關於COD和BOD,很多人也就知道COD是化(huà)學需氧(yǎng)量,BOD生(shēng)化需氧量,還有老師們不下數萬(wàn)次強調過的(de)用B/C判定(dìng)水的可生化性,然後就魔(mó)性的在大腦裏循環 0.3 0.3 0.3 0.3....
不過隨著自己經(jīng)驗的逐漸積累,才發覺自己之前了解的都是些啥呀。深深體會到“紙上得來終覺淺,絕知此事要躬行”的那麽一點點真諦。
一、為什麽需要BOD與COD
目前汙水最重要(yào)的處理方法是生(shēng)化法特別是好氧法 。用微生物在好氧條件下降解有機物的氧氣消耗來表(biǎo)達有(yǒu)機物濃度,可行且有很(hěn)強的實戰意義。因此需要BOD。無疑(yí)BOD應用無窮長時間(jiān)來測定(dìng),即BODu。這也不(bú)現實。由於有(yǒu)實際意義的HRT不會太久,因此可以(yǐ)用幾十天的BOD來(lái)近似代替BODu。為避免(miǎn)硝化影響,時間還要再短一些,因此一般使用20日BOD。
20日(rì)BOD測定周期也(yě)很長。目(mù)前流行的(de)是5日(rì)BOD。據說5日標準是因為(wéi)英國最長的河流從源(yuán)頭到入海不超過5日。英國是島國,如果美國也這(zhè)麽定(dìng),密蘇裏河入海恐怕(pà)要一(yī)個月吧。因此5日沒有什麽特殊的物理意義。下文沒有特殊說明之處,BOD均為5日。為和社會工(gōng)作周期吻合,好些歐洲國家(jiā)習慣用7日BOD。5日BOD時間也不短,因此需要(yào)更快捷的方(fāng)法。COD用激烈的化學氧(yǎng)化法,可以相對迅速獲得結果,彌補時(shí)間(jiān)缺(quē)陷。
高錳酸鉀氧化性強,且自身顏色鮮明,可用作COD方(fāng)法。高錳酸鉀顏色鮮明,特別適合在低濃度(dù)下準確測定,因此在給水領域盛行。日本在汙水領域也很流行。(所以日本廢水BOD經(jīng)常表達得(dé)比COD還高,包括生活汙水(shuǐ))。
重鉻酸鉀在強酸條件下(xià),加熱回流時氧化能力更粗暴,多數場合氧(yǎng)化充分。世界範圍內流行。下文沒有特殊說(shuō)明之(zhī)處,COD均為重鉻酸鉀法。
在更(gèng)暴力的反應氛圍下,一把(bǎ)火燒掉有機物,測定氧消耗量或(huò)二氧化碳產量,測定更可靠。此即TOD與TOC。明確知道(dào)汙水中各主要汙染物構成(chéng)與比例,可以根據分子式直接計算,即理論COD。不過實際過程中往往不易實現或沒有必要實現。
二、 BOD與COD方法、儀器的內在缺陷
2.1 、BOD方法、儀器(qì)內在缺陷
BOD測定方法決定了,實際使(shǐ)用水樣隻能消耗一部分DO,對應有機物濃度範圍大(dà)約是幾個mg/L。有些汙染物在這一濃度範圍內生化(huà)性不壞,但是實際廢水中因汙染物濃度高,產生新的物理、化學、生化性質,導(dǎo)致BOD假陽性。上述性質變化可能是滲透壓、pH、表麵性質(有表麵活性劑效應的(de)物質超過臨界濃度後影(yǐng)響(xiǎng)傳質)等。這類廢水啟動難,但隻要(yào)反應器內不積累,很容易對付。
例(lì)1:滲(shèn)透壓—糖。糖生化性極好(hǎo),但高濃度糖(táng)水的滲透壓高,直接生化性極差。(南方的蜜(mì)餞就是用高濃度糖水來(lái)保(bǎo)鮮的)。因BOD測定方法(fǎ)缺陷,必須稀釋到(dào)幾個ppm水平才能測定,因此滲透壓問題被繞過去了。當然(rán)不(bú)會(huì)有人直接排(pái)放這麽高濃度的糖水,且即使蜜餞濃度高,進入生化係統後隻要糖可以在(zài)低濃度下降解,體(tǐ)係中始終(zhōng)不會出(chū)現積累滲透壓問題。
例2:pH—檸檬酸可(kě)直接進入三(sān)羧(suō)酸(suān)循(xún)環,生化性(xìng)遠超(chāo)過葡萄糖。但到了一定濃度,廢水明顯(xiǎn)為酸(suān)性,可以放(fàng)幾個月都不臭。做過油脂工廠廢水的朋友(yǒu)們對酸(suān)性緩(huǎn)衝溶(róng)液型廢水一定有有印象。當然用(yòng)上一段所提解(jiě)決方法也好用。
例3:蛋白(bái)質變(biàn)性—甲醛。甲醛(quán)測定BOD奇高。但高濃度甲(jiǎ)醛別名是福爾馬林,可(kě)泡標本!
