7. ما هو إجمالي الطلب على الأكسجين؟
يشير إجمالي الطلب على الأكسجين (TOD) إلى كمية الأكسجين المطلوبة عند تقليل المواد (بشكل أساسي المواد العضوية) في الماء في درجة حرارة عالية لتصبح أكاسيدًا مستقرة ، ويتم قياس النتيجة بالملغ/لتر. يمكن أن تعكس قيمة TOD كمية الأكسجين المطلوبة عندما يتم حرق جميع المواد العضوية تقريبًا في الماء (بما في ذلك الكربون C والهيدروجين H و Oxygen O و Nitrogen N و Phosphorus P و Sulfur S والمكونات الأخرى) لتصبح CO2 و H2O و Nox و SO2 وغيرها من المكونات. يمكن ملاحظة أن قيمة TOD أكبر عمومًا من قيمة CODCR. في الوقت الحاضر ، لم يشