關於COD和BOD,很多人也就知道COD是化學需氧量,BOD生化需氧量,還有老師們(men)不下數萬(wàn)次強調過的用(yòng)B/C判定水的可生化性,然後就(jiù)魔性的在大腦(nǎo)裏(lǐ)循環 0.3 0.3 0.3 0.3....
不(bú)過隨著自己經驗的逐漸積累,才發覺自己之前了解的都(dōu)是些啥呀。深深(shēn)體會(huì)到“紙上得來終(zhōng)覺淺,絕知此事要躬行”的那麽(me)一點點(diǎn)真諦。
一、為什麽(me)需要BOD與COD
目前汙水最重要的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的氧(yǎng)氣消耗來表達有機物濃度,可行且有很(hěn)強(qiáng)的實戰意義。因此需要BOD。無疑BOD應(yīng)用無窮長時間(jiān)來測(cè)定,即BODu。這也不現實。由於有(yǒu)實際意義的HRT不會(huì)太久,因此(cǐ)可(kě)以用幾十天的BOD來近似代替BODu。為避免硝化(huà)影響,時間還要再短一些,因(yīn)此一般使用20日BOD。
20日(rì)BOD測(cè)定周期也很長。目前流(liú)行的是5日BOD。據說5日標準是因為英國最(zuì)長的河(hé)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日沒有什麽特殊的物理意義。下(xià)文(wén)沒有特殊說明之處,BOD均為5日。為和社會工作周期吻(wěn)合,好些歐洲國家習慣用7日BOD。5日BOD時間也不短,因此(cǐ)需要更快捷的方法。COD用激烈(liè)的化(huà)學(xué)氧化法,可以相對迅(xùn)速獲得(dé)結果(guǒ),彌補時間缺陷。
高錳酸鉀氧化性強,且自身(shēn)顏色鮮(xiān)明,可用作COD方法。高錳酸鉀顏色(sè)鮮明,特(tè)別適(shì)合在低濃度下準確測定,因此在給水領域盛行。日本在汙水領域也很流行。(所以日本廢水BOD經常表(biǎo)達(dá)得(dé)比COD還高,包括生活汙水)。
重鉻酸鉀在強酸條件下,加熱回流時氧(yǎng)化能力更粗暴,多數場合(hé)氧化充分。世(shì)界範圍內流行(háng)。下文沒有特(tè)殊說明(míng)之處,COD均為重鉻酸鉀法(fǎ)。
在更暴力的反應氛圍下(xià),一把火燒掉有機物,測(cè)定氧消耗量或二氧化(huà)碳產量,測定更可(kě)靠。此即TOD與TOC。明確知道(dào)汙水中各主要汙染物構成與(yǔ)比例,可(kě)以根據分子式直接計算,即(jí)理論COD。不(bú)過(guò)實際過程中往往不(bú)易實現或沒有必要實現。
二、 BOD與COD方法、儀器的內(nèi)在缺陷
2.1 、BOD方法、儀(yí)器內在缺(quē)陷
BOD測定(dìng)方法決定了,實際使用水樣(yàng)隻能消耗一部分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(jì)廢(fèi)水中因汙染物濃度高,產(chǎn)生新的(de)物理、化學、生化性質,導致BOD假陽性(xìng)。上述性質變化可能是滲透壓、pH、表麵性(xìng)質(有(yǒu)表麵活性劑效應的物質超過臨界濃度後影響傳質(zhì))等(děng)。這類廢水啟動難,但(dàn)隻要反應器內不積累,很(hěn)容易對付。
例1:滲透壓—糖。糖生化性極好,但高(gāo)濃度糖(táng)水的滲透壓高,直接生化性極差。(南方的蜜餞(jiàn)就是用高濃度糖水來(lái)保鮮的)。因BOD測定(dìng)方法缺陷,必須稀(xī)釋到幾個ppm水平才能測定,因此滲透(tòu)壓問(wèn)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,進入生化係統後隻(zhī)要糖可以(yǐ)在低濃度下(xià)降解,體係(xì)中始終不(bú)會出現積累滲透壓問題。
例2:pH—檸檬酸可直接進入三羧酸循環,生化性遠超過葡萄糖。但到了一定濃度,廢水(shuǐ)明顯為酸性,可以放幾個月都不臭。做過油脂工廠廢(fèi)水的朋友們對酸性(xìng)緩衝溶液型廢水(shuǐ)一定有有印象。當然用上一段所提解決方法也好用。
例3:蛋白(bái)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(běn)!
