מונחי הביוב שאנו הולכים לנתח היום-ידועים ומוכרים לכולם. אחד נקרא COD, והשני נקרא BOD. אנשים רבים עלולים לא לקחת אותם ברצינות ולחשוב שהם פשוט עושים עניין גדול ממגבלת חפרפרת.
כאנשים העוסקים בטיפול בשפכים, הדברים הראשונים שאנו באים איתם במגע הם COD, BOD, חנקן אמוניה, זרחן כולל ומוצקים מרחפים. שלושת האחרונים הם אינטואיטיביים יחסית, חנקן אמוניה, זרחן כולל ומוצקים מרחפים, שניתן להבין בשמותיהם. אבל COD ו-BOD שונים לגמרי.
האחד נקרא דרישת חמצן כימית, והשני נקרא דרישת חמצן ביוכימית. לאנשים רבים שחדשים בטיפול בשפכים יש שאלה: מה מודדים שני האינדיקטורים הללו? מדוע הם קיימים בו זמנית?
בהפעלת ביוב בפועל, הם לא רק מדדים חשובים לשיפוט מידת זיהום הביוב, אלא גם קריטריונים חשובים לקביעה האם הביוב מתאים לטיפול ביוכימי. מאמר זה מסביר את שני המושגים הללו בבירור.
1, COD: הכמות הכוללת של חומר אורגני במים שניתן לחמצן
בטיפול בשפכים, השם המלא של COD הוא Chemical Oxygen Demand
בסינית קוראים לזה דרישת חמצן כימית.
מחוון זה מתאר כמה חמצן נדרש עבור כל החומרים הניתנים לחמצון במים.
במילים פשוטות, אם כל החומר האורגני בביוב 'נשרף', תיאורטית כמה חמצן צריך.
תהליך ה"שריפה" לא נעשה באש במעבדה, אלא בחומרי חמצון חזקים.
השיטה הנפוצה ביותר כיום היא שיטת אשלגן דיכרומט.
בטמפרטורה גבוהה ובתנאי חומצה חזקים, אשלגן דיכרומט יכול לחמצן חומרים אורגניים בשפכים. כמות החמצן הנצרכת בתהליך החמצון מומרת לערך COD.
COD מתבטא בדרך כלל במ"ג/ליטר.
לדוגמה, אם COD של ביוב מסוים הוא 300 מ"ג/ליטר, זה אומר שאם כל המזהמים במים מתחמצנים, יש צורך בכ-300 מיליגרם חמצן.
לכן, ניתן להבין COD כ"מדד הכמות הכוללת" של מזהמים אורגניים במים.
לא משנה אם ניתן להשתמש בתרכובות אורגניות אלו על ידי מיקרואורגניזמים או לא, כל עוד ניתן לחמצן אותן, הן ייכללו בחישוב. זו גם הסיבה מדוע COD נמצא בשימוש נרחב בהנדסה.
2, BOD: חומר אורגני שמיקרואורגניזמים יכולים באמת 'לאכול'
בהשוואה ל-COD, BOD מתמקד בדבר אחר.
השם המלא של BOD הוא Biochemical Oxygen Demand
בסינית קוראים לזה דרישת חמצן ביוכימית.
אינדיקטור זה מתאר כמה חמצן נדרש למיקרואורגניזמים כדי לפרק חומר אורגני.
כלומר, בתהליך של "נאכל" החומר האורגני במים על ידי מיקרואורגניזמים, נצרך חמצן מומס.
כמות החמצן הנצרכת היא BOD.
בבדיקה בפועל, הנפוץ ביותר הוא: BOD ₅
המשמעות: דרישת חמצן ביוכימית של 5 ימים.
תהליך הניסוי הולך בדרך כלל כך:
קח דגימת בקבוק מים ומדדו את החמצן המומס הראשוני.
לאחר מכן מניחים את דגימת המים בחממת טמפרטורה קבועה של 20 מעלות למשך 5 ימי טיפוח.
למדוד חמצן מומס שוב בעוד 5 ימים.
ההבדל בחמצן המומס לפני ואחרי הוא BOD ₅.
אינדיקטור זה משקף למעשה את חלק החומר האורגני בשפכים שניתן לנצל על ידי מיקרואורגניזמים.
לכן, BOD נחשב בדרך כלל כאינדיקטור לחומר אורגני מתכלה.
3, ההבדל הליבה בין COD ל- BOD
אנשים רבים נוטים לערבב COD ו-BOD יחד, אבל נקודות המבט שלהם שונות לחלוטין. אפשר להבין את זה במשפט פשוט:
COD מתייחס לכל החומר האורגני.
BOD מתייחס לחומר אורגני שניתן לצרוך על ידי מיקרואורגניזמים.
תן דוגמה פשוטה.
