關於COD和BOD,很多人也(yě)就知道COD是化學需氧量,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(jī)累,才發覺自己之前了解的都(dōu)是些啥呀。深深體會到“紙(zhǐ)上(shàng)得(dé)來(lái)終覺淺,絕知此事要躬行”的那麽一點點真諦。
一、為什麽(me)需要BOD與COD
目(mù)前(qián)汙水最重要的處理方(fāng)法是生化法特別是好氧法 。用微生物(wù)在好(hǎo)氧條件下降解有機物的(de)氧氣消耗來表達有機(jī)物濃度,可行且有很強的實戰意義。因此需要BOD。無疑BOD應(yīng)用無窮長(zhǎng)時間來測定,即BODu。這也不現實。由於有(yǒu)實際意(yì)義的HRT不會太(tài)久(jiǔ),因此可以(yǐ)用幾十天的BOD來近似代替(tì)BODu。為避(bì)免硝化(huà)影響,時間還要再短一些,因此一(yī)般(bān)使用20日BOD。
20日BOD測定周期也很長。目前流行的(de)是5日BOD。據說5日(rì)標準是因為英國最長(zhǎng)的河流從源頭到入(rù)海(hǎi)不超過5日。英國是島國,如果美國也這麽(me)定,密蘇裏河入海恐怕要一個月吧。因(yīn)此5日沒有什麽特(tè)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(huì)工作周期吻合,好(hǎo)些歐洲國家習慣用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(yǎng)化法(fǎ),可以相(xiàng)對迅速獲得結果,彌補時間缺陷。
高錳酸鉀氧化(huà)性強,且自身顏(yán)色鮮明,可用作COD方法。高錳酸鉀顏色鮮明,特別適合在低濃度下準確測定,因此在給水領域盛行。日本在汙水(shuǐ)領域也很流行。(所以日本廢水BOD經(jīng)常表達(dá)得比COD還高,包括生活汙水)。
重鉻酸鉀在強酸條件下,加熱回流時氧化能力更粗暴,多數場合氧化充分。世界範圍內流行。下(xià)文沒有特殊說(shuō)明之處,COD均為重鉻酸鉀法。
在更暴力的反應氛圍下,一把火燒掉有機物,測定氧消耗量或二氧(yǎng)化碳產量,測定更可靠。此即TOD與TOC。明確知道汙水中各主要汙染物構成與比例,可以根據分子式直接計算,即理論COD。不過實際過程中往往不易實(shí)現或沒有必要實現。
二(èr)、 BOD與COD方法、儀器的內在缺陷
2.1 、BOD方法、儀器內在缺陷
BOD測定方法決定了,實際使用水樣隻能消耗一部分(fèn)DO,對(duì)應(yīng)有機物濃度範圍大約是幾個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(chǎn)生新的(de)物理、化學、生化性質,導致BOD假陽性。上述性質變化可能是滲透壓、pH、表麵性質(有表麵活性劑效應(yīng)的物質(zhì)超過臨界濃度後影響傳質)等。這類廢水啟動難,但隻要反(fǎn)應器內不積累(lèi),很容易對付。
例1:滲透壓—糖。糖生化性極好,但高濃度糖水的滲透壓高,直接生化性極差。(南方的蜜餞就是(shì)用高濃度糖水來保鮮的)。因BOD測定方(fāng)法缺陷,必須稀釋到幾個ppm水平才能測定,因此(cǐ)滲透壓問題(tí)被繞過去了(le)。當然不會有(yǒu)人直接排放這麽高濃度的(de)糖水,且即使蜜餞濃度高,進入生化係統後隻要糖可以在低濃度下降解,體係中始(shǐ)終不會出現積(jī)累滲透壓問題。
例2:pH—檸檬酸可直接(jiē)進入三羧酸循環,生(shēng)化(huà)性遠超過葡萄糖(táng)。但到了一定濃度,廢水明顯為酸性(xìng),可以放(fàng)幾個月都(dōu)不臭。做過油脂工廠廢水的朋友們對酸性緩衝溶液型廢水一定有有印象。當然用上一段所提解(jiě)決方法也好用。
例3:蛋白質(zhì)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(biāo)本!