例4:極少數有機物因‘鎖鑰效(xiào)應’,濃度越高,越不利於降解。大家有興趣不妨查閱專(zhuān)業生物(wù)化學(xué)。
例5:界麵性質—洗滌劑。這與BOD測定(dìng)方法的另外一項內在缺陷有(yǒu)關。BOD測定(dìng)水樣的DO變化不可(kě)以太小(xiǎo),否則測定(dìng)缺乏重現性。如果真能準確測定ppb級別的DO消耗值,其實(shí)直鏈型洗滌劑—LAS的生(shēng)化性至少不是很差。問題是(shì)LAS濃度稍微高一點兒,就達到臨界(jiè)濃度,改變界麵性質,嚴重影響(xiǎng)實際生(shēng)化。
例6:鹹菜可長期保存,當然(rán)也難直接生化。向糖水中加入大量鹽(yán)分,測定BOD很高,但持(chí)續進入生化係統後,雖然糖可降解,鹽卻幾乎沒有變化(huà),後果是高BOD廢(fèi)水把微生物醃製成了鹹菜。此類(lèi)廢水特點是:廢水中(zhōng)有一些生(shēng)化惰(duò)性物質,低濃度下不影響生化(huà)甚至是微生物必不可少的物質(例如氯離子、硫酸(suān)根離子等),一定濃度下(xià)影響廢水整體物理、化學性質。與前麵的5個例子(zǐ)不(bú)同,這(zhè)類廢水不可能直接(jiē)用(yòng)生化法處理,但測定B/C也可能很高(gāo)。此類廢水算是一(yī)種特殊變(biàn)例。
例7:油脂。各位可注意過油脂的BOD?生物油脂的(de)生化性至少(shǎo)是不很差,做過屠宰廢水的都知道。可是油脂實際平均降解周期並不短,5日BOD並不高。然而屠宰廢水的處理一般有幾個(gè)小(xiǎo)時就可以獲得滿意(yì)效果,且反(fǎn)應器內不嚴重積累。因為有些有機物可以被微生物先吸附,相當於含在嘴裏,雖然消化時間可能像吞吃了羚(líng)羊的蟒蛇一樣長,但是—出水沒有羚羊。這一例子對於BOD電極來說(shuō)是(shì)個壞事:SS態有機物如何能被電極(jí)迅速測定?
