Omfattende indikatorer for innhold av organisk materiale i vannbehandling

Omfattende indikatorer for innhold av organisk materiale i renseanlegg faller inn i to kategorier:

Én type uttrykker mengden oksygen som kreves for å produsere det organiske stoffet i vannet, for eksempel biokjemisk oksygenbehov (BOD), kjemisk oksygenbehov (COD) og total oksygenbehov (TOD);

Den andre typen uttrykker mengden karbon, for eksempel total organisk karbon (TOC).

For samme type avløpsvann varierer verdiene til disse indikatorene generelt. Størrelsesorden er:

TOD> COD> BOD5> TOC

TOD refererer til mengden oksygen som kreves for å konvertere reduksjon av stoffer i vann til stabile oksider etter forbrenning ved høye temperaturer. Resultatet kommer til uttrykk i mg/l. TOD -verdien gjenspeiler mengden oksygen som kreves for å konvertere nesten alt organisk materiale i vannet (inkludert karbon (C), hydrogen (H), oksygen (O), nitrogen (N), fosfor (P), svovel (S) og andre komponenter) til CO2, H2O, NOX, SO2 og andre substanser etter kamper.

TOD er ​​nærmere den teoretiske oksygenbehovet (TOD) enn BOD, COD og permanganatindeksen. TOD måles ved å brenne og oksidere organisk materiale ved 900 grader i en spesiell brenner ved bruk av platina som katalysator. Denne målingen er nærmere den teoretiske oksygenbehovet enn COD.

TOD instrumentell måling tar bare omtrent 3 minutter å gi resultater. Derfor har det vekket betydelig oppmerksomhet på grunn av fordelene med rask analyse, enkelhet, minimal interferens og høy nøyaktighet. Hvis en korrelasjonskoeffisient kan bestemmes mellom TOD og BOD5, vil bruk av TOD som produksjonsindikator ha større praktisk verdi.

TOC er en omfattende indikator som indirekte indikerer innholdet av organisk materiale i vann. Det viser det totale karboninnholdet i organisk materiale i avløpsvann, uttrykt i mg/l karbon (C). TOC -nivået i typisk kommunalt avløpsvann kan nå 200 mg/l, mens det i industrielt avløpsvann varierer bredt og når så høyt som titusenvis av mg/l. TOC -nivåer etter sekundær biologisk behandling er generelt<50 mg/L.

Målingen av total organisk karbon (TOC) ligner på måling av total organisk materiale (TOD). Det innebærer å oksidere og brenne en vannprøve ved 900 grader ved bruk av platina som katalysator. Økningen i CO2 i gassen måles for å bestemme det totale karboninnholdet i vannprøven, noe som gir en omfattende indikator på den totale mengden organisk materiale i vannprøven.

Fordi TOC-måling bruker forbrenning av høy temperatur, oksiderer den organisk materiale fullstendig. Det gir en mer direkte indikator på den totale mengden organisk materiale enn BOD eller COD. Derfor brukes det ofte til å vurdere graden av organisk forurensning i vannforekomster.

COD refererer til mengden oksygen omdannet fra oksidanten som konsumeres av organisk materiale i vann når det reagerer med en sterk oksidant (for eksempel kaliumdikromat eller kaliumpermanganat) under visse forhold. Det måles i mg/l oksygen. Når kaliumdikromat brukes som oksidant, oksideres nesten alle (90%-95%) av det organiske materialet i vannet. Mengden oksygen omdannet fra oksidanten som konsumeres på dette tidspunktet er ofte kjent som den kjemiske oksygenbehovet (CODCR), ofte forkortet som CODCR.

CODCR -verdien av avløpsvann inkluderer ikke bare oksygenbehovet som kreves for å oksidere nesten alt organisk materiale i vannet, men inkluderer også oksygenbehovet som kreves for å oksidere redusere uorganiske forbindelser som nitritter, jernholdige salter og svulfider. Det kjemiske oksygenbehovet målt ved bruk av kaliumpermanganat som oksidant kalles kaliumpermanganatindeksen eller oksygenbehov, forkortet som CODMN eller OC, og uttrykt i Mg/L.