例4:極少數(shù)有機物因‘鎖鑰效應’,濃度越高,越不利於降解。大家(jiā)有興趣不妨查閱專業生物化學。
例5:界(jiè)麵(miàn)性(xìng)質—洗滌劑。這與(yǔ)BOD測定(dìng)方法的另(lìng)外一項內在缺陷有(yǒu)關。BOD測定水樣(yàng)的DO變(biàn)化不可以太小,否則測定缺乏(fá)重現性。如果真能準確測定ppb級別的DO消耗值,其實(shí)直鏈型洗(xǐ)滌劑—LAS的生化性至少不是很差。問題是LAS濃度稍微高一(yī)點兒,就達到臨界(jiè)濃度,改變界(jiè)麵性質,嚴重影響實際(jì)生(shēng)化。
例6:鹹菜可(kě)長期保(bǎo)存,當然也難直接生化。向糖水中加入大量鹽分,測定BOD很高,但持續進入生(shēng)化係統後,雖然糖可降解,鹽卻幾乎沒有(yǒu)變化,後果是高BOD廢水把(bǎ)微生物(wù)醃製(zhì)成了鹹菜。此類廢水特點是:廢水中有(yǒu)一些生化惰性物質,低濃度下不影響生化甚至是微生物必(bì)不可(kě)少(shǎo)的物質(例如氯離子、硫酸根離子等),一定濃度(dù)下影響廢水整體(tǐ)物理、化學性質。與(yǔ)前麵的5個例子(zǐ)不同,這類廢水不可能直接用生化法處理,但測(cè)定B/C也可(kě)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是不很差,做(zuò)過屠宰廢水的都知道。可是(shì)油脂實際平均(jun1)降解周期並不短,5日BOD並不高。然而屠宰廢水的處理(lǐ)一般有幾個小時(shí)就可以獲得滿意效果(guǒ),且反應器內不嚴重積累。因為(wéi)有些有機物可(kě)以被微生物先(xiān)吸附,相當於含在嘴裏,雖然消化時間可能像吞吃了(le)羚羊(yáng)的(de)蟒蛇一(yī)樣長,但是—出水沒有羚羊。這一例子對於(yú)BOD電(diàn)極(jí)來說是個壞事:SS態有機物如何能被(bèi)電極(jí)迅速測定?
2.2 、COD方法、儀(yí)器內在缺陷
物理缺陷:常規生化處理,水溫頂多三十度出頭。重(chóng)鉻酸鉀法COD測定(dìng),加熱(rè)回流時,沸點70度以下的有機物會(huì)損(sǔn)失很多。現(xiàn)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(duì)直鏈脂肪烴效(xiào)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(jiàn)有機物:苯(注意取樣(yàng)前充分震蕩、乳化)、甲醛、鹽酸(suān)二甲胺、DMF、汽油(震蕩、乳(rǔ)化)、氯仿、醋酸、甲醇、醋酸銨,COD與理論值都差很遠(yuǎn),且缺少重現性,數據可以令人崩潰。
選擇重鉻酸鉀法(fǎ)的氧化性在一些場合不夠強,不能代表全部有機物;然而對無機物,有時也(yě)一鍋端氧化。
例10:亞鐵。當(dāng)然可以被氧化,否(fǒu)則如何用亞鐵鹽滴定?可是這(zhè)是(shì)一種常見無機物。
例11:雙氧水(shuǐ)。也是無機物,且理論上雙氧水的COD是負值。實際上會被重鉻酸鉀一鍋煮掉,而且是缺(quē)少重現性的正值(zhí)。搞Fenton的水友有體會吧 。
三、BOD與COD的(de)運用性(xìng)缺陷
1、政府
為所有汙染物分別製訂(dìng)標準不現實,為有共同特性(xìng)的汙(wū)染物製訂半(bàn)經驗標準成本更低。因此,政府將BOD、COD列入國(guó)標(biāo),並成為最重(chóng)要標(biāo)準(zhǔn);各國標準均是。
2、科研與設計
如何判斷不(bú)同(tóng)廢水處理(lǐ)使用的反應器或微生(shēng)物性能?也需要一個統一指標(biāo),一般也(yě)用BOD、COD。實際上對不同生化性廢水來(lái)說,該指標沒有直接可對比性。同樣,科研設計用哪(nǎ)一個指標也完全是習(xí)慣。對於已知生化性質汙水,當然可以放心選用其中一(yī)個指標。最典型的是生活汙水,各地汙水廠一(yī)般都是按照(zhào)BOD負荷設計,沒什麽,好比用公斤還是用磅,無所謂。當然,如果喜歡(huān)用7日或其它時間(jiān)的BOD也可(kě)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(xìng)質接近的廢水,例如食品工(gōng)業廢(fèi)水,一(yī)般可以(yǐ)放心選用BOD負荷。其它工業廢水,如果無法(fǎ)獲得現成參數(shù),一般應作(zuò)小試。小試一(yī)般可(kě)以作出有效負荷(hé),但很少能直接獲得風量與剩餘汙泥(ní)量指標。如果廢水B/C不高,那麽(me)氣量(liàng)、剩(shèng)餘汙泥產量等指標可能有(yǒu)重大偏差。一般汙泥處理設施餘量比較充(chōng)分(fèn),但風量不(bú)足的話,修正難度可不小(xiǎo)。此類場合(hé)還是用COD為原始參數更好。注意,本節默認了COD測定不(bú)存在重大缺陷。如果存在重大缺陷,用COD也未必(bì)可靠。這類場合還是用TOC或TOD吧,再麻(má)煩也勝(shèng)過開工後再修(xiū)改。
3、高級別(bié)運用
根據B/C,預估生化性能。對未知特性廢水,一般可以根據測定B/C來粗略估計生化性能,前提還是假定(dìng)BOD、COD測(cè)定方法沒有缺陷。如果願意用其它時間BOD與COD的比值來粗估生化性能,也可以,相應調整數值即可。既然目前5日BOD的相關資料(liào)最(zuì)全,那麽還是優先(xiān)用5日B/C吧。此外,還有一些預估(gū)生活性能的旁門左(zuǒ)道功夫,算是偏方(fāng),供各位參考。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(zǐ)為環狀構造的不易降解。分子上(shàng)活性基團少的不易降解。分子支鏈發達的不易降解(jiě)。人不吃的(de)不易降解。不易發臭、不易長毛的(de)不易(yì)降解。注意有些廢水適當稀(xī)釋後容易發臭或長毛,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(xiáng)細論述的話,可以寫一本書。例如對生化(huà)池入水、出(chū)水、沉澱上清液、混合液、汙泥(ní)脫出水分等水樣分別測定後(hòu)分析、推理,可以獲得很多信息。具體怎麽分析、判(pàn)斷,在下水平有限(xiàn),時(shí)間有(yǒu)限,就不囉嗦了。不僅僅(jǐn)是生化池,其它處理節點、手段都(dōu)可以運用,而(ér)且也不僅僅是BOD、COD,其它指標也要聯合(hé)考(kǎo)慮。這一節內容,差不多全看個人修為,要有良好(hǎo)的內功基礎,初級水友運用要(yào)小心。本節具體問(wèn)題太多太大。
估算其它參數。COD、BOD與其它參數(shù)沒有必(bì)然聯係,但如(rú)果知道汙(wū)染(rǎn)物構成特性,可以根據COD估算一些參數,有些場合很方便。
例12:MLVSS。汙(wū)水廠一般有馬弗爐(lú),可測(cè)定MLVSS,但常規中小汙水工程一般隻能測定MLSS。好些工業廢水含有(yǒu)細小(xiǎo)SS,其生(shēng)化池內(nèi)MLVSS/MLSS並非常數(shù),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方法測定,結果(guǒ)近似等於MLVSS。(原則上(shàng)應扣除濾(lǜ)液COD,但實際上一般可以忽略(luè))。
例13:SS。不(bú)是所有(yǒu)SS都能被濾紙測定;不是所有公司都配備0.45um微孔濾膜抽濾裝(zhuāng)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(huà)學構成,且有足夠把握確(què)定溶解態COD物(wù)質(zhì)不很高,就可以用COD法來測定(dìng)。那麽如何知道SS構成?一般是向上(shàng)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(guǒ)SS是多種物(wù)質構成,隻要比(bǐ)例大致不變(biàn),也可以(yǐ)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,且往往第二天才能有數據。如果水中汙(wū)染物化學構成基本不變,完全可以用COD來(lái)換算TKN。實際上有些(xiē)分析人員就是這麽作的,即使不知道原理,沒有練過內功,照樣可用九陰白骨(gǔ)爪。
根據上遊特點,估算COD、BOD 根據分子式,可(kě)以推算理論COD。對規劃中(zhōng)又缺乏參照的工廠,這一條很(hěn)有(yǒu)用。上遊生產(chǎn)使用的工藝、原料、輔料、中間產物,可以通過物質守恒定律,計算下遊水(shuǐ)中汙染(rǎn)物指標。實際上多數(shù)工廠汙(wū)染物(wù)尤其是惡性汙染物最大來源一般是跑冒(mào)滴漏,因此實際廢水指標可能要高(gāo)得多。但至少可以判斷BOD、COD測定中是否會出現(xiàn)假(jiǎ)陽性結果。
四. 初步結論
1、BOD是一個有先天缺陷的測定指標。
2、BOD是一個半經驗指標。
3、BOD不代表(biǎo)可降(jiàng)解有機物(當然更不代表(biǎo)不可降解有機物)。
4、COD也是一個有先天性缺陷的(de)指標,但比BOD可靠性好一些。
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(pàn)據在(zài)多數(shù)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作為經驗判據很勉(miǎn)強(qiáng),甚至不夠作判據,不可用場合比例太大。初(chū)級水(shuǐ)友要小心。當然(rán)理論(lùn)COD-無窮大或充分大時間段BOD可以作充分判據(jù),但實際中很難獲得這一(yī)數據。
9、生活汙水(shuǐ)、食品工業汙水使用BOD作工程計算,也可(kě)以。化工廢水用BOD來計算各池、各機械(xiè)風險很大,特別是風量。初級水友(yǒu)小心。
各位當然還要用(yòng)BOD、COD。但用(yòng)的時候最好能(néng)思考一下,尤其是難降解場合,不要踩地雷(léi)。