Komplexné ukazovatele obsahu organických látok pri úpravách vody

Komplexné ukazovatele obsahu organických látok pri čistení odpadových vôd spadajú do dvoch kategórií:

Jeden typ vyjadruje množstvo kyslíka potrebného na výrobu organickej hmoty vo vode, ako je biochemický dopyt po kyslíku (BOD), chemický dopyt po kyslíku (COD) a celkový dopyt kyslíka (TOD);

Druhý typ vyjadruje množstvo uhlíka, napríklad celkový organický uhlík (TOC).

Pri rovnakom type odpadovej vody sa hodnoty týchto ukazovateľov všeobecne líšia. Poradie veľkosti je:

TOD> COD> BOD5> TOC

TOD označuje množstvo kyslíka potrebného na premenu redukčných látok vo vode na stabilné oxidy po spaľovaní pri vysokých teplotách. Výsledok je vyjadrený v mg/l. Hodnota TOD odráža množstvo kyslíka potrebného na premenu takmer všetkých organických látok vo vode (vrátane uhlíka (C), vodíka (H), kyslíka (O), dusíka (N), fosforu (P), síry (S) a ďalších zložiek) do CO2, H2O, NOX, SO2 a iných látok po spaľovaní.

TOD je bližšie k teoretickému dopytu po kyslíku (TOD) ako BOD, COD a index permanganátu. TOD sa meria spaľovaním a oxidačnou organickou hmotou na 900 stupňov v špeciálnom horáku s použitím platiny ako katalyzátora. Toto meranie je bližšie k teoretickému dopytu po kyslíku ako treska.

Instrumentálne meranie TOD trvá iba asi 3 minúty, kým sa výsledky dosiahnú. Preto pritiahla značnú pozornosť vďaka svojim výhodám rýchlej analýzy, jednoduchosti, minimálneho rušenia a vysokej presnosti. Ak je možné určiť korelačný koeficient medzi TOD a BOD5, použitie TOD ako indikátora výroby by malo väčšiu praktickú hodnotu.

TOC je komplexný ukazovateľ, ktorý nepriamo označuje obsah organických látok vo vode. Zobrazuje celkový obsah uhlíka v organických látkach v odpadovej vode, vyjadrený v mg/l uhlíka (C). Úroveň TOC v typických mestských odpadových vodách môže dosiahnuť 200 mg/l, zatiaľ čo v priemyselnej odpadovej vode sa široko dosahuje tak vysoká ako desiatky tisíc mg/l. Hladiny TOC po sekundárnej biologickej liečbe sú všeobecne<50 mg/L.

Meranie celkového organického uhlíka (TOC) je podobné merania celkových organických látok (TOD). Zahŕňa oxidovanie a spaľovanie vzorky vody vo výške 900 stupňov s použitím platiny ako katalyzátora. Zvýšenie CO2 v plyne sa meria na stanovenie celkového obsahu uhlíka vo vzorke vody, čo vo vzorke vody poskytuje komplexný ukazovateľ celkového množstva organických látok.

Pretože meranie TOC využíva vysokoteplotné spaľovanie, úplne oxiduje organické látky. Poskytuje priamejší ukazovateľ celkového množstva organických látok ako BOD alebo COD. Preto sa často používa na hodnotenie stupňa organickej kontaminácie vo vodných útvaroch.

CHSK sa vzťahuje na množstvo kyslíka prevedeného z oxidatu spotrebovaného organickou hmotou vo vode, keď za určitých podmienok reaguje so silným oxidantom (ako je dichromát draselný alebo permanganistan draselný). Meria sa v mg/l kyslíka. Ak sa ako oxidant použije dichromát draselný, oxiduje sa takmer všetky (90%-95%) organickej hmoty vo vode. Množstvo kyslíka konvertovaného z oxidatu spotrebovaného v tomto čase je bežne známe ako chemický dopyt kyslíka (CODCR), často skrátene ako CODCR.

Hodnota odpadovej vody CodcR nielenže zahŕňa dopyt kyslíka potrebného na oxidáciu takmer všetkých organických látok vo vode, ale zahŕňa aj dopyt po kyslíku potrebnom na oxidáciu redukujúcich anorganické zlúčeniny, ako sú dusitany, železné soli a sulfidy. Chemický dopyt po kyslíku meraný pomocou permanganátu draselného ako oxidatu sa nazýva index permanganátu draselného alebo dopyt kyslíka, skrátený ako Codmn alebo OC a exprimovaný v mg/l.

Pretože permanganát draselného má slabšiu oxidačnú schopnosť ako dichromát draselný, hodnota CODMN pre tú istú vzorku vody je vo všeobecnosti nižšia ako jej hodnota CODCR. To znamená, že CODMN iba naznačuje obsah ľahko oxidateľným organickým alebo anorganickým látkam vo vode.

Preto moja krajina a mnoho ďalších krajín, vrátane krajín v Európe a Spojených štátoch, používajú CODCR ako komplexný ukazovateľ na kontrolu organického znečistenia, zatiaľ čo index CODMN používajú ako jediný ukazovateľ na vyhodnotenie a monitorovanie organického obsahu v telách povrchovej vody, ako sú morská voda, rieky a jazerá alebo pitná voda.

Biochemický dopyt po kyslíku (BOD) znamená biochemický dopyt kyslíka, skrátený ako BOD. Predstavuje množstvo rozpusteného kyslíka spotrebovaného aeróbnymi mikroorganizmami počas biochemickej oxidácie organických látok vo vode pri 20 stupňoch prítomnosti kyslíka. Vzťahuje sa na množstvo kyslíka potrebného na stabilizáciu biologicky odbúrateľnej organickej hmoty vo vode. Je vyjadrený v mg/l.

BOD zahŕňa nielen kyslík spotrebovaný rastom, reprodukciou alebo dýchaním aeróbnych mikroorganizmov vo vode, ale aj kyslíkom spotrebovaným znížením anorganických látok, ako je sulfid a železo z železa. Táto časť kyslíka je však zvyčajne malé percento.

V prírodných podmienkach pri 20 stupňoch je čas potrebný na oxidovanie organických látok do fázy nitrifikácie, tj úplný rozklad a stabilizácia, viac ako 100 dní. V praxi sa však BOD20 pri 20 stupňoch (20 dní) často používa na priblíženie úplného BOD. Vo výrobných aplikáciách sa však 20-dňové obdobie stále považuje za príliš dlhé a BOD5 pri 20 stupňoch (5 dní) sa všeobecne používa ako ukazovateľ obsahu organických látok v odpadovej vode.

BOD5 nie je len dôležitým ukazovateľom kvality vody, ale aj zásadným kontrolným parametrom pri biologickom spracovaní odpadovej vody. Vďaka svojmu dlhému času merania (5 dní) však nemôže včas odrážať a viesť prevádzku zariadení na čistenie odpadových vôd. Môže sa použiť iba na vyhodnotenie výkonu procesu a vykonávanie dlhodobého riadenia procesu. V prípade špecifických čistiarní odpadových vôd je možné stanoviť koreláciu medzi BOD5 a CHSK pomocou COD na zhruba odhadu hodnoty BOD5 na usmernenie úpravy procesu spracovania. Niekedy, pretože niektoré priemyselné odpadové vody nemá podmienky pre mikrobiálny rast a reprodukciu (napríklad prítomnosť toxických organických látok), nie je možné presne zmerať svoju hodnotu BOD5.

Testovanie hodnoty odpadovej vody z chemického kyslíka (COD) môže presne určiť obsah organických látok vo vode, ale CHSK nedokáže rozlišovať medzi biologicky odbúrateľnými a nebiodegradovateľnými organickými látkami. Ľudia tradične používajú pomer BOD5/COD na určenie biologickej odbúrateľnosti odpadovej vody. Všeobecne sa predpokladá, že ak je pomer BOD5/COD väčší ako 0,3, odpadová voda sa môže liečiť pomocou metód biodegradácie. Ak je pomer BOD5/COD menší ako 0,2, musia sa zohľadniť ďalšie metódy liečby.

Chemický dopyt po kyslíku (COD) je všeobecne vyšší ako biochemický dopyt kyslíka (BOD5). Rozdiel medzi týmito dvoma hodnotami zhruba odráža množstvo organických látok v odpadovej vode, ktoré nemožno degradovať mikroorganizmami. V prípade odpadovej vody s relatívne fixovaným zložením znečisťujúcich látok majú CHSK a BOD5 vo všeobecnosti určitý proporcionálny vzťah a môžu sa použiť na vzájomné odvodenie.