2.2 、COD方(fāng)法、儀器內在缺(quē)陷
物理缺陷:常規生化處理,水溫頂(dǐng)多三十度出頭。重鉻酸(suān)鉀法COD測定,加熱回流時,沸點70度以下的有機物會損失很多。現(xiàn)在開始流行的160度高溫降解,影(yǐng)響更(gèng)大。
化(huà)學缺陷:銀鹽(yán)催化對直鏈脂肪烴效果還可以,對芳香烴效果不是一(yī)般的差。
例8:吡啶實際生化性很差,可是測定B/C>>1。
例9:常見(jiàn)有機物:苯(注意取樣前充分震蕩(dàng)、乳化)、甲醛、鹽酸二甲胺、DMF、汽油(yóu)(震蕩、乳化(huà))、氯仿(fǎng)、醋酸、甲醇、醋酸銨,COD與理論值(zhí)都(dōu)差很遠(yuǎn),且缺少重現性,數據可以令人崩潰。
選擇(zé)重鉻酸鉀法的氧化性在一些場合不夠強,不能代表全部有機物;然而對無(wú)機物,有時也一鍋端氧化。
例10:亞鐵。當然可以(yǐ)被(bèi)氧化,否則如何用亞(yà)鐵鹽(yán)滴定?可是這是一種常見無機物。
例11:雙氧(yǎng)水。也是(shì)無(wú)機物,且理論上(shàng)雙(shuāng)氧(yǎng)水的COD是負值。實際上會被重鉻酸鉀一鍋煮(zhǔ)掉,而且是缺少重現性的正值。搞Fenton的(de)水友有體(tǐ)會吧 。
三、BOD與COD的運用性缺陷(xiàn)
1、政府
為所有汙染(rǎn)物分別製訂標準不現實,為有共(gòng)同特性的汙染物製訂半(bàn)經驗標準(zhǔn)成本更(gèng)低。因此,政府將BOD、COD列入國標,並成為最重要標準;各國標準均是。
2、科研與設計
如何判斷(duàn)不同廢水處理使用的反應器或微生物性(xìng)能?也(yě)需要一個統一指(zhǐ)標,一般也用BOD、COD。實際上對不同生化性廢水來說,該指標沒有直接可對比(bǐ)性。同樣,科研設(shè)計用哪一個指標也完全是習慣(guàn)。對於已(yǐ)知生化性質汙水,當然(rán)可以放心選用其(qí)中一個(gè)指標。最典型的是(shì)生活汙水,各地汙水廠一般都是按照BOD負荷設計,沒什麽,好比用公斤還是用磅,無所(suǒ)謂(wèi)。當然,如果喜歡用7日或其它時間的BOD也可(kě)以,相應調整一些常數就行。但(dàn)是對工業廢(fèi)水來說,應慎重。與生活廢水生化性質接近的廢水,例如食品工業廢水,一般可以放(fàng)心選用BOD負荷。其它工(gōng)業廢水,如果無法獲得現成參數(shù),一般應作小試。小試一般可以作出有效負荷,但很少能直接(jiē)獲得風量與剩餘汙泥量指標。如果廢水B/C不高,那麽氣量、剩餘汙(wū)泥(ní)產量等指標可能有重大偏差。一般汙泥處理設施餘量比較(jiào)充分(fèn),但風量不足的話,修正難度可(kě)不小。此類場合還是用COD為原始參數更好。注意,本節默認了COD測定不存(cún)在重大缺陷。如果存在重大缺陷,用COD也未必可靠。這類場合還是用TOC或TOD吧,再麻煩也勝過(guò)開工後再修改。
3、高級別運(yùn)用
根據(jù)B/C,預估生化性能(néng)。對(duì)未知特性廢水,一(yī)般可以根據測定B/C來粗略(luè)估計生化性能(néng),前提還(hái)是(shì)假定BOD、COD測(cè)定方法沒有缺陷。如果願意用其它(tā)時間BOD與COD的比值來粗估生化性能,也可以,相應調整數值即可。既然目前5日BOD的相關資料最全,那麽還是優先用5日B/C吧(ba)。此外,還(hái)有一些預估生活性能的旁門左道功夫,算是偏方,供各位(wèi)參考。注意(yì),不是一切場合都適用,否則就不是偏方了。一般分子量大不易降解。分子為(wéi)環狀(zhuàng)構(gòu)造的(de)不易降解。分子上活性基團少的不易降解。分子支鏈發達的不易降解。人不吃的不易(yì)降解。不易發臭、不易長毛的不易降解。注意有些廢水適(shì)當稀釋後容易發臭或長毛,原始狀態不容易,例如糖蜜廢水。
