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,還有老師們不下數萬次強調過(guò)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(zhe)自己經驗的逐(zhú)漸積累,才發覺自己之前了解的都是(shì)些啥呀。深深體會到“紙上得來終覺淺,絕知此事要躬行(háng)”的那麽一點點真諦。
一、為什麽(me)需(xū)要BOD與COD
目前(qián)汙水最重要的處理方法是生化法特別是好氧法 。用微生物(wù)在好氧(yǎng)條件下降解(jiě)有機物的(de)氧(yǎng)氣消耗來表達有機物濃度,可行且有很強的實戰意義。因此(cǐ)需要BOD。無疑BOD應(yīng)用無(wú)窮長時間來測定,即(jí)BODu。這也不現實(shí)。由於有(yǒu)實際意(yì)義(yì)的HRT不會太久,因此可以用幾十天的(de)BOD來近似代替BODu。為避免硝化影響,時間還要再短一些,因此一般(bān)使用20日(rì)BOD。
20日BOD測定周期也很長。目前流行的是5日BOD。據說5日(rì)標準是因為英國最長的河流從源頭到入海不超(chāo)過5日。英國是島國,如果美國也這麽定(dìng),密蘇裏河入海恐怕要一個月吧(ba)。因此5日沒有什麽特(tè)殊的物理(lǐ)意(yì)義。下文沒有特殊說明之處,BOD均為5日(rì)。為和社會工作周期吻合(hé),好些歐洲國家(jiā)習慣用7日BOD。5日BOD時間也不短,因(yīn)此需要更(gèng)快捷的方法。COD用激烈的化學氧化法,可以相對迅速獲得結果,彌補時間缺(quē)陷。
高錳酸鉀氧化性強,且自身顏色鮮明,可用作COD方法。高錳(měng)酸鉀顏色鮮明,特別適合在(zài)低濃度下準確測定,因此在給水領(lǐng)域盛行。日本在汙(wū)水領域也很流行。(所以日本(běn)廢水(shuǐ)BOD經常表達得比COD還高,包括生活汙水)。
重鉻酸鉀在強酸條件下(xià),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。下文沒有特殊說明之處,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(wù),測(cè)定(dìng)氧(yǎng)消耗量或二氧化碳產量,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(lǐ)論COD。不過(guò)實際過程中(zhōng)往往不易實現或(huò)沒有必要實現。
二、 BOD與COD方法、儀器的內在缺陷
2.1 、BOD方(fāng)法、儀器(qì)內在缺陷
BOD測定方法決定(dìng)了,實際使用水樣隻能消耗一部分DO,對應(yīng)有機物濃度範圍(wéi)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(huài),但是實際(jì)廢水(shuǐ)中因汙染(rǎn)物濃(nóng)度高,產生新的物理、化學(xué)、生化性質,導致BOD假陽性。上述性(xìng)質變化可能是滲透壓、pH、表麵性(xìng)質(有表麵活性劑效(xiào)應的物質超過臨界濃度後影響傳質)等。這類廢水啟動難,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(hǎo),但高濃度糖水的滲(shèn)透壓高,直接生化性極(jí)差。(南方的蜜餞就是用(yòng)高濃度(dù)糖水來保鮮的)。因BOD測定方法缺陷,必(bì)須(xū)稀釋到幾個ppm水平才能測定,因此滲透壓問題(tí)被繞過去了。當然不會有人直接排(pái)放這麽(me)高濃度的糖水,且即使(shǐ)蜜餞濃度高,進入(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(chū)現積累滲透壓問題。
例2:pH—檸檬酸可直接進入三(sān)羧酸循環,生化性遠超過葡萄糖。但到(dào)了一定(dìng)濃(nóng)度,廢水明顯為酸性,可以放幾個月都不臭。做過油脂工廠廢水(shuǐ)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決方(fāng)法也好用。
例3:蛋白質變性—甲醛。甲醛測定BOD奇(qí)高。但高(gāo)濃度甲醛別名是福爾馬林,可(kě)泡(pào)標本!
