關於COD和BOD,很多人也就知道COD是化學(xué)需氧量,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(de)可生化性,然後就魔性的在(zài)大腦裏循環 0.3 0.3 0.3 0.3....
不過隨著自己經驗的逐漸(jiàn)積累,才(cái)發覺自(zì)己之前了(le)解的都是些啥呀。深(shēn)深體會到“紙(zhǐ)上得來終(zhōng)覺(jiào)淺,絕知此事(shì)要躬行”的那麽一點點真諦。
一、為什麽需要BOD與COD
目(mù)前汙水(shuǐ)最重要的(de)處理方法是生化法特別是好氧法 。用微生物在好氧條件下降解有機物(wù)的氧氣消耗來表達有機物濃度,可行且有很強的實戰意義。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。由於有(yǒu)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(miǎn)硝化影響,時間還要再短一些(xiē),因此一般使用20日BOD。
20日BOD測定(dìng)周期也很長。目前流行的是5日BOD。據說5日標準是因(yīn)為英國最長的河流從源頭到入海不超過5日。英國是島國,如果美國也這麽定,密蘇裏河入海恐怕要一個月吧。因此5日沒有什(shí)麽特殊的物理意(yì)義。下文沒有特殊說明之處,BOD均為5日。為和社會工作周期吻合,好些歐洲國家習慣用7日BOD。5日BOD時間也(yě)不短,因此(cǐ)需要更快捷的方法。COD用激烈的化學氧化法,可以相對迅速獲(huò)得結果,彌補時間缺陷。
高錳酸(suān)鉀氧化性(xìng)強,且自身顏色鮮明,可(kě)用作COD方法。高(gāo)錳酸(suān)鉀顏色鮮明,特別(bié)適合在低濃度下準確(què)測定,因此在給水(shuǐ)領域盛行。日(rì)本在汙水領域(yù)也(yě)很流行。(所以日本廢水BOD經(jīng)常表達得比COD還高,包括(kuò)生活汙水)。
重(chóng)鉻酸(suān)鉀在強酸條件下,加熱回流時氧化能力更粗暴,多數(shù)場合氧化充分。世界(jiè)範圍內流行。下文沒有特殊說明之處,COD均為(wéi)重鉻酸鉀法。
在(zài)更(gèng)暴力(lì)的反應氛(fēn)圍下,一把火燒掉有機物,測定(dìng)氧消耗量或二氧化碳產量,測定更可靠。此即TOD與TOC。明確(què)知(zhī)道(dào)汙水中各主要汙染物構成與比例,可(kě)以根據分子式直接(jiē)計算,即理論COD。不過實際過程中往往不易實現或沒有必(bì)要實現。
二、 BOD與(yǔ)COD方法、儀(yí)器的內在缺陷
2.1 、BOD方法、儀器內在(zài)缺陷
BOD測定方法決定了,實際(jì)使用水樣隻能消耗一(yī)部分(fèn)DO,對應有機物濃度範圍大約是幾個mg/L。有(yǒu)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(wū)染物濃度高,產生新的物理、化學、生化性質,導致(zhì)BOD假陽性。上述性質變化可能是滲(shèn)透壓、pH、表麵性質(有表麵活性劑效應的物質超過(guò)臨界濃(nóng)度後影響傳質)等。這類廢水啟(qǐ)動難,但隻要反應器內不積累,很容易對付。
例1:滲透壓—糖。糖(táng)生化性極好,但高濃度糖水(shuǐ)的滲透壓(yā)高(gāo),直接生化性極差。(南方的蜜餞就是用高濃度(dù)糖水來保鮮的)。因BOD測定方法缺陷,必須稀(xī)釋到幾個ppm水平才能測定,因此滲(shèn)透壓(yā)問題被繞過去了。當然不會有人直接排放這麽高濃度的糖水,且即使蜜餞濃度高,進(jìn)入(rù)生化係統後隻要糖可以在低濃度下降解,體係中始終不會出現(xiàn)積累滲(shèn)透壓問題。
例2:pH—檸檬酸可直接(jiē)進(jìn)入三羧酸循(xún)環,生化(huà)性遠超過葡萄(táo)糖。但到了一定濃度,廢水(shuǐ)明(míng)顯為酸性,可以(yǐ)放幾個月都不臭。做過油脂工廠廢水的朋(péng)友們(men)對酸性(xìng)緩(huǎn)衝溶(róng)液型廢水一定有(yǒu)有(yǒu)印象。當然用上(shàng)一段所(suǒ)提解決方法(fǎ)也好用。
例(lì)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(fú)爾馬林,可泡標本!