בהנחה שיש שני דברים בכוס מים:
האחד הוא סוכר
סוג אחד הוא שברי פלסטיק
סוכר מתפרק בקלות על ידי מיקרואורגניזמים, בעוד שפלסטיק כמעט ולא מנוצל על ידי מיקרואורגניזמים.
אם נמדד COD, שני החומרים ייכללו בחישוב.
אם מודדים BOD, הוא משקף בעיקר את מרכיב הסוכר.
לכן, ברוב המוחלט של מי השפכים, יש מצב שבו COD תמיד גדול מה-BOD.
4, הקשר בין COD ל-BOD
בפרויקטים של טיהור שפכים, לעתים קרובות נעשה שימוש ב-COD וב-BOD יחד.
כי הם יכולים לשקף מידע חשוב מאוד ביניהם: הפירוק הביולוגי של שפכים.
בהנדסה, יחס פשוט משמש לעתים קרובות לקביעת BOD/COD
כלומר יחס B/C.
ככל שהיחס גבוה יותר, כך יותר חומר אורגני בשפכים שניתן לנצל על ידי מיקרואורגניזמים.
Generally speaking, B/C ratio with biodegradability>0.45 זה טוב מאוד, 0.3-0.45 זה טוב יותר, 0.2-0.3 זה ממוצע, ו<0.2 is poor
אם יחס B/C נמוך מאוד, לעתים קרובות זה מצביע על כך שיש הרבה תרכובות אורגניות קשות לפירוק במים.
לְדוּגמָה:
צבע שפכים
שפכים פרמצבטיים
שפכים כימיים
במקרה זה, ההסתמכות על טיפול ביוכימי בלבד היא לעתים קרובות קשה. צריך לשתף פעולה עם: תהליך חמצון, תהליך ספיחה ותהליך טיפול עמוק.
5, שיטות מדידה עבור COD ו- BOD
בבדיקה בפועל, יש הבדל משמעותי בשיטות המדידה של COD ו-BOD.
זיהוי COD
זיהוי COD משתמש בדרך כלל בשיטת אשלגן דיכרומט.
שלבי הניסוי הם בערך כדלקמן:
הוסף אשלגן דיכרומט
הוסף חומצה גופרתית וזרז
עיכול בטמפרטורה גבוהה
לאחר התגובה, ניתן לקבוע COD על ידי טיטרציה או פוטומטריה. תהליך הבדיקה כולו נמשך בדרך כלל כשעתיים. לכן, COD הוא מדד ניטור נפוץ מאוד בהפעלת מכוני טיהור שפכים. מכוני טיהור שפכים רבים מצוידים אפילו במדי COD מקוונים.
זיהוי BOD
בדיקת BOD שונה לחלוטין. זה מסתמך על מיקרואורגניזמים לפירוק חומר אורגני.
דרישת הניסוי: לטפח במשך 5 ימים.
התהליך כולו כולל:
דילול דגימת מים
לחסן מיקרואורגניזמים
טיפוח טמפרטורה קבועה
קביעת שינויים בחמצן מומס
לכן, זמן זיהוי BOD ארוך יחסית. בפעולה היומיומית, BOD לרוב אינו מזוהה כל יום. נפוץ יותר לתכנון תהליכים, הערכת איכות מים וניתוח מתכלות ביולוגית.
6, ניסיון מסוים בתפעול הנדסי
COD הוא בדרך כלל מדד הבקרה הנפוץ ביותר בהפעלת מתקני טיהור שפכים.
הסיבה פשוטה: מהירות זיהוי מהירה ומשוב נתונים בזמן.
לדוגמה, שינויים ב-COD המשפיע יכולים לשקף במהירות תנודות באיכות המים.
ו-BOD הוא יותר כמו 'אינדיקטור התייחסות'.
ניתן להשתמש ב-BOD כדי לקבוע אם המערכת מתאימה לטיפול ביולוגי.
במהלך שלב התכנון, מהנדסים מתמקדים לעתים קרובות ביחס B/C.
אם יחס B/C נמוך מדי, יש צורך לשקול האם יש צורך בעיבוד מקדים.
בנוסף, BOD משמש לעתים קרובות לחישוב עומס בוצה במערכות בוצה פעילה.
לדוגמה, F ביחס F/M מבוסס בדרך כלל על BOD.
לסיכום
COD ו-BOD הם שני האינדיקטורים הבסיסיים ביותר בטיפול בשפכים.
COD משקף את הכמות הכוללת של מזהמים אורגניים במים.
BOD משקף את החלק של החומר האורגני שמיקרואורגניזמים יכולים לפרק.
במילים פשוטות:
COD מתייחס ל"זיהום כולל".
BOD מתייחס ל"זיהום מתכלה".
שילוב של השניים יכול לרוב לספק הערכה מקיפה יותר של איכות הביוב. בחוויות הנדסיות רבות, מתכננים ומפעילים יכולים לשפוט גס את הקושי לטפל בזרם שפכים כל עוד הם רואים את שני המספרים COD ו-BOD.
