關於COD和BOD,很多人(rén)也就知道COD是化學(xué)需氧量,BOD生化需氧量,還(hái)有老(lǎo)師(shī)們不下數(shù)萬次強調過的用B/C判定水的(de)可(kě)生化性,然後(hòu)就魔性的在大腦裏循環 0.3 0.3 0.3 0.3....
不過(guò)隨著自己經驗的逐漸積累,才發覺自己之前了解的都是(shì)些啥呀(ya)。深(shēn)深體會(huì)到“紙上得來終覺淺,絕知此事要(yào)躬行”的那麽一點點真諦。
一、為什麽需要BOD與COD
目前汙水最重要的(de)處(chù)理(lǐ)方法是生化法(fǎ)特別是好氧法(fǎ) 。用微生物在好氧條件下降解有機物的氧氣消耗來表達(dá)有機物濃度,可行且有很強的實戰(zhàn)意義(yì)。因此需要BOD。無疑BOD應用無窮長時間來測定(dìng),即BODu。這(zhè)也不(bú)現實。由於有實際意(yì)義的HRT不會太久(jiǔ),因此(cǐ)可以用幾十(shí)天的BOD來近似代替BODu。為避免硝化影響,時間還要再(zài)短一些,因此一般使(shǐ)用20日BOD。
20日BOD測定周(zhōu)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(yī)個月吧。因此(cǐ)5日沒有什麽特殊的物理(lǐ)意義。下文沒有(yǒu)特殊說(shuō)明之處,BOD均為5日。為和(hé)社會工作周期吻合,好些歐洲國家習慣用7日BOD。5日BOD時間也不短,因此需要更快捷(jié)的方法。COD用激烈的化學(xué)氧(yǎng)化法,可(kě)以相對迅速獲得(dé)結果,彌補時間(jiān)缺陷(xiàn)。
高錳酸鉀氧化性強,且(qiě)自(zì)身顏色鮮明(míng),可用作COD方法。高錳酸鉀(jiǎ)顏色鮮明,特別適合在(zài)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(yě)很流行。(所以日(rì)本(běn)廢(fèi)水BOD經常表(biǎo)達得比COD還高,包括生活汙水(shuǐ))。
重鉻(gè)酸鉀在(zài)強酸條(tiáo)件下,加熱(rè)回(huí)流時氧化(huà)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(gè)酸(suān)鉀法。
在更暴力的反(fǎn)應氛圍下,一把火燒掉有機物,測定氧消耗量或二氧化碳產(chǎn)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(gòu)成與比例,可以根據分(fèn)子式直接(jiē)計算,即理論COD。不過實際過(guò)程中往往不易實現或沒有必要實現。
二、 BOD與COD方法、儀器的內在缺(quē)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(yàng)隻能消耗一部分DO,對應有機物濃度範圍大約是幾(jǐ)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染物濃度高,產生新的物理、化(huà)學、生化性質,導致BOD假陽性。上述(shù)性質變化可能是滲透壓、pH、表麵性質(有表麵活性劑效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(yào)反應器內不積(jī)累,很容易對付。
例1:滲(shèn)透壓—糖。糖生化(huà)性極好,但高濃度糖水的滲透壓高,直接(jiē)生化性極差。(南方的蜜餞就是用高濃度糖水來保鮮的)。因BOD測定方法缺陷,必(bì)須稀釋到幾個ppm水平才能測定,因此滲透壓問題被繞過去了。當然不會有人(rén)直接排放這麽高濃度的糖水,且即使蜜餞濃度高,進入生(shēng)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積累滲透壓問題。
例(lì)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,廢水明顯為酸性,可以放幾個月都不臭。做過油脂工廠廢水的朋友們對酸性(xìng)緩衝溶液型廢水一定有有印象。當然用(yòng)上一段(duàn)所提解決方法也好用。
例3:蛋白質(zhì)變性—甲醛。甲醛測(cè)定BOD奇高。但高濃度甲醛別名是(shì)福爾馬林,可泡標本!