例(lì)4:極少數有機物因‘鎖鑰效應’,濃度越高,越不(bú)利於降解。大家有興趣不妨查閱專業生物化學。
例5:界(jiè)麵性質—洗滌劑。這與BOD測(cè)定方法的另外一項內在缺陷有關。BOD測(cè)定水樣的DO變化不可以太小,否則測定缺乏重現性。如果(guǒ)真能準確測定ppb級別的DO消(xiāo)耗值,其實直鏈型洗滌劑—LAS的生化性至少(shǎo)不是很差。問題是LAS濃度稍微高一點兒,就達到臨界濃度,改變界麵性質,嚴重影響實際生化。
例6:鹹(xián)菜可(kě)長期保存,當然也難直接生化。向糖水(shuǐ)中加入大量鹽分,測定BOD很(hěn)高,但持續進入生化係統後,雖然糖可降解,鹽(yán)卻(què)幾乎沒有(yǒu)變化,後果是高BOD廢水把微生物醃製成(chéng)了鹹(xián)菜。此(cǐ)類廢水特點是:廢水中有一些生化惰性物質,低濃度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(yǔ)前麵的5個(gè)例子(zǐ)不同,這類廢水不可能直接用生(shēng)化法處理,但測定B/C也(yě)可能很高。此類廢水算是(shì)一種特殊變例。
例7:油脂。各位可注意(yì)過(guò)油脂的BOD?生物油脂的生化性(xìng)至少(shǎo)是不很差,做過屠宰廢水的都知道。可是油脂(zhī)實際平均降解周期並不短,5日BOD並(bìng)不高。然而屠宰廢水的處理一般有幾個小時就可以獲得滿意效果,且(qiě)反應器內不嚴重積累。因為有些有機物可以被(bèi)微生物先吸附,相當於含在嘴裏,雖然消化時(shí)間可能像吞吃了羚羊的蟒蛇一樣長,但是—出水沒有羚羊(yáng)。這一例子對於BOD電極來說(shuō)是個壞事:SS態(tài)有機物如何能被電極迅速測定?
2.2 、COD方法、儀器內(nèi)在缺(quē)陷
物(wù)理缺陷:常規生化處理,水(shuǐ)溫頂多三十度出頭。重鉻(gè)酸鉀法COD測定,加熱回流時,沸點70度以下的有機物會損失很(hěn)多。現在開始(shǐ)流行的160度高溫(wēn)降解,影響更大。
化學缺陷:銀鹽催化對直鏈脂肪烴效果還可以,對芳香烴效果(guǒ)不是一般的(de)差。
例8:吡啶(dìng)實際生化性很差,可是測定B/C>>1。
例9:常見有機物:苯(注意取樣前充(chōng)分震蕩、乳化)、甲醛(quán)、鹽酸二甲胺、DMF、汽油(震蕩、乳(rǔ)化(huà))、氯仿(fǎng)、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強,不能代表全部(bù)有機物;然而對無機物,有時(shí)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(shì)一種常(cháng)見無機物。
例11:雙氧水。也是無機物,且(qiě)理論上雙氧水(shuǐ)的COD是負值。實際上會(huì)被重鉻酸鉀一(yī)鍋煮掉,而且是缺少重現(xiàn)性的正值。搞(gǎo)Fenton的(de)水(shuǐ)友有體(tǐ)會吧 。
三、BOD與COD的運用性缺陷
1、政府
為所有汙染物分別製訂標準不現(xiàn)實,為有共同特性的汙染物製訂半經驗標準成本更低。因(yīn)此,政府將BOD、COD列入國標,並成為最重要(yào)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(shēng)物性能?也需要一個統一指標,一般也用BOD、COD。實際(jì)上(shàng)對不同生化(huà)性廢水來(lái)說,該指標沒有直接可對比性。同樣,科(kē)研設計用哪一個指標也完全是習慣。對於已知生化性質汙水,當然可以放心選用其中一個指標。最典型的是生活汙(wū)水(shuǐ),各地汙水廠(chǎng)一般都是按照BOD負荷設計(jì),沒什麽(me),好比用公斤還是用磅,無所謂。當然,如果喜歡用(yòng)7日或其(qí)它時間的BOD也可以,相應調整一些常數就行。但是對工業廢水來說,應慎重。與生活廢水生化性質接近的廢(fèi)水,例如食品工業廢水,一般可(kě)以放心選用BOD負荷。其它工業廢水(shuǐ),如(rú)果無法獲得現成參數,一(yī)般應作小試。小試一般可以(yǐ)作(zuò)出有效負荷,但很少能直接獲得風量與剩(shèng)餘汙泥量指標。如果(guǒ)廢水B/C不高,那麽(me)氣(qì)量、剩餘汙泥產量等指標可能有重大偏差。一般汙泥處理設施餘量比較充分,但風量不足的話,修正難度可不小(xiǎo)。此類場合還是用COD為原(yuán)始參數(shù)更(gèng)好。注意,本節(jiē)默認了COD測(cè)定不存在(zài)重大缺陷。如果存在重大缺陷,用COD也未必(bì)可靠。這類場合還是(shì)用TOC或TOD吧,再麻煩也勝過開工後(hòu)再修(xiū)改(gǎi)。
3、高級別運用
