教你輕鬆掌握COD和BOD那些事!
發布時間:2020-11-20      點擊(jī)次數:2823

關於COD和BOD,很多人也就知道COD是化學需氧(yǎng)量,BOD生化需氧量,還有老師們不下數萬次強調過的用B/C判定水的可生化性,然後就魔性的在大腦裏循環 0.3 0.3 0.3 0.3....

不過隨著自己經驗的逐漸積累,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(diǎn)點真諦。


一、為什(shí)麽需要BOD與COD

目前汙水最重要的處理方(fāng)法是生化法特別是好氧(yǎng)法 。用微生物在好氧條件下降解有機物的氧氣消耗來表達有機物濃度,可行且有很強的實戰意義(yì)。因此需要BOD。無疑BOD應用無窮長時間來測定,即BODu。這也不現實。由(yóu)於有實際意義的HRT不會太久,因此可以用幾十天的BOD來近似代替BODu。為避免硝化影響(xiǎng),時間還要再短一些,因此一般使用20日BOD。

20日(rì)BOD測定周期也很長。目(mù)前流(liú)行的是5日BOD。據說5日標準是因(yīn)為英國最長(zhǎng)的河流(liú)從源頭到入(rù)海不超過5日。英國是(shì)島國,如果美國也這麽定,密蘇裏(lǐ)河(hé)入海恐怕要一個月吧。因此5日沒有什麽特殊的物理意(yì)義。下文沒有特殊說明之(zhī)處,BOD均為5日。為和社會工作周期吻合,好些歐洲國家習(xí)慣用7日BOD。5日BOD時間也不(bú)短,因此需要更快捷的方法。COD用激烈的化學氧化法(fǎ),可以相對迅速獲得結果,彌補時(shí)間缺陷。

高(gāo)錳酸鉀氧化性強,且自(zì)身顏色鮮明,可用作COD方法。高錳酸鉀顏色(sè)鮮(xiān)明,特別(bié)適合在(zài)低濃度下準確測定,因此在給水領(lǐng)域盛行。日本在汙水領(lǐng)域也很流行。(所以日本廢水(shuǐ)BOD經常表達得比COD還高,包括生活汙水(shuǐ))。

重鉻酸鉀(jiǎ)在強酸條件下,加熱回(huí)流時氧化能力更(gèng)粗暴,多數場合氧化(huà)充分。世界範圍內流行。下文沒有特殊說明之處(chù),COD均為重鉻(gè)酸(suān)鉀法(fǎ)。

在更暴力的(de)反應氛圍下,一把火燒掉(diào)有機物,測定氧消耗量或二(èr)氧化碳產量,測定更(gèng)可靠。此(cǐ)即TOD與TOC。明確知道(dào)汙水中各主要汙染物構(gòu)成與比例(lì),可以根據分子式直接計算,即理論COD。不(bú)過實際過程中往往不易實現或沒有必要實現。


二、 BOD與(yǔ)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(fāng)法(fǎ)決定了,實際使用水樣隻能消(xiāo)耗一部分DO,對應有機物濃度範圍大約是(shì)幾個mg/L。有些汙染物在這一濃度範圍內生化性不壞,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,導致BOD假陽性。上述性(xìng)質變化可能是滲透壓、pH、表麵(miàn)性質(有表麵活性劑(jì)效應的物質超過臨界濃度後影響傳質)等。這類廢水啟動(dòng)難,但隻要反應器內(nèi)不積累,很容易對付。

例1:滲(shèn)透壓—糖。糖生化性極好,但高(gāo)濃度糖水的滲透壓高,直接生化性極差。(南方的蜜餞就是用高濃度糖水來保鮮的)。因BOD測定方(fāng)法缺陷,必須稀(xī)釋到幾個ppm水平(píng)才能測定,因此滲透壓問題被繞過去了。當然不會有人直接排放這麽高濃度(dù)的(de)糖水,且即使蜜餞濃度高,進入生化係統後隻(zhī)要糖可以(yǐ)在低濃度下降解,體係中始終不會出現積累滲透壓問題。

例2:pH—檸檬(méng)酸(suān)可直接進入三羧酸循環,生化(huà)性遠超過葡萄糖。但到了一定濃度(dù),廢水明顯為酸(suān)性,可以放幾個月都不臭。做過油脂工廠廢水的(de)朋友們對酸性緩衝溶液型廢水一定(dìng)有有印象。當然用上一段所提解(jiě)決方法也好用。

例3:蛋白質變性—甲醛。甲醛測定BOD奇高。但高濃度甲醛別名是福爾馬林,可泡標本!