例4:極少數有(yǒu)機物因‘鎖鑰效應’,濃(nóng)度越高,越不利於降解。大家有興趣不妨查閱專業生物化學。
例5:界麵性質—洗滌劑。這與BOD測定方法的另外一項內在缺陷有關。BOD測定水樣的DO變化不可以太小,否(fǒu)則測定缺乏重現性。如果(guǒ)真能(néng)準確測定ppb級別(bié)的DO消耗值,其實(shí)直鏈型(xíng)洗滌劑—LAS的生化性至(zhì)少(shǎo)不是很差。問題(tí)是LAS濃度(dù)稍微高一(yī)點兒(ér),就達到臨界濃度,改變界麵性質,嚴重影響實際生化。
例6:鹹菜可長期(qī)保(bǎo)存,當然也難直接(jiē)生化。向糖水中加入大量鹽分,測定BOD很高,但持續進入生化係(xì)統後(hòu),雖然糖可降解,鹽(yán)卻(què)幾(jǐ)乎沒有變化,後果是高BOD廢水把微生物(wù)醃製成了鹹菜。此類廢(fèi)水特點是:廢水中有一些生化惰性物質,低(dī)濃度下不影響生(shēng)化甚至是微生物必不可少的物質(例如氯離子、硫酸根離(lí)子等),一定濃度下影響廢水整體物理、化學(xué)性質。與前(qián)麵的5個例子不同,這類廢水不可能直接用(yòng)生化法處理,但測定B/C也可能很高。此類廢水算是一種特殊變例。
例7:油脂。各位可注(zhù)意過油脂的BOD?生物油脂的生化性至少(shǎo)是不很差,做過屠宰廢水的都知道。可是油脂實際平(píng)均降(jiàng)解周期(qī)並不短,5日BOD並不高(gāo)。然而屠(tú)宰廢水的處理一般有幾個小時就(jiù)可以獲得滿意效(xiào)果,且反應(yīng)器內不嚴重積累。因為有些有機物(wù)可以被微生物先吸附,相當於含在嘴裏,雖然消化時間可能像吞吃了羚(líng)羊的(de)蟒蛇一樣長,但是—出(chū)水沒有羚羊。這一例(lì)子對於BOD電極來說是個壞事:SS態有機物如何能被電極迅速測定?