根據B/C,預(yù)估(gū)生化性(xìng)能。對未知特性廢水,一般可以根據測定B/C來粗略(luè)估計生化性能,前提還是假定BOD、COD測定方(fāng)法沒有缺陷。如果願意用其(qí)它時間BOD與COD的比值來(lái)粗估生化性能,也可以,相(xiàng)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。此外,還(hái)有一些預(yù)估生活性能的旁門左道功夫,算是偏方,供(gòng)各位參考(kǎo)。注意,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。分子為環狀構造的不易降解(jiě)。分子上活(huó)性基團少的(de)不易降解。分子支鏈發達(dá)的不(bú)易降解。人不吃的不易降解。不易發臭、不易長毛(máo)的不易降解。注意有些廢(fèi)水適當稀釋後容易發臭或(huò)長毛,原(yuán)始狀態不容易,例如糖(táng)蜜廢水。
3.3.2 根據(jù)BOD、COD變化趨勢,判斷相(xiàng)關問題。這裏要詳細論述的話,可(kě)以寫一本書。例(lì)如對生化池入水、出水、沉澱上清液、混合液、汙泥脫出水分等水樣分別測定後分析、推理,可以獲得很多信息。具體怎麽分析、判斷,在下水平有限,時間有限,就(jiù)不囉嗦了。不僅僅是生化池,其它處理節點、手段都可以運用,而且也不僅僅是BOD、COD,其它指標(biāo)也要聯合考慮。這一節內容(róng),差不(bú)多全看個人修為,要有良好的內功基礎,初級水友運用要小心(xīn)。本節具體問題太多太(tài)大。
估算其它參數。COD、BOD與其它參數沒有必然聯係,但如果知道汙染物構成特性,可以根據(jù)COD估(gū)算一些參數,有些場合很(hěn)方便。
例12:MLVSS。汙水廠一般有馬弗爐,可測定MLVSS,但常規中小汙水工程一般隻能測定(dìng)MLSS。好些工業廢水含有細小SS,其生化(huà)池內MLVSS/MLSS並(bìng)非常數,且未必穩定。既然活性汙泥幹重主要構成為多(duō)糖與蛋白質,理論COD當量都在1—1.1間,完全可以用COD方法測(cè)定,結果近似等於MLVSS。(原則上應扣除濾液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(shì)所有公司都(dōu)配備0.45um微孔濾膜抽濾裝置(zhì);對(duì)缺少驗證的廢水,光度(dù)法(fǎ)或(huò)濁度法(fǎ)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COD物質不很高,就可以用COD法來測定。那麽如何(hé)知道SS構成?一般是向上遊車間調查。例如天然纖維類粉末一般COD當量為1.1,化纖類粉末一般為2—3,油類為3—3.5、肉末、毛發碎屑為1.1。如果SS是多種物質構成,隻要比例大致不變(biàn),也可以用(yòng)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(qiě)往(wǎng)往第(dì)二天才能有數據。如(rú)果水中汙染物化學構(gòu)成基本不變,完全可以用COD來換算TKN。實際上有些(xiē)分析人員(yuán)就是這麽作的,即使不知道原理,沒有練過內(nèi)功(gōng),照樣可用九陰白(bái)骨爪。
根據上(shàng)遊特點,估算COD、BOD 根據分子式(shì),可以推算理(lǐ)論COD。對規劃中又缺乏參照的(de)工廠,這一條(tiáo)很有用。上遊生產使用的工藝(yì)、原料、輔料、中間產物,可以通過物質守恒定律,計算下遊水中汙染物指標。實際上多數工廠汙染物尤其是惡(è)性汙染物最大來源一般是跑(pǎo)冒滴漏,因此實際廢水指標可(kě)能要高得多(duō)。但至(zhì)少可以(yǐ)判(pàn)斷(duàn)BOD、COD測定中是否(fǒu)會出現假陽(yáng)性結果。
四. 初步結論
1、BOD是一個有先天缺陷的測定指(zhǐ)標。
2、BOD是一個半經(jīng)驗(yàn)指標。
3、BOD不代表可降解有機物(當然更不(bú)代表不可降解有機物)。
4、COD也是一個有先天(tiān)性缺陷的指標,但比BOD可靠(kào)性好一些。
5、COD經驗性色彩比BOD弱一些。
6、COD一般可以代表有機物總量。
7、BOD/COD判據在多數場合可用。(如果詢問具體哪些場合,我隻能回答:先去練內功)
8、COD-BOD作為經驗(yàn)判據(jù)很勉強,甚至不夠作判據,不可(kě)用場合比例太大。初級水友要小心。當然理(lǐ)論COD-無窮(qióng)大或充分大時(shí)間段BOD可以作充分判據,但實際中很難獲得這一數據。
9、生活汙水、食品工業汙水使用BOD作工程計算,也可以。化工廢水用BOD來計算各池、各機械風險很大(dà),特別是風量(liàng)。初級水友小心。
各位(wèi)當然還要用BOD、COD。但用的時候最好能思考一下,尤(yóu)其是難降解場合,不(bú)要踩地雷。