3.3.2 根據(jù)BOD、COD變化趨勢,判斷相關問題。這裏要詳細論述的話,可以寫一本書。例如對生化池入(rù)水、出水、沉澱上清液、混合液(yè)、汙泥(ní)脫出水分(fèn)等水樣分別測定(dìng)後分析、推理,可以獲得很(hěn)多信息。具(jù)體怎麽分析、判斷,在下水平有限,時間有(yǒu)限,就不囉嗦了。不(bú)僅僅是(shì)生化池,其它處理節點、手段都可以運(yùn)用,而且也不(bú)僅僅是BOD、COD,其它指標也要聯合(hé)考慮。這一節內容,差不多全看個人修為,要有良好的內功基礎,初(chū)級(jí)水友運用要小心。本節具體問題太多太大。
估算其它參數。COD、BOD與其它參數沒有(yǒu)必然聯係,但如果知道汙染物構(gòu)成特性,可以根據COD估算一些參數,有些場(chǎng)合很方便。
例12:MLVSS。汙水(shuǐ)廠一般有馬弗爐,可測定(dìng)MLVSS,但常規中小汙水工程一(yī)般(bān)隻能測定(dìng)MLSS。好(hǎo)些(xiē)工業廢水(shuǐ)含有細小SS,其生(shēng)化池內MLVSS/MLSS並非常(cháng)數,且未必(bì)穩定。既然活性汙泥幹重主要構成為多糖與蛋白質(zhì),理論COD當量都在(zài)1—1.1間,完全可以用COD方(fāng)法測定,結果近似等於MLVSS。(原則上應扣除濾液COD,但實際上一般可(kě)以(yǐ)忽略)。
例13:SS。不是所有(yǒu)SS都能(néng)被濾紙測定;不是所有公(gōng)司都(dōu)配備0.45um微孔濾膜抽濾裝置;對缺少驗(yàn)證的廢水,光度法或濁度法不可靠。但如果知道SS大致化學構成,且有足夠把握確定溶解態(tài)COD物質(zhì)不很高,就可以(yǐ)用COD法來測定。那(nà)麽如何知道SS構成(chéng)?一(yī)般是向上遊車間調查。例如天然(rán)纖維類粉末一般COD當量為1.1,化纖類粉末一般(bān)為(wéi)2—3,油類為3—3.5、肉末(mò)、毛發碎屑為1.1。如果SS是多種物質構成,隻要比(bǐ)例(lì)大致不變,也可以用這一招。如果比例也多變(biàn),那就沒有辦法了。
例14:TKN。TKN測定很麻煩(fán),且往往第二天才能有數據(jù)。如果水中汙染物化學構成基(jī)本不變,完全可以用COD來換算(suàn)TKN。實際上有些分析人員就是這麽作的,即使(shǐ)不知道原理,沒有練過內功,照樣可用九陰白骨爪。
根據上遊特點,估算COD、BOD 根據分子式,可以推算(suàn)理(lǐ)論COD。對規劃中又缺乏參照的工廠,這一條很有(yǒu)用。上遊生產使用的(de)工藝、原料(liào)、輔料、中間產物,可以通過物質守恒定律,計算下遊水中汙(wū)染物指標。實際上多數工廠汙染物尤其是惡性汙染物最大來源一般是跑冒滴漏,因此實際廢水指標可能要高得多。但至少可以判斷BOD、COD測定中是否會出現假陽性(xìng)結果。
四. 初步結論
1、BOD是一個有(yǒu)先天缺陷的測定指標。
2、BOD是一個半經驗指標。
3、BOD不代表可降解有機物(當然更不代表不可降解有機物)。
4、COD也是一個有先天性缺陷的指標,但比BOD可靠性好一些。
5、COD經驗性色(sè)彩比(bǐ)BOD弱一些。
6、COD一般可以(yǐ)代表有機物總量。
7、BOD/COD判據(jù)在多數場合可用。(如果(guǒ)詢問(wèn)具體哪些場合,我隻能回答:先去練內功)
8、COD-BOD作為(wéi)經驗判據很勉強,甚至不夠作(zuò)判據,不可用場合比例太大。初級水友要小心。當然理論COD-無窮大或充分(fèn)大時(shí)間(jiān)段BOD可以作充分判據(jù),但實際中很難獲得這一數據。
9、生活汙(wū)水、食品工業汙水使用BOD作工程計算,也可以。化工(gōng)廢水用BOD來計算各池、各機械風險很大,特別是風量。初(chū)級水友小心。
各位當然還要用BOD、COD。但用的時候最好能思考一下(xià),尤其是難降解場合,不要踩地雷。
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