2.2 、COD方法、儀器內(nèi)在缺陷
物理缺陷:常規生化處理,水溫頂多三十度出頭。重鉻酸鉀法COD測定,加(jiā)熱回流時,沸點70度以(yǐ)下的有機物會損失很多。現在開始流行的160度高溫降解,影響更大。
化學缺陷:銀鹽催化對直鏈脂肪(fáng)烴效果還可以,對芳香烴效果不是一般的差。
例8:吡啶實際生化性很差,可是測定B/C>>1。
例9:常見有機物:苯(běn)(注意取樣前充分震蕩、乳化)、甲醛、鹽酸二甲胺、DMF、汽油(震蕩、乳化)、氯仿、醋酸、甲醇、醋酸銨,COD與理論值都差很遠,且缺少重現性(xìng),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(biǎo)全(quán)部有(yǒu)機物;然而對無機物,有時也一鍋端(duān)氧化。
例10:亞(yà)鐵。當然可以(yǐ)被氧化,否則如何用亞鐵鹽滴定?可是這是一種常見無機物。
例(lì)11:雙(shuāng)氧水。也是無機(jī)物,且(qiě)理論上雙氧水的COD是負值。實際上會被重鉻酸鉀(jiǎ)一鍋煮掉,而(ér)且是缺少重現(xiàn)性的正值。搞Fenton的水友有體會吧 。
三、BOD與(yǔ)COD的運用性缺陷
1、政府
為所(suǒ)有汙染物分別製訂標準不現實,為有共(gòng)同特性的汙染物製訂半經驗標準成本更低。因此,政府將(jiāng)BOD、COD列入(rù)國(guó)標,並成為最重要標準(zhǔn);各國標準均是。
2、科研與設(shè)計
如何判斷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(yī)指標(biāo),一般也用(yòng)BOD、COD。實際上對不同生化性廢水(shuǐ)來說(shuō),該指標沒有直接可對比性。同樣,科研設計用哪一個指標也完全是習慣。對於已知(zhī)生化性質汙水,當然可以放心選用其中(zhōng)一(yī)個指標。最典型的是生活(huó)汙(wū)水,各地汙水廠一(yī)般都是按照BOD負荷設計,沒什麽,好比用公(gōng)斤還是用磅,無所謂。當(dāng)然(rán),如果喜歡用7日或其它時間的BOD也可以,相(xiàng)應(yīng)調整一些常數就行。但是(shì)對工業(yè)廢水來說,應慎重。與生活廢水生化性質(zhì)接近的廢水,例如食品(pǐn)工業廢水(shuǐ),一般可以放心選用BOD負荷。其它工業廢水,如果無法獲(huò)得現成參數,一般(bān)應作小試。小(xiǎo)試一般可以作出有效負荷,但很少(shǎo)能直接獲得風量與剩餘汙泥量指(zhǐ)標。如果廢水B/C不高,那麽氣量、剩餘汙泥產量等指標可能有重大偏差。一(yī)般汙泥處理設施餘量比較充分,但風量不足的(de)話,修正難度可不小。此類場合還是用COD為原始參數更好。注意,本節默認了COD測定不存在重大缺陷。如果存在重大缺(quē)陷,用COD也未(wèi)必可靠。這(zhè)類場合還是用TOC或(huò)TOD吧,再麻煩也(yě)勝過開工後(hòu)再修改。
3、高級別運用
根據B/C,預估(gū)生化性能。對未知特性廢水,一般可以根據(jù)測定B/C來(lái)粗略估計生(shēng)化(huà)性能,前提還是假定BOD、COD測定方法沒有缺陷。如果願意用(yòng)其它時間(jiān)BOD與(yǔ)COD的比值來粗估生化性能,也可以,相應調整數值即可。既(jì)然目前5日BOD的相關資料(liào)最全,那麽還是(shì)優先用5日B/C吧。此外,還有一些預估生活性能(néng)的旁門左(zuǒ)道功夫,算是(shì)偏方,供各位(wèi)參考。注意,不是一切場合都適用,否則就不是偏(piān)方了。一般分子量(liàng)大不易降解。分子(zǐ)為環狀構造的不易降(jiàng)解。分子上活性基團(tuán)少的不易降解。分子支鏈發達的不易降解。人不吃的不易降解。不易發臭、不易(yì)長毛的(de)不易降解。注意(yì)有些廢水適當稀釋後容易發臭或長毛(máo),原始狀態不容易,例如糖蜜廢水。
