مؤشرات شاملة لمحتوى المادة العضوية في معالجة المياه

تنقص مؤشرات شاملة لمحتوى المادة العضوية في معالجة مياه الصرف الصحي في فئتين:

يعبر أحد النوع عن كمية الأكسجين اللازمة لإنتاج المادة العضوية في الماء ، مثل الطلب على الأكسجين الكيميائي الحيوي (BOD) ، والطلب الأكسجين الكيميائي (COD) ، والطلب الكلي للأكسجين (TOD) ؛

يعبر النوع الآخر عن كمية الكربون ، مثل الكربون العضوي الكلي (TOC).

لنفس النوع من مياه الصرف الصحي ، تختلف قيم هذه المؤشرات عمومًا. ترتيب الحجم هو:

TOD> COD> BOD5> TOC

يشير TOD إلى كمية الأكسجين المطلوبة لتحويل المواد المخفضة في الماء إلى أكاسيد مستقرة بعد الاحتراق في درجات حرارة عالية. يتم التعبير عن النتيجة في ملغ/لتر. تعكس قيمة TOD كمية الأكسجين المطلوبة لتحويل جميع المواد العضوية تقريبًا في الماء (بما في ذلك الكربون (C) ، والهيدروجين (H) ، والأكسجين (O) ، والنيتروجين (N) ، والفوسفور (P) ، والكبريت (الكبريت) ، والمكونات الأخرى) إلى CO2 ، H2O ، NOX ، SO2 ، ومواد أخرى بعد compustion.

تود أقرب إلى الطلب النظري للأكسجين (TOD) من BOD و COD ومؤشر برمنغانيت. يتم قياس TOD عن طريق حرق وتأكسد المادة العضوية في 900 درجة في موقد خاص باستخدام البلاتين كعامل الحفاز. هذا القياس أقرب إلى الطلب على الأكسجين النظري من COD.

يستغرق القياس الفعال TOD حوالي 3 دقائق فقط لإنتاج نتائج. لذلك ، فقد جذبت اهتمامًا كبيرًا بسبب مزايا التحليل السريع والبساطة والتدخل الدنيوي ودقة عالية. إذا كان يمكن تحديد معامل الارتباط بين TOD و BOD5 ، فإن استخدام TOD كمؤشر إنتاج سيكون له قيمة عملية أكبر.

TOC هو مؤشر شامل يشير بشكل غير مباشر إلى محتوى المادة العضوية في الماء. يعرض إجمالي محتوى الكربون للمواد العضوية في مياه الصرف الصحي ، معبراً عنه بالملغ/لتر من الكربون (C). يمكن أن يصل مستوى TOC في مياه الصرف الصحي النموذجية إلى 200 ملغ/لتر ، في حين أن ذلك في نطاقات مياه الصرف الصناعية على نطاق واسع ، حيث يصل إلى عشرات الآلاف من ملغ/لتر. مستويات TOC بعد العلاج البيولوجي الثانوي بشكل عام<50 mg/L.

يشبه قياس الكربون العضوي الكلي (TOC) قياس المواد العضوية الكلية (TOD). أنه ينطوي على أكسدة وحرق عينة ماء في 900 درجة باستخدام البلاتين كحافز. يتم قياس الزيادة في ثاني أكسيد الكربون في الغاز لتحديد إجمالي محتوى الكربون في عينة المياه ، مما يوفر مؤشرا شاملا على إجمالي كمية المواد العضوية في عينة المياه.

نظرًا لأن قياس TOC يستخدم احتراق درجات الحرارة العالية ، فإنه يتأكسد تمامًا من المواد العضوية. يوفر مؤشرًا مباشرًا على إجمالي كمية المواد العضوية من BOD أو COD. لذلك ، غالبًا ما يتم استخدامه لتقييم درجة التلوث العضوي في المسطحات المائية.

يشير COD إلى كمية الأكسجين التي تم تحويلها من المؤكسدة التي تستهلكها المادة العضوية في الماء عندما يتفاعل مع مؤكسد قوي (مثل ثنائي كرومات البوتاسيوم أو برمنجان البوتاسيوم) في ظل ظروف معينة. يتم قياسه في ملغ/لتر من الأكسجين. عند استخدام ثنائي كرومات البوتاسيوم كأكسدة ، يتم أكسدة جميع (90 ٪ -95 ٪) من المادة العضوية في الماء. تُعرف كمية الأكسجين المحولة من المؤكسد المستهلك في هذا الوقت باسم الطلب على الأكسجين الكيميائي (CODCR) ، وغالبًا ما يتم اختصاره باسم CODCR.

لا تشمل قيمة CODCR لمياه الصرف الصحي الطلب على الأكسجين المطلوب فقط لأكسدة جميع المواد العضوية تقريبًا في الماء ، ولكنها تشمل أيضًا الطلب على الأكسجين المطلوب لأكسدة الحد من المركبات غير العضوية مثل النيتريت والأملاح الحديدية والكبريتيدات. يسمى الطلب على الأكسجين الكيميائي المقاسة باستخدام برمنجان البوتاسيوم كأكسدة مؤشر البرمنات البوتاسيوم أو الطلب على الأكسجين ، مختصرًا كـ CODMN أو OC ، ويتم التعبير عنه بالملغ/لتر.