例4:極少數有機物因‘鎖鑰效應’,濃度越高,越(yuè)不利於降解。大家有興趣不妨(fáng)查閱專業生物(wù)化學。

例(lì)5:界麵性質—洗滌劑。這與BOD測定方(fāng)法的另(lìng)外一項內在缺陷有關。BOD測定水樣的DO變化不可以太小,否則測定缺乏重現性。如果真能準確測(cè)定ppb級別(bié)的DO消耗(hào)值,其(qí)實直鏈型洗滌(dí)劑—LAS的生化性至(zhì)少不是很差。問(wèn)題是(shì)LAS濃度稍微高一點兒,就達到臨界濃度,改變界麵性質,嚴重(chóng)影響實際生化。

例6:鹹菜可長期保存,當然也(yě)難直接生化。向糖水中加入大量鹽分,測定BOD很高,但持(chí)續進入生化係統後,雖(suī)然糖可降(jiàng)解,鹽(yán)卻幾乎沒有變(biàn)化,後果是高BOD廢水(shuǐ)把微生物醃製成了鹹(xián)菜。此類廢水特點是:廢水中(zhōng)有一些生化(huà)惰性物質,低濃度(dù)下不影響生化甚至是微生物必不可少的物質(例如氯離子、硫酸根離子等),一定濃度下影響廢水整體物理、化學性質。與前麵的5個例子不同,這類廢水不可能直接用(yòng)生化法處(chù)理,但測定B/C也可能很高。此類(lèi)廢水算是一種(zhǒng)特殊變例。

例7:油脂。各位可注意過油脂(zhī)的BOD?生物油脂的(de)生化性至少是不很差(chà),做過屠宰廢水的都知道。可是油脂實際平均(jun1)降解周期並不短,5日BOD並不高。然而屠宰(zǎi)廢水的處理一般(bān)有幾個小(xiǎo)時就可以獲得滿意效(xiào)果,且反應(yīng)器內不嚴重積累(lèi)。因為(wéi)有些有機物可以(yǐ)被微生物先吸附,相當於含在嘴裏,雖然消(xiāo)化(huà)時間可能像吞吃了羚羊(yáng)的蟒蛇(shé)一(yī)樣長,但是—出水沒有羚羊。這一例子對(duì)於BOD電極來說是個壞事:SS態有機物如何能被電極迅速測定(dìng)?

2.2 、COD方法、儀器內在缺陷

 物理缺陷:常規生化處理,水溫頂多三(sān)十度出頭。重鉻(gè)酸鉀法COD測定(dìng),加熱回流時,沸(fèi)點70度以下的有機物會損(sǔn)失很(hěn)多。現(xiàn)在開(kāi)始流行的160度高溫降解,影(yǐng)響更大。

化學(xué)缺陷:銀鹽催化(huà)對直鏈脂肪烴效果還可以(yǐ),對芳香烴效果不(bú)是一般的差。

例8:吡啶實(shí)際生化性很差,可是測定B/C>>1。

例(lì)9:常見有機物:苯(注意取樣前充(chōng)分震蕩、乳化)、甲醛、鹽酸二甲胺、DMF、汽油(震蕩、乳化)、氯仿、醋酸、甲醇、醋酸(suān)銨,COD與理論值都差很遠,且缺少重現性,數據可以令人崩潰。