例(lì)4:極少數有機物因‘鎖鑰效應’,濃度越高,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(jì)。這與BOD測定方法的另外一項內在缺陷(xiàn)有關。BOD測定水樣(yàng)的DO變化不可以太(tài)小,否則測定缺乏重現(xiàn)性。如果真能準確測定ppb級別的DO消耗值,其實直鏈(liàn)型(xíng)洗滌劑—LAS的生化性至少不是很差。問題是LAS濃度稍微高一點兒(ér),就達到臨界濃度,改變界麵性質(zhì),嚴重影響實際生化。
例6:鹹菜(cài)可長期(qī)保存,當然也難直接生化。向(xiàng)糖(táng)水(shuǐ)中加入大量鹽分,測定BOD很高,但持續進入生化係統(tǒng)後,雖然糖可降解,鹽卻幾乎(hū)沒有變化,後果是高BOD廢水把微生(shēng)物醃製成了鹹菜。此類廢水特點是:廢水中有一些生化惰性物(wù)質,低濃度下不影響生化甚至是微生物必不可少的物質(例(lì)如氯離子、硫(liú)酸根(gēn)離子等),一定濃度下(xià)影響廢水整(zhěng)體物理、化學性(xìng)質。與(yǔ)前(qián)麵的5個例子不同,這類廢(fèi)水不可能直(zhí)接用生化法處理,但測定B/C也可能很(hěn)高。此類廢水算是一種(zhǒng)特殊變例。
例7:油(yóu)脂。各位可(kě)注意過油脂的BOD?生(shēng)物油脂的生化性至(zhì)少(shǎo)是不很(hěn)差,做過屠宰廢水的都知道。可是油脂實際平均降解周期並不(bú)短,5日BOD並不(bú)高。然而屠宰廢水的處理一(yī)般(bān)有幾(jǐ)個小時就(jiù)可以(yǐ)獲(huò)得滿意(yì)效果,且反應器內不嚴重積累。因為有些有機物可(kě)以被微生物先吸附,相當於含(hán)在嘴裏,雖然消(xiāo)化時間可能像吞吃了羚羊的蟒蛇一樣長,但是—出水沒有羚羊。這一例子對於BOD電(diàn)極來說(shuō)是個壞事:SS態有機物如何能被電極迅(xùn)速測定?
2.2 、COD方法、儀器內在缺陷
物理缺陷:常規生化處理,水溫頂多三十度出頭。重鉻酸鉀法COD測(cè)定,加熱(rè)回流時,沸點70度以下的有機物會(huì)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烴(tīng)效果還可以,對芳香烴效果(guǒ)不是一(yī)般的差。
例8:吡啶實際(jì)生化性很差,可是測定B/C>>1。
例9:常見有機物:苯(注意取樣前充分(fèn)震蕩、乳化)、甲醛、鹽酸二甲胺(àn)、DMF、汽油(震蕩、乳化(huà))、氯仿、醋酸、甲醇、醋酸銨,COD與理論值都差很遠,且缺少重現性,數據可以令人崩(bēng)潰。
選擇(zé)重鉻酸鉀法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,有時也一鍋端氧化。
例(lì)10:亞鐵。當然可以被氧化(huà),否則(zé)如何用亞(yà)鐵鹽(yán)滴定?可是這是一種常見無機物。
例11:雙氧水。也(yě)是無機物,且理論上雙氧水(shuǐ)的COD是負值。實際上會被重鉻酸鉀一鍋煮掉(diào),而(ér)且是缺少重現性的正值。搞Fenton的水友有體會吧(ba) 。
三、BOD與COD的運用性(xìng)缺陷
1、政府
為所有汙染物分別製訂標(biāo)準不(bú)現實,為有共同特性的汙染物製訂半經驗標準成本更低。因此,政府(fǔ)將BOD、COD列入國標,並成為最重要標準;各國標準均(jun1)是。
2、科研與設計(jì)
如何判斷不同廢水處理使用的反應器或微生物(wù)性能?也需要一個統一指標,一般也(yě)用BOD、COD。實際上對不(bú)同生化性廢水來說,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。對於已知生化性質汙水(shuǐ),當然可以放心選用其中一個指標。最典型的是生(shēng)活汙水,各地汙水廠一(yī)般都是按照BOD負荷(hé)設計,沒什麽,好比用公(gōng)斤還是用磅(páng),無(wú)所謂(wèi)。當然,如果喜(xǐ)歡用7日或其它時(shí)間的BOD也可以,相應調整一些常數就行。但是對工業廢水來(lái)說,應慎重。與生活廢水生(shēng)化(huà)性質(zhì)接近的廢水,例如食品工業廢水(shuǐ),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數,一般應作小試。小試一般可(kě)以作出有效負荷,但很少能直接(jiē)獲得風量與剩餘汙泥量指標。如果廢水B/C不高,那麽氣量、剩餘汙泥產量(liàng)等指標(biāo)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(dù)可不小。此類場合(hé)還是(shì)用COD為原始參數(shù)更好。注(zhù)意,本節默認了COD測定不存在重大(dà)缺陷。如果存在重大缺陷,用(yòng)COD也未必可靠。這類場合(hé)還是用TOC或TOD吧,再(zài)麻煩也勝過開工後再修(xiū)改。
3、高級別運用