نظرًا لأن برمنجانت البوتاسيوم لديه قدرة مؤكسدة أضعف من ثنائي كرومات البوتاسيوم ، فإن قيمة CODMN لنفس عينة الماء أقل عمومًا من قيمة CODCR. هذا يعني أن CODMN يشير فقط إلى محتوى المادة العضوية أو غير العضوية القابلة للتأكسد بسهولة في الماء.

لذلك ، تستخدم بلدي والعديد من البلدان الأخرى ، بما في ذلك تلك الموجودة في أوروبا والولايات المتحدة ، CODCR كمؤشر شامل للسيطرة على التلوث العضوي ، مع استخدام مؤشر CODMN كمؤشر واحد لتقييم ومراقبة المحتوى العضوي للمسطحات المائية السطحية مثل مياه البحر والأنهار والبحيرات أو مياه الشرب.

يرمز الطلب على الأكسجين الكيميائي الحيوي (BOD) إلى الطلب على الأكسجين الكيميائي الحيوي ، المختصر كـ BOD. ويمثل كمية الأكسجين المذاب التي تستهلكها الكائنات الحية الدقيقة الهوائية خلال الأكسدة الكيميائية الحيوية للمواد العضوية في الماء في 20 درجة في وجود الأكسجين. يشير هذا إلى كمية الأكسجين المطلوبة لتحقيق الاستقرار في المواد العضوية القابلة للتحلل في الماء. يتم التعبير عنه في ملغ/ل.

لا يشمل BOD فقط الأكسجين الذي يستهلكه نمو أو تكاثر أو تنفس الكائنات الحية الدقيقة الهوائية في الماء ، ولكن أيضًا الأكسجين الذي يستهلكه تقليل المواد غير العضوية مثل الكبريتيد والحديد الحديدي. ومع ذلك ، فإن هذا الجزء من الأكسجين هو عادة نسبة صغيرة.

في ظل الظروف الطبيعية في 20 درجة ، فإن الوقت اللازم للمواد العضوية للتأكسد إلى مرحلة النترجة ، أي التحلل الكامل والاستقرار ، يزيد عن 100 يوم. ومع ذلك ، في الممارسة العملية ، غالبًا ما يتم استخدام BOD20 في 20 درجة (20 يومًا) لتقريب BOD الكامل. ومع ذلك ، في تطبيقات الإنتاج ، لا تزال فترة 20 يومًا طويلة جدًا ، ويستخدم BOD5 في 20 درجة (5 أيام) عمومًا كمؤشر لمحتوى المادة العضوية في مياه الصرف الصحي.

BOD5 ليس فقط مؤشرًا مهمًا لجودة المياه ولكن أيضًا معلمة تحكم حاسمة في المعالجة البيولوجية لمياه الصرف الصحي. ومع ذلك ، نظرًا لوقت القياس الطويل (5 أيام) ، لا يمكن أن يعكس وتوجيه تشغيل معدات معالجة مياه الصرف الصحي في الوقت المناسب. لا يمكن استخدامه إلا لتقييم أداء العملية وإجراء التحكم في العملية على المدى الطويل. بالنسبة لمحطات معالجة مياه الصرف الصحي المحددة ، يمكن إنشاء علاقة بين BOD5 و COD ، باستخدام COD لتقدير قيمة BOD5 تقريبًا لتوجيه تعديلات عملية المعالجة. في بعض الأحيان ، نظرًا لأن بعض مياه الصرف الصناعية لا تملك شروط النمو الميكروبي والتكاثر (مثل وجود المواد العضوية السامة) ، فمن المستحيل قياس قيمتها BOD5 بدقة.

يمكن أن يحدد اختبار الطلب على الأكسجين الكيميائي (COD) لمياه الصرف الصحي محتوى المادة العضوية في الماء بدقة ، لكن لا يمكن لـ COD التمييز بين المواد العضوية القابلة للتحلل وغير القابلة للتحلل. يستخدم الأشخاص تقليديًا نسبة BOD5/COD لتحديد قابلية التحلل الحيوي لمياه الصرف. يُعتقد عمومًا أنه إذا كانت نسبة BOD5/COD أكبر من 0.3 ، فيمكن معالجة مياه الصرف الصحي باستخدام طرق التحلل الحيوي. إذا كانت نسبة BOD5/COD أقل من 0.2 ، فيجب النظر في طرق علاج أخرى.

الطلب على الأكسجين الكيميائي (COD) أعلى بشكل عام من الطلب على الأكسجين الكيميائي الحيوي (BOD5). يعكس الفرق بين القيمتين تقريبًا مقدار المادة العضوية في مياه الصرف الصحي التي لا يمكن تدهورها بواسطة الكائنات الحية الدقيقة. بالنسبة لمياه الصرف الصحي مع تكوين ملوث ثابت نسبيًا ، يكون COD و BOD5 عمومًا علاقة نسبية معينة ويمكن استخدامه لاستنتاج بعضهما البعض.