7. מהי דרישת חמצן מוחלטת?
דרישת החמצן הכוללת (TOD) מתייחסת לכמות החמצן הנדרשת בעת הפחתת חומרים (בעיקר חומר אורגני) במים נשרפים בטמפרטורה גבוהה כדי להפוך לתחמוצות יציבות, והתוצאה נמדדת ב- Mg/L. ערך ה- TOD יכול לשקף את כמות החמצן הנדרש כאשר כמעט כל החומר האורגני במים (כולל פחמן C, מימן H, חמצן O, חנקן N, זרחן P, גופרית ורכיבים אחרים) נשרפים כדי להפוך CO2, H2O, NOX, SO2 ומרכיבים אחרים. ניתן לראות שערך ה- TOD בדרך כלל גדול מערך CODCR. נכון לעכשיו, המדינה שלי לא כללה TOD בתקני איכות מים, אלא רק מיישמת אותה במחקר תיאורטי בנושא טיפול בשפכים. העיקרון של קביעת TOD הוא להזריק כמות מסוימת של דגימת מים לזרימת חמצן עם תכולת חמצן ידועה, ולשלוח אותו לצינור בעירה קוורץ עם פלדת פלטינה כזרז. זה נשרף באופן מיידי בטמפרטורה גבוהה של 900OC, והחומר האורגני במדגם המים מתחמצן, צורך את החמצן בזרימת החמצן. הכמות המקורית של חמצן בזרימת החמצן מינוס החמצן שנותר הוא סך דרישת החמצן TOD. ניתן למדוד את כמות החמצן בזרימת החמצן באמצעות אלקטרודות, ולכן מדידת TOD אורכת מספר דקות בלבד.
8. מהי דרישת חמצן ביוכימית?
השם המלא של דרישת החמצן הביוכימית הוא דרישת חמצן ביוכימית, המקוצרת כ- BOD. זה מציין את כמות החמצן המומס הנצרך בתהליך החמצון הביוכימי של מיקרואורגניזמים אירוביים המפרקים חומר אורגני במים בטמפרטורה של 20OC ומצבים אירוביים, כלומר, כמות החמצן הנדרש לייצוב של חומר אורגני מתכלה במים, במ"ג/ל. BOD כולל לא רק את כמות החמצן הנצרכת על ידי צמיחה ורבייה או נשימה של מיקרואורגניזמים אירוביים במים, אלא גם את כמות החמצן הנצרך על ידי הפחתת חומרים אורגניים כמו גופרתי וברזל ברזל, אך שיעור החלק הזה הוא בדרך כלל קטן מאוד. לכן, ככל שערך ה- BOD גדול יותר, כך יש חומר אורגני יותר במים.
בתנאים אירוביים, פירוק החומר האורגני על ידי מיקרואורגניזמים מחולק לשני תהליכים: שלב החמצון של חומר אורגני המכיל פחמן ושלב החנקן של חומר אורגני המכיל חנקן. בתנאים טבעיים ב- 20OC לוקח יותר ממאה יום עד שהחומר האורגני מתחמצן לשלב ה- nitrification, כלומר כדי להשיג פירוק וייצוב מוחלטים. עם זאת, למעשה, דרישת החמצן הביוכימית BOD20 של 20 יום ב- 20OC משמשת לרוב כדי לייצג בערך את הביקוש החמצן הביוכימי המלא. ביישומי ייצור, 20 יום עדיין ארוכים מדי, והביקוש החמצן הביוכימי BOD5 של 5 ימים ב- 20OC משמש בדרך כלל כמדד למדידת תכולת החומר האורגני בביוב. הניסיון מראה כי ה- BOD5 של ביוב ביתי וביוב תעשייתי שונה הוא כ -70 ~ 80% מהביקוש החמצן הביוכימי השלם BOD20.
