ do phân hủy chất hữu cơ trong mẫu. CO2 được tạo ra trong quá trình phân hủy chất hữu cơ được loại bỏ, làm cho áp suất không khí trong chai nuôi thay đổi. Bằng cách phát hiện sự thay đổi áp suất không khí trong chai nuôi, giá trị nhu cầu oxy sinh hóa (BOD) của mẫu được tính toán. Phạm vi phát hiện rộng, kiểm tra trực tiếp dưới 4000mg / L, in kết quả tự động, chu kỳ đo tùy chọn 1-30 ngày, hoạt động đơn giản.