例(lì)4:極少數有機物因‘鎖(suǒ)鑰效應’,濃度越高,越不利於降解。大(dà)家有興趣不妨查閱專業(yè)生物化學(xué)。
例5:界麵性質—洗滌劑。這與(yǔ)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。如果真能準確測定ppb級別的DO消耗值,其實直鏈(liàn)型洗滌劑—LAS的生化性至少(shǎo)不是很差。問(wèn)題是LAS濃度稍微(wēi)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:鹹菜可長期保存,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(chí)續進入生化係統後,雖然糖可(kě)降解,鹽卻幾乎沒有變化,後果是高BOD廢水把微生物(wù)醃製成了鹹菜(cài)。此類(lèi)廢水特點是:廢(fèi)水中(zhōng)有一些生化惰性物質,低濃(nóng)度下不影響生化甚至是微生物必不可少的物質(例如氯(lǜ)離子、硫酸根離子等),一定濃度下(xià)影響廢水整體物理、化學(xué)性質。與前麵的5個例子不同(tóng),這類廢水不可(kě)能直接用生化法處理,但測定B/C也可能很高。此類廢水算是一種特殊變(biàn)例。
例(lì)7:油脂。各位可注意過油脂的BOD?生物油脂的生化性至少是不很(hěn)差,做過屠宰(zǎi)廢水的都知道。可是油脂實際平均降解周期(qī)並不短,5日BOD並不高。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,且反應器內不(bú)嚴重積累。因為有些有機物可以被微生物先吸附,相當於(yú)含在嘴裏,雖然消化時間可能像吞吃了羚羊的蟒蛇一樣長,但是(shì)—出水沒有羚羊(yáng)。這一例子對於BOD電極來說是個(gè)壞事(shì):SS態有機物如何能被電極迅速測定?
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(sān)十度出(chū)頭。重鉻酸鉀法COD測定,加熱回流時(shí),沸點70度以下的有機物會損失(shī)很(hěn)多。現在開始流行的160度高溫降解,影響(xiǎng)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(tīng)效果不(bú)是一般的差。
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(注意取樣前充分震蕩、乳化)、甲(jiǎ)醛、鹽酸二甲(jiǎ)胺、DMF、汽油(震蕩、乳化)、氯仿、醋酸、甲醇、醋酸銨,COD與理論(lùn)值都差很遠(yuǎn),且(qiě)缺少重現性,數據(jù)可以令人崩潰。
選擇(zé)重鉻酸鉀法的氧化(huà)性在一(yī)些場合不夠強,不能代表全部(bù)有機物;然而對無機物,有時也一鍋端氧化。
例10:亞鐵。當(dāng)然可以被氧化,否則如何用(yòng)亞鐵鹽滴定?可是這是一(yī)種常見無機物。
例(lì)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,而且是缺少重現性的正值。搞Fenton的(de)水友有體會吧 。
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實,為有(yǒu)共同特性的汙染物製訂半經驗標準成(chéng)本更(gèng)低。因此,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(jì)
如(rú)何判斷不同廢水處理使用的反應器或微生物性能?也需要一個統一指(zhǐ)標,一般也用BOD、COD。實際(jì)上對(duì)不同生化性廢水來說,該指標沒有(yǒu)直接可對比性(xìng)。同樣,科研設(shè)計用(yòng)哪一(yī)個指標也完全是習慣。對於已知生化性質(zhì)汙水,當然可以放心選用(yòng)其中一個指標。最典型的是生活汙水,各地汙水廠一般(bān)都是按照BOD負(fù)荷設計,沒什麽,好(hǎo)比(bǐ)用公斤還是用磅,無所謂。當然(rán),如果喜(xǐ)歡用7日或其它時間的BOD也可以,相應調整(zhěng)一些常數就行。但是對工業廢水來(lái)說,應慎重。與生活(huó)廢水生化性(xìng)質接近的廢水,例(lì)如食品工業廢水,一般可以放心選用BOD負荷。其它(tā)工業廢(fèi)水,如果無法獲(huò)得現成參數,一般應作小試。小試(shì)一般可(kě)以作出有效負荷,但很少能直接獲(huò)得風量與剩餘汙(wū)泥量指標。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。一般汙泥(ní)處理設施餘量比(bǐ)較充分,但風量不(bú)足的話,修正難度可不小。此類場(chǎng)合(hé)還是用COD為原始參數更好。注(zhù)意,本節默認了COD測定不存在重大缺陷。如果存在重大缺陷(xiàn),用COD也未必(bì)可靠。這類場合還是用TOC或TOD吧,再(zài)麻煩也勝過開工後再(zài)修改。