BOD5 הוא פרמטר חשוב לקביעת העומס של מפעלי טיפול בשפכים. ניתן להשתמש בערך BOD5 כדי לחשב את כמות החמצן הנדרש לחמצון של חומר אורגני בשפכים. ניתן לכנות את כמות החמצן הנדרש לייצוב חומר אורגני המכיל פחמן. אם מחומצן עוד יותר, תגובת ניטריפיקציה יכולה להתרחש, וכמות החמצן הנדרשת לחיידקים חנקנים להמרת חנקן אמוניה לחנקן חנקן וחנקן ניטריט ניתן לקרוא ל- Nitrification BOD5. מפעלי טיפול בשפכים משניים כלליים יכולים להסיר רק את BOD5 פחמן, אך לא nitrification BOD5. מכיוון שתגובת החנקן היא בלתי נמנעת בתהליך הטיפול הביולוגי של הסרת פחמן BOD5, הערך המדוד של BOD5 גבוה יותר מצריכת החמצן בפועל של חומר אורגני.
מדידת BOD אורכת זמן רב, והמדידה הנפוצה של BOD5 אורכת 5 ימים, כך שבדרך כלל ניתן להשתמש בה רק להערכת אפקט תהליכים ולוויסות תהליכים לטווח הארוך. עבור מפעל לטיפול בשפכים ספציפי, ניתן לקבוע את המתאם בין BOD5 ל- CODCR, וניתן להעריך בערך את ערך BOD5 על ידי CODCR כדי להנחות את התאמת תהליך הטיפול.
9. מהי ביקוש חמצן כימי?
דרישת חמצן כימית היא ביקוש חמצן כימי באנגלית. זה מתייחס לכמות החמצן שהוסב מהחמצון הנצרך כתגובת חומר אורגני במים עם חמצון חזק (כמו אשלגן דיכרומט, אשלגן פרמנגנאט וכו ') בתנאים מסוימים, הנמדדים במ"ג/ליטר של חמצן.
כאשר דיכרומט אשלגן משמש כחמצון, ניתן לחמצן כמעט את כל (90%~ 95%) חומר אורגני במים. כמות החמצן שהוסבה מהחמצון הנצרך היא מה שמכונה בדרך כלל דרישת חמצן כימית, לרוב מקוצרת כקודקר (ראו GB 11914--89 לשיטות ניתוח ספציפיות). ערך ה- CODCR של ביוב לא רק כולל את צריכת החמצן לחמצון של כמעט כל החומר האורגני במים, אלא כולל גם את צריכת החמצן לחמצון של הפחתת חומרים אורגניים כמו ניטריט, מלח ברזל וסולפיד במים.
10. מהו מדד אשלגן פרמנגנט (צריכת חמצן)?
דרישת החמצן הכימית שנמדדה באמצעות אשלגן פרמנגנאט כחמצון נקראת מדד פרמנגנאט אשלגן (ראה GB 11892--89 לשיטות ניתוח ספציפיות) או צריכת חמצן, המקוצרת כ- CODMN או OC באנגלית, והיחידה היא Mg/L.
מכיוון שאשלגן פרמנגנאט הוא בעל יכולת חמצון חלשה יותר מאשר דיכרומט אשלגן, הערך הספציפי של אינדקס פרמנגאנאטה של אשלגן CODMN של אותה דגימת מים בדרך כלל נמוך מערך ה- CODCR שלו, כלומר CODMN יכול רק להצביע על תוכן של חומרים אורגניים או אורגניים שנמצאים בקלות במים. לפיכך, ארצי ומדינות רבות כמו אירופה וארצות הברית משתמשות ב- CODCR כאינדיקטור מקיף לבקרת זיהום אורגני, ורק משתמשות באשלגן פרמנגנאט אינדקס CODMN כאינדיקטור להערכת ומעקב אחר התוכן האורגני של גופי מים שטחיים כמו מי ים, נהרות, אגמים או מי שתייה.
מכיוון שפרמנגנאט אשלגן כמעט ולא משפיע על חומרים אורגניים כמו בנזן, תאית, חומצות אורגניות וחומצות אמינו, ואשלגן דיכרומט יכול לחמצן כמעט את כל החומרים האורגניים הללו, זה מתאים יותר להשתמש בקודקקר כפרמטר כדי להצביע על דרגת שפת הזיהום של שפת הזיהום ובהליך הטיפול בטיפול. עם זאת, מכיוון שאינדקס הפרמנגנאט של אשלגן CODMN פשוט ומהיר לקבוע, CODMN עדיין משמש כדי לציין את מידת הזיהום, כלומר כמות החומר האורגני בו, בעת הערכת איכות המים של מי שטח שטח נקיים יחסית.