Fordi kaliumpermanganat har en svakere oksidasjonsevne enn kaliumdikromat, er CODMN -verdien for den samme vannprøven generelt lavere enn CODCR -verdien. Dette betyr at CODMN bare indikerer innholdet i lett oksiderbart organisk eller uorganisk materiale i vannet.

Derfor bruker landet mitt og mange andre land, inkludert de i Europa og USA, CODCR som en omfattende indikator for å kontrollere organisk forurensning, mens jeg bruker CODMN -indeksen som en enkelt indikator for å evaluere og overvåke det organiske innholdet i overflatevannsorganer som sjøvann, elver og innsjøer eller drikkevann.

Biokjemisk oksygenbehov (BOD) står for biokjemisk oksygenbehov, forkortet som BOD. Det representerer mengden oppløst oksygen som konsumeres av aerobe mikroorganismer under den biokjemiske oksidasjonen av organisk materiale i vann ved 20 grader i nærvær av oksygen. Dette refererer til mengden oksygen som kreves for å stabilisere biologisk nedbrytbart organisk materiale i vannet. Det kommer til uttrykk i mg/l.

BOD inkluderer ikke bare oksygen som konsumeres av vekst, reproduksjon eller respirasjon av aerobe mikroorganismer i vannet, men også oksygen som konsumeres ved å redusere uorganiske stoffer som sulfid og jern. Imidlertid er denne delen av oksygen vanligvis en liten prosentandel.

Under naturlige forhold ved 20 grader, er tiden som kreves for at organisk materiale oksiderer til nitrifiseringstrinnet, dvs. fullstendig nedbrytning og stabilisering, over 100 dager. I praksis brukes imidlertid BOD20 ved 20 grader (20 dager) ofte for å tilnærme hele BOD. I produksjonsapplikasjoner anses imidlertid en 20-dagers periode fortsatt som for lang, og BOD5 ved 20 grader (5 dager) brukes vanligvis som en indikator på det organiske materiens innhold i avløpsvann.

BOD5 er ikke bare en viktig vannkvalitetsindikator, men også en avgjørende kontrollparameter i den biologiske behandlingen av avløpsvann. På grunn av den lange måletiden (5 dager) kan den imidlertid ikke reflektere og lede driften av avløpsrenseanlegg på en riktig måte. Det kan bare brukes til å evaluere prosessytelse og gjennomføre langsiktig prosesskontroll. For spesifikke renseanlegg kan en korrelasjon mellom BOD5 og COD etableres, ved å bruke COD for å grovt estimere BOD5 -verdien for å veilede behandlingsprosessjusteringer. Noen ganger, fordi noe industrielt avløpsvann ikke har betingelser for mikrobiell vekst og reproduksjon (for eksempel tilstedeværelsen av giftig organisk materiale), er det umulig å måle BOD5 -verdien nøyaktig.

Testing av den kjemiske oksygenbehovsverdien (COD) av avløpsvann kan nøyaktig bestemme det organiske materialinnholdet i vann, men COD kan ikke skille mellom biologisk nedbrytbart og ikke-biologisk nedbrytbart organisk materiale. Personer bruker tradisjonelt BOD5/COD -forholdet for å bestemme biologisk nedbrytbarhet av avløpsvann. Det antas generelt at hvis BOD5/COD -forholdet er større enn 0,3, kan avløpsvann behandles ved bruk av biologisk nedbrytningsmetoder. Hvis BOD5/COD -forholdet er mindre enn 0,2, må andre behandlingsmetoder vurderes.

Kjemisk oksygenbehov (COD) er generelt høyere enn biokjemisk oksygenbehov (BOD5). Forskjellen mellom de to verdiene gjenspeiler omtrent mengden organisk materiale i avløpsvannet som ikke kan nedbrytes av mikroorganismer. For avløpsvann med en relativt fast forurensningssammensetning har COD og BOD5 generelt et visst proporsjonalt forhold og kan brukes til å utlede hverandre.