3、高級別運用
根據B/C,預估生(shēng)化性能。對未知特性廢水,一般(bān)可以根據測定B/C來粗略估計生化性能,前提還是假(jiǎ)定BOD、COD測定方法沒有缺陷(xiàn)。如果願意用其它時間BOD與(yǔ)COD的比值來粗估生化性能,也可以(yǐ),相應調整數值即可。既然目前5日BOD的相關資料最全,那麽還是(shì)優先用5日B/C吧。此外,還有一些預估(gū)生活性能的旁門左道功夫,算是偏方,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。分子為環狀構(gòu)造的不易降解。分子上活(huó)性基團少的不易降解。分子支鏈發達的不(bú)易(yì)降解。人不吃的不易降解。不(bú)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(zhuàng)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(shù)的話,可(kě)以寫一本書。例如對生化池入水、出水、沉澱上清液、混合液、汙泥脫(tuō)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(jù)體怎麽分析、判斷,在(zài)下水平有限(xiàn),時間有限,就不囉嗦了。不僅(jǐn)僅是(shì)生化(huà)池(chí),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(quán)看個人修為,要有良好的內功基(jī)礎,初級水友運用要小(xiǎo)心。本節具體問題太多太大。
估算其它參數。COD、BOD與其它(tā)參數沒有必然聯係,但如果(guǒ)知道汙(wū)染物構成特性,可以根據COD估算一些參數,有些場合很方便。
例12:MLVSS。汙水廠一般有馬弗爐,可測定MLVSS,但常規(guī)中小汙水工程一般隻能測定MLSS。好些工業廢水含有細小SS,其生(shēng)化池(chí)內MLVSS/MLSS並非常數,且未必穩定。既然活性汙(wū)泥幹重主要構成為(wéi)多糖與蛋白質,理(lǐ)論COD當量(liàng)都在1—1.1間,完全(quán)可(kě)以用COD方法測定,結果近似等於MLVSS。(原則上應扣除濾液(yè)COD,但實際上一般可以忽略)。
例13:SS。不(bú)是所有SS都能被濾紙測定;不是所有公司都配備0.45um微孔濾膜抽濾裝置;對缺少驗證的廢水,光度法或濁度法不可(kě)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(lái)測定。那麽如何知道SS構成?一般(bān)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(lèi)粉末一般為2—3,油類為(wéi)3—3.5、肉末、毛發碎(suì)屑(xiè)為1.1。如果SS是多種物質構成,隻(zhī)要比例大致不變,也可以用這一招。如果比例也(yě)多變,那就沒有辦法了。
例14:TKN。TKN測定很麻煩,且往往第(dì)二天才能有數據。如果水中(zhōng)汙染物化學構成基本不變,完全可以用COD來換算TKN。實際上有些分析(xī)人員就是這麽作的,即使(shǐ)不知道原理,沒有練過內功,照樣可用九陰白骨爪。
根據(jù)上遊特點,估算COD、BOD 根據分子式,可以推算理(lǐ)論COD。對規劃(huá)中又缺乏參照的工廠,這一條很有用。上遊生產使用的工(gōng)藝、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(biāo)。實際上多數工廠汙染物(wù)尤其是惡性汙染物(wù)最大來源一般是跑(pǎo)冒滴漏,因此(cǐ)實(shí)際廢水指標可能要高得(dé)多。但至少可以判斷BOD、COD測定中是否會出現假陽性結果。
四. 初步結論
1、BOD是一個有先天缺陷的(de)測(cè)定指標(biāo)。
2、BOD是一個半經驗指標。
3、BOD不代表可降(jiàng)解有機(jī)物(當然更不代表不可降解有機物)。
4、COD也是一個有先天性缺陷的指標,但比BOD可(kě)靠性好一些(xiē)。
5、COD經驗性色彩比BOD弱一些(xiē)。
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作為經驗判據很勉強,甚至不夠作判據,不可(kě)用場(chǎng)合比例太大。初級水(shuǐ)友要小心。當然理論(lùn)COD-無窮大或充分大時間(jiān)段BOD可以作(zuò)充分判(pàn)據,但實(shí)際中(zhōng)很難獲得這一(yī)數(shù)據(jù)。
9、生活汙水、食品工業(yè)汙水(shuǐ)使用BOD作工程計(jì)算,也可以。化(huà)工廢水用BOD來計算各(gè)池、各機械風險很大,特別是風量(liàng)。初級水友小心。
各位當然還要用BOD、COD。但(dàn)用的時候最好能思考一下,尤其(qí)是難(nán)降解場合(hé),不要踩地雷。