11. כיצד לקבוע את התדרדרות הביולוגית של שפכים על ידי ניתוח BOD5 ו- CODCR שלהם?
כאשר המים מכילים חומר אורגני רעיל, לא ניתן לקבוע במדויק את ערך BOD5 בשפכים. ערך CODCR יכול לקבוע בצורה מדויקת יותר את תוכן החומר האורגני במים, אך ערך ה- CODCR אינו יכול להבחין בין חומרים מתכלים ללא מתכלה. אנשים רגילים להשתמש ב- BOD5/CODCR של ביוב כדי לקבוע את התכלות הביולוגית שלו. בדרך כלל מאמינים שאם ה- BOD5/CODCR של ביוב גדול מ- 0.3, ניתן לטפל בו על ידי התפרקות ביולוגית. אם ה- BOD5/CODCR של הביוב נמוך מ- 0.2, ניתן לשקול רק שיטות אחרות לטיפול.
12. מה הקשר בין BOD5 ל- CODCR?
דרישת החמצן הביוכימית BOD5 מצביעה על כמות החמצן הנדרשת לפירוק ביוכימי של מזהמים אורגניים בביוב, שיכולה להסביר ישירות את הבעיה במובן הביוכימי. לפיכך, BOD5 אינו רק מחוון חשוב לאיכות מים, אלא גם פרמטר בקרה חשוב ביותר בטיפול הביולוגי בביוב. עם זאת, BOD5 כפוף גם למגבלות מסוימות בשימוש בהן. ראשית, זמן המדידה ארוך יחסית (5 ימים), שאינו יכול לשקף ולהנחות את פעולת ציוד הטיפול בשפכים במועד. שנית, מכיוון שבביוב תעשייתי מסוים אין את התנאים לצמיחה והתרבות מיקרוביאלית (כמו נוכחות של חומר אורגני רעיל), לא ניתן למדוד את ערך BOD5 שלו.
CODCR דרישת חמצן כימי משקף את התוכן של כמעט כל החומר האורגני והפחתת החומר האורגני בביוב, אך הוא אינו יכול להסביר ישירות את הבעיה במובן ביוכימי כמו דרישת חמצן ביוכימית BOD5. במילים אחרות, ערך CODCR של ביוב יכול לקבוע במדויק את תכולת החומר האורגני במים, אך ערך CODCR אינו יכול להבחין בין חומר אורגני מתכלה לחומר אורגני שאינו מתכלה.
ערך CODCR של דרישת חמצן כימי בדרך כלל גבוה יותר מערך BOD5 של דרישת חמצן ביוכימית, וההבדל ביניהם יכול לשקף בערך את תוכן החומר האורגני בביוב שלא ניתן להשפיל אותו על ידי מיקרואורגניזמים. לביוב עם רכיבים מזהמים קבועים יחסית, בדרך כלל יש קשר פרופורציונאלי מסוים בין CODCR ל- BOD5, וניתן לחשב אותם זה מזה. בנוסף, הקביעה של CODCR אורכת פחות זמן. על פי השיטה הלאומית לסטנדרט של ריפלוקס למשך שעתיים, זה לוקח רק 3 ~ 4 שעות מדגימה לתוצאות, בעוד לוקח 5 ימים לקבוע את ערך BOD5. לפיכך, CODCR משמש לרוב כמדד בקרה בניהול תפעול בטיפול בשפכים בפועל.
על מנת להנחות את פעולת הייצור בהקדם האפשרי, כמה מפעלי טיפול בשפכים גיבשו גם סטנדרטים ארגוניים לקביעת CODCR על ידי ריפלוקס למשך 5 דקות. למרות שלתוצאות הנמדדות יש שגיאות מסוימות בשיטה הסטנדרטית הלאומית, מכיוון שהשגיאה היא שגיאה שיטתית, תוצאות הניטור הרציפות יכולות לשקף נכון את המגמה בפועל של שינויים באיכות המים, וניתן להפחית את זמן הקביעה לפחות משעה, מה שמספק ערבות זמן לטיפול במערכות הטיפול בטיפול בביוב, ומניעה של שיפור הביוב מהשיפור הביוב, מהן שיפור הביוב.