3.3.2 根據BOD、COD變化趨勢,判斷相關問題。這裏要詳細論述的話,可以寫一本書(shū)。例如對生化池入水、出水(shuǐ)、沉澱上清液、混合液、汙泥(ní)脫出水分(fèn)等水樣分別測定後分析、推理,可以獲得很多信(xìn)息。具體怎麽(me)分析、判斷,在下水平有限,時間(jiān)有限,就不囉嗦(suō)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,其它指標也要聯合考慮。這一節內容,差不多全看個人修為,要有良好的內功(gōng)基礎,初級水友運用要小心。本節具體問題太多太大(dà)。
估(gū)算其它參數。COD、BOD與(yǔ)其(qí)它參數沒有必然聯係(xì),但如果(guǒ)知道汙(wū)染物構成(chéng)特性,可以根(gēn)據COD估(gū)算一些參數,有些(xiē)場合很方便。
例12:MLVSS。汙水(shuǐ)廠一般有馬弗爐,可測定MLVSS,但常(cháng)規中(zhōng)小(xiǎo)汙水(shuǐ)工程一般隻(zhī)能測定MLSS。好些工業廢水含有細小SS,其生化池內(nèi)MLVSS/MLSS並非常數,且未必穩定。既然活(huó)性汙泥幹重主要構(gòu)成(chéng)為多糖與蛋白(bái)質,理論COD當量都在(zài)1—1.1間,完全可以(yǐ)用(yòng)COD方法測定,結果近(jìn)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(néng)被濾(lǜ)紙測定;不是所有公(gōng)司都配備0.45um微孔濾膜抽(chōu)濾裝(zhuāng)置;對缺少驗證的廢水,光度(dù)法(fǎ)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物質不很高,就可以用COD法來測定。那(nà)麽如何知(zhī)道SS構(gòu)成(chéng)?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(yóu)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(dà)致不變,也可(kě)以用這一招。如果比例(lì)也多變(biàn),那就沒有辦法了。
例14:TKN。TKN測定很麻煩,且往往第二天才能有(yǒu)數據。如果水中汙(wū)染物化學構(gòu)成基本不(bú)變,完(wán)全可以用COD來換(huàn)算TKN。實際上有些分析人員就是這麽(me)作的,即使不知道原理,沒有練過內功,照樣可用九陰白骨爪。
根據上遊特(tè)點,估算COD、BOD 根據分(fèn)子式,可以推算理論COD。對規(guī)劃中又缺乏參照的工(gōng)廠,這一(yī)條很有用。上遊生產使用的(de)工藝、原料、輔料、中(zhōng)間(jiān)產物,可以通過物質守恒(héng)定律(lǜ),計算下遊水中汙染物指標。實際上多(duō)數工廠(chǎng)汙染物尤(yóu)其是惡性汙染物最大來源(yuán)一般是跑冒(mào)滴漏,因此實際廢水指標可能要高得多。但至(zhì)少可以判斷BOD、COD測定中是否會出現假陽性結果。
四. 初步結論
1、BOD是一(yī)個有先天缺陷的測定指標(biāo)。
2、BOD是一個半經驗指標。
3、BOD不代表可降解有機物(當然更不代(dài)表不可降解有機(jī)物)。
4、COD也是一個有(yǒu)先天性缺陷的指(zhǐ)標,但比BOD可(kě)靠(kào)性好一些。
5、COD經驗(yàn)性色彩比BOD弱一些。
6、COD一般可以代表有(yǒu)機物總量。
7、BOD/COD判據在多數場合可用。(如果詢問具體哪些場合,我隻能回答:先去(qù)練內功)
8、COD-BOD作為經驗判據很勉(miǎn)強,甚(shèn)至不夠作判據,不可(kě)用場合比例太大。初級水(shuǐ)友要小心。當然(rán)理論COD-無窮大或(huò)充分大時間(jiān)段BOD可以作充分判據,但實(shí)際中很難獲得這一數(shù)據。
9、生(shēng)活汙水、食品(pǐn)工業(yè)汙水使用BOD作工程計算,也可以。化工廢水用BOD來計算各池(chí)、各機械風險很大,特別是(shì)風量。初級水友小心。
各位當然還要用BOD、COD。但用的(de)時候最好能思考一下,尤其是難降解場合,不要踩地雷。