根據B/C,預估生化性能。對未知特性廢水(shuǐ),一般可以根據測定B/C來粗略估(gū)計生化性能,前提還是假定BOD、COD測定方法(fǎ)沒有缺陷。如果(guǒ)願意用其它時間BOD與COD的(de)比值來粗估生化(huà)性能,也可以,相應調(diào)整(zhěng)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,還有一些預估生(shēng)活性能的旁(páng)門左道功夫,算是(shì)偏方(fāng),供各位參考。注(zhù)意,不(bú)是一切場合都(dōu)適(shì)用,否則就不是偏方了。一般分子量大不(bú)易降解。分子為環狀構造的不(bú)易降(jiàng)解。分子(zǐ)上活(huó)性基團少的(de)不易降解。分子支鏈(liàn)發達的不易降解。人不吃的不易降解。不易發臭、不易長毛的不易降解。注意有些廢水適當稀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(duàn)相(xiàng)關問題。這裏要(yào)詳細論述的話,可以寫一本書。例(lì)如對生化(huà)池入水、出水、沉澱上清液、混合液、汙泥脫出水(shuǐ)分(fèn)等(děng)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(xià)水平有限,時間有限,就不囉嗦了。不(bú)僅僅是生化池,其(qí)它處理節點、手段都可以運用,而且也不僅僅(jǐn)是BOD、COD,其它指標(biāo)也要聯合考慮。這一節內容,差不多全看(kàn)個人(rén)修為,要有良好(hǎo)的內功基礎,初級水友運(yùn)用要小心。本節具體問題太(tài)多太大。
估算其它(tā)參數。COD、BOD與其它參數沒有必然聯係,但(dàn)如果(guǒ)知道汙染物構成特性,可以根(gēn)據COD估(gū)算一些參數,有些場合很方便。
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(chéng)一般隻能測定MLSS。好些工業廢水含有細小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(gòu)成為多糖與蛋白質,理論COD當量都在1—1.1間,完全可以用COD方法測定,結果近似等於MLVSS。(原則上(shàng)應扣除濾液COD,但實際上一(yī)般可(kě)以(yǐ)忽略)。
例13:SS。不是所有SS都能被濾紙測(cè)定;不是(shì)所有公司都配(pèi)備0.45um微孔濾膜(mó)抽濾(lǜ)裝置;對缺少(shǎo)驗證(zhèng)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(jiě)態COD物質不(bú)很(hěn)高,就可以用COD法來測定。那麽如何知道SS構成(chéng)?一(yī)般是向(xiàng)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(fěn)末一般為2—3,油類為3—3.5、肉末、毛(máo)發(fā)碎屑為1.1。如果SS是多種物質構成,隻要比例大致不變,也可以用這(zhè)一招。如果比例也多變,那(nà)就沒有辦法了。
例14:TKN。TKN測定很(hěn)麻煩,且往往第二天才能有數據。如果水中汙染物化學構成基本不變,完全可以用COD來換(huàn)算TKN。實際上有些分析人員就是這麽作的,即使不知道原理,沒有練過內功,照樣可用九陰白骨爪。
根據上遊特點,估算COD、BOD 根據分子(zǐ)式,可以推算理論COD。對規劃中又缺乏參照的(de)工廠,這一條很有用(yòng)。上(shàng)遊生產使用的工藝、原料、輔料、中(zhōng)間產物,可以通過物質守恒定律,計算下遊水(shuǐ)中汙染物指標。實際上多數工廠汙染物尤其是惡性汙染物最大(dà)來源一般是跑冒滴漏,因此實(shí)際廢水(shuǐ)指(zhǐ)標可能要高得多。但至少可以判斷BOD、COD測定中是否會出現假陽性結果(guǒ)。
四. 初步結論
1、BOD是一個有先天缺陷的測定指標。
2、BOD是(shì)一個半經驗指標。
3、BOD不代表可降(jiàng)解(jiě)有機物(當(dāng)然(rán)更不代表不(bú)可降解有(yǒu)機(jī)物(wù))。
4、COD也(yě)是一個有(yǒu)先天性缺陷的指標,但比BOD可(kě)靠性好一些。
5、COD經驗性色彩比BOD弱一些。
6、COD一(yī)般可以(yǐ)代表有機物總(zǒng)量(liàng)。
7、BOD/COD判(pàn)據在多數場合可(kě)用。(如果(guǒ)詢問具體哪些場合,我隻能回(huí)答:先去練內功)
8、COD-BOD作為經驗判據很勉強,甚至不夠作判據,不可用場合比例太大。初級水友要小心。當然理論COD-無窮大(dà)或(huò)充分大時間段BOD可(kě)以作充分判據,但實際中很難(nán)獲(huò)得這一數據。
9、生活汙水、食品(pǐn)工業汙水使用BOD作工程計算,也(yě)可以。化工廢水用BOD來計算各池、各機械風險很大,特別(bié)是風量。初級水友小心。
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。