13. מהם אמצעי הזהירות לקביעת CODCR?
קביעת CODCR משתמשת באשלגן דיכרומט כחמצון, סולפט כסף כזרז בתנאים חומציים, רתיחה וריפלוקס למשך שעתיים, וקובעת את צריכת הדיכרומט של אשלגן, שמומר אז לצריכת חמצן (GB11914--89). דיכרומט אשלגן, סולפט מרקורי וחומצה גופרתית מרוכזת משמשים לקביעת CODCR. הם רעילים מאוד או מאכלים וצריכים להיות מחוממים ומרובלים. לפיכך, על הפעולה להתבצע במכסה המנוע אדי ועליה להיות זהירים מאוד. יש לשחזר את נוזל הפסולת ולטפל בה בנפרד.
על מנת לקדם את החמצון המלא של הפחתת חומרים במים, יש להוסיף סולפט כסף כזרז. על מנת לגרום לסולפט הכסף להפצה באופן שווה, יש להמיס את הגופרתי הכסף בחומצה גופרתית מרוכזת. לאחר מומס לחלוטין (בערך יומיים), הוא מתווסף לבקבוק החרתי יחד עם החומצה הגופרתית המחמיצה. שיטת הבדיקה הסטנדרטית הלאומית קובעת כי יש להוסיף 0.4GAG2SO4/30MLH2SO4 עבור כל קביעת CODCR (מדגם מים של 20 מ"ל), אך נתונים רלוונטיים מראים כי עבור דגימות מים כלליות מספקות, ואין צורך להשתמש בכסף רב יותר. עבור דגימות ביוב שנמדדות לעיתים קרובות, אם קיימת השוואה מספקת של נתונים, ניתן להפחית כראוי את כמות הגופרת הכסף.
CODCR הוא אינדיקטור לתכולת החומר האורגני בביוב, ולכן יש להסיר את צריכת החמצן של יוני כלוריד וחומרים מפחיתים אורגניים במהלך המדידה. לצורך הפרעה של חומרים מפחיתים אורגניים כמו Fe 2+ ו- S2-, ניתן לתקן את ערך ה- CODCR המדוד על ידי דרישת החמצן התיאורטי על פי הריכוז המדוד. ההפרעה של יוני כלוריד Cl-1 מוסרת בדרך כלל על ידי סולפט מרקורי. כאשר כמות התוספת היא 0.4GHGSO4 לכל מדגם מים של 20 מ"ל, ניתן להסיר את ההפרעה של 2000 mg/L chloride. עבור דגימות ביוב עם רכיבים קבועים יחסית שנמדדים לעיתים קרובות, אם תכולת יון הכלוריד נמוכה או דגימת מים עם גורם דילול גבוה יותר משמשת למדידה, ניתן להפחית את כמות הגופרת המרקורית.
14. מהו המנגנון הקטליטי של סולפט כסף?
המנגנון הקטליטי של סולפט כסף הוא שתרכובות ההידרוקסיל בחומר אורגני מתחמצנות לראשונה לחומצות קרבוקסיליות על ידי דיכרומט אשלגן במדיום חומצי חזק, וחומצות השומן שנוצרו על ידי החומר האורגני ההידרוקסיל מגיבות עם כסף עם חומצות שומן. בשל פעולת אטומי הכסף, קבוצת הקרבוקסיל מייצרת בקלות פחמן דו חמצני ומים, ובמקביל מייצרת כסף חדש של חומצות שומן, אך אטום הפחמן שלה הוא פחות מהראשון. מחזור זה חוזר ומחמצן בהדרגה את כל החומר האורגני לפחמן דו חמצני ומים.
15. מהם אמצעי הזהירות לקביעת BOD5?
קביעת BOD5 נוקטת בדרך כלל את שיטת הדילול והחיסון הסטנדרטיים (GB 7488--87). הפעולה היא למקם את דגימת המים לאחר נטרול והסרת חומרים רעילים ודילול (הוסף כמות מתאימה של תמיסת חיסון המכילה מיקרואורגניזמים אירוביים במידת הצורך) בבקבוק תרבות, ותרבות אותו בחושך ב- 20OC במשך 5 ימים. על ידי מדידת תכולת החמצן המומסת במדגם המים לפני ואחרי התרבות, מחושבת צריכת החמצן תוך 5 ימים, ואז ה- BOD5 מתקבל על פי מכפיל הדילול.