選擇重鉻酸鉀法的氧化性在一些場合不夠(gòu)強,不能代表全部有機物(wù);然而對無機物,有時也一鍋端氧化。

例10:亞鐵。當然可以被氧化,否則如何用亞(yà)鐵鹽滴定?可是這是一種常見無機物。

例11:雙氧水。也是無(wú)機物,且理論上雙氧(yǎng)水的COD是負值。實際(jì)上會(huì)被(bèi)重鉻酸鉀一(yī)鍋煮掉,而且是缺少重現性的正值。搞Fenton的水友有體會吧 。


三、BOD與COD的運用性缺陷(xiàn)

1、政府

為所有汙(wū)染物(wù)分別(bié)製訂標(biāo)準不現實,為(wéi)有共同特性的汙(wū)染物製訂半經驗標準(zhǔn)成本更低。因此,政府將BOD、COD列入國標,並(bìng)成為最重要標準;各國標準均是。

2、科研與(yǔ)設計

如何判斷不同廢水處(chù)理使用的反應器(qì)或微生物性能?也(yě)需要一個統一指(zhǐ)標,一(yī)般也用BOD、COD。實際(jì)上對不同生化性廢水來說,該指標沒有(yǒu)直接可對(duì)比性。同樣(yàng),科研設計用哪一個指標也完全是習慣。對於已知生化(huà)性質汙水,當然可以(yǐ)放心選用其中一個指標。最(zuì)典型的是生(shēng)活(huó)汙(wū)水,各地汙水廠一(yī)般都是按照BOD負荷設(shè)計,沒什麽,好比用公斤還是用磅,無所謂。當然,如果喜歡用7日或其它時間的BOD也可以,相應調(diào)整一些常數就行。但是對工業廢水來說,應慎重。與生活廢水生化性質接近(jìn)的(de)廢水,例如食(shí)品工(gōng)業廢水,一般可以放心(xīn)選用BOD負荷。其它工業廢水,如果無法獲得現成參(cān)數,一般應作小試。小試一般可以作(zuò)出有效負(fù)荷,但很少能直(zhí)接獲得風(fēng)量與剩餘汙泥量指標。如果廢(fèi)水B/C不高,那麽(me)氣量(liàng)、剩餘(yú)汙泥(ní)產量等指標可能有重大偏差。一般汙泥處(chù)理設施餘量比較充分,但風量不(bú)足的話,修正難度可(kě)不(bú)小(xiǎo)。此類場合還是用COD為(wéi)原始(shǐ)參數更好。注意,本節默認了COD測定不存在重大缺陷。如果存在重大缺陷,用COD也未必可靠。這類(lèi)場合還是用TOC或TOD吧,再麻(má)煩也勝過(guò)開工後再修(xiū)改。

3、高級別運用

根據B/C,預估(gū)生化性能。對未知特性廢水(shuǐ),一般可以根(gēn)據測定B/C來粗略估計生化性能,前提(tí)還是假定BOD、COD測定(dìng)方法沒有缺(quē)陷(xiàn)。如果願意用(yòng)其它時間(jiān)BOD與(yǔ)COD的比值(zhí)來粗(cū)估生化性能,也可以,相應調整數值即可。既然(rán)目前(qián)5日BOD的相關資料最全,那麽還是優先用(yòng)5日B/C吧。此外,還有一些預估生活性能的(de)旁(páng)門左道功夫,算是偏方,供各位參(cān)考(kǎo)。注意,不是一切場合都適用(yòng),否則就不是偏方了。一般分子量大不易降解。分子為環狀構造的不易降解。分子上活性基團少的不易降解(jiě)。分子支(zhī)鏈發達的不易降解。人(rén)不吃的(de)不易降解。不易發臭、不易長毛的不易降解。注意有些廢(fèi)水適當稀釋後容易發臭或長毛,原始(shǐ)狀態不容易,例如(rú)糖蜜廢水。