קביעת BOD5 היא תוצאה של תגובות ביולוגיות וכימיות. זה חייב להתבצע אך ורק בהתאם למפרט ההפעלה. שינוי כל מצב ישפיע על הדיוק וההשוואה של תוצאות הקביעה. התנאים המשפיעים על קביעת BOD5 כוללים ערך pH, טמפרטורה, מינים מיקרוביאליים וכמות, תכולת מלח אורגנית, חמצן מומס וכפולות דילול.
יש למלא את דגימת המים לבדיקת BOD5 ולאטום אותו בבקבוק הדגימה ולאחסן במקרר ב 2-5OC עד לניתוח. באופן כללי, יש לבצע את הבדיקה תוך 6 שעות לאחר הדגימה. בכל מקרה, זמן האחסון של דגימת המים אינו יכול לעלות על 24 שעות.
כאשר קובעים את ה- BOD5 של שפכים תעשייתיים, מכיוון שלרוב שפכים תעשייתיים יש תכולת חמצן מומסת נמוכה ורוב מרכיביו הם חומר אורגני מתכלה, על מנת לשמור על המצב האירובי בבקבוק התרבות, יש לדלל את דגימת המים (או לחסול ולדלל). פעולה זו היא התכונה הגדולה ביותר בשיטת הדילול הסטנדרטית. כדי להבטיח את אמינות התוצאות שנמדדו, צריכת החמצן של דגימת המים המדוללת במשך 5 ימי תרבות חייבת להיות גדולה מ- 2 מג/ל ', והחמצן המומס שנותר חייב להיות גדול מ- 1 mg/L.
החיסון מתווסף כדי להבטיח שכמות מסוימת של מיקרואורגניזמים משפילים את החומר האורגני במים. כמות החיסון היא עדיף שמצירת החמצן תוך 5 ימים היא פחות מ- 0.1 מ"ג לליטר. כאשר משתמשים במים מזוקקים שהוכנו על ידי מזקק מתכת כמי דילול, יש לבדוק את תכולת יון המתכת בה כדי להימנע מעיכוב ההתרבות והחילוף החומרים של מיקרואורגניזמים. כדי להבטיח כי החמצן המומס במי הדילול יהיה קרוב לרוויה, ניתן להכניס אוויר מטוהר או חמצן טהור במידת הצורך, ואז להציב אותו בחממה של 20OC לפרק זמן מסוים כדי לאזן אותו עם הלחץ החלקי בחמצן באוויר.
מכפיל הדילול נקבע על סמך העיקרון כי צריכת החמצן בחמישה ימי תרבות גדולה מ- 2 מ"ג/ל 'והחמצן המומס שנותר גדול מ- 1 מ"ג/ל. מכפיל דילול גדול מדי או קטן מדי יביא לכישלון במבחן. יתר על כן, בגלל מחזור הניתוח Long5 BOD5, ברגע שמתרחש מצב דומה, אי אפשר לבדוק מחדש את המדגם המקורי. כאשר במדידה בתחילה של ה- BOD5 של שפכים תעשייתיים מסוימים, ניתן למדוד תחילה את CODCR שלו, ואז ניתן להתייעץ עם נתוני הניטור הרלוונטיים של שפכים עם איכות מים דומה ולהתייחס אליהם כדי לקבוע באופן מראש את הערך BOD5/CODCR של דגימת המים שיש לבחון, וניתן לחשב את הטווח המשוער של BOD5 וניתן לקבוע את הכפיל על הכפיל.
עבור דגימות מים המכילות חומרים המעכבים או הורגים את הפעילויות המטבוליות של מיקרואורגניזמים אירוביים, יש לבצע את התוצאות של מדידה ישירה של BOD5 בשיטות קונבנציונאליות מהערך בפועל, ויש לבצע טיפול מקדים תואם לפני המדידה. חומרים וגורמים אלה המשפיעים על מדידת BOD5 כוללים מתכות כבדות וחומרים אורגניים או אורגניים רעילים אחרים, חומרים מחמצנים כמו כלור שיורי וערכי pH גבוהים מדי או נמוכים מדי.