3.3.2 根據BOD、COD變化趨勢,判(pàn)斷相關問題。這裏要詳細論(lùn)述的話,可(kě)以寫一本書。例如對生化池入水、出水、沉澱上清液、混合(hé)液、汙泥脫出水分等水樣分(fèn)別測定後分析、推理,可以獲得很(hěn)多信(xìn)息。具體怎(zěn)麽分(fèn)析、判斷,在下水平有限,時間有限,就(jiù)不囉嗦了(le)。不僅僅是生化(huà)池,其它處(chù)理(lǐ)節點、手(shǒu)段都可以運用,而且也(yě)不僅僅(jǐn)是BOD、COD,其它指標也要聯合考慮。這一節內容,差不多全看個人(rén)修為,要有良好的內功基(jī)礎,初級水友運用要小心。本節具體問題太多太大。


估算其它參數。COD、BOD與其它參數沒有必(bì)然聯係,但如(rú)果知道汙染物構(gòu)成特性,可(kě)以根據COD估算一些參(cān)數,有些場合很方(fāng)便。

例12:MLVSS。汙(wū)水廠一般有(yǒu)馬弗爐,可測定MLVSS,但常規中小汙水(shuǐ)工程一般隻能測定MLSS。好些工(gōng)業廢水含有細小SS,其(qí)生化池內MLVSS/MLSS並非常數,且未必穩定。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1—1.1間,完全可以(yǐ)用COD方法測定,結果近似等於MLVSS。(原則上(shàng)應扣除濾液COD,但實際上一般可以忽略)。

例13:SS。不是所有SS都能被濾紙測定;不是所有(yǒu)公司(sī)都(dōu)配備(bèi)0.45um微孔濾膜抽濾裝置;對缺少驗證的廢水,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物質不很(hěn)高,就可以用COD法來測定。那麽(me)如何(hé)知道SS構成(chéng)?一般是向上遊車間調查。例如天然纖維類粉(fěn)末一般(bān)COD當量為1.1,化纖類粉末一般為2—3,油類為(wéi)3—3.5、肉末、毛發碎屑為1.1。如果SS是多(duō)種物質構成,隻要比例大(dà)致不變,也可以用這一招。如果比例也多變,那就沒有辦法了。

例14:TKN。TKN測定很麻煩,且往往(wǎng)第二天才能有數據。如果水中(zhōng)汙(wū)染物化學構成基(jī)本不變(biàn),完全可以用COD來換(huàn)算TKN。實際上有些分析人員(yuán)就是這麽作的,即(jí)使不知道原理,沒有練過內功,照樣可(kě)用九陰白骨爪。

根據上遊特點,估算COD、BOD 根據分子式,可以推算理論COD。對規劃中又缺乏參照的工(gōng)廠,這一條很有用。上遊生(shēng)產使用的工藝、原料、輔料、中間產物,可以通過物質守恒定律,計算下(xià)遊水中汙染物(wù)指標。實際上多數工廠汙染物尤其是惡(è)性(xìng)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(shǎo)可以判斷BOD、COD測定中是否會(huì)出現假陽性結果。


四. 初步結論

1、BOD是一個有先天缺陷的測定指標(biāo)。

2、BOD是一個(gè)半經驗指標。

3、BOD不代表可降(jiàng)解有機物(當然更不代表不可降解有機物(wù))。

4、COD也是一個有(yǒu)先天性缺陷的指標,但(dàn)比BOD可靠性好一些。

5、COD經驗性色彩(cǎi)比(bǐ)BOD弱一些。

6、COD一般可以代表有(yǒu)機物總量。

7、BOD/COD判據在多數場(chǎng)合可用。(如果詢問具體哪些場合,我隻(zhī)能回答:先去練內功)

8、COD-BOD作為經(jīng)驗判據很勉強(qiáng),甚(shèn)至不夠作判據,不可用場合比例太(tài)大。初級水友要小心。當然理論COD-無窮大或充分大時間段BOD可(kě)以(yǐ)作充(chōng)分(fèn)判據,但實際中很難獲得這一數(shù)據。

9、生活汙(wū)水、食(shí)品工業汙水使用BOD作工(gōng)程計算,也可以。化工廢水用BOD來計(jì)算各池、各機械風險很大,特(tè)別(bié)是風(fēng)量。初級水(shuǐ)友小心。

各位當然還要用BOD、COD。但用的時候最好能思考一下,尤其是難降解(jiě)場合,不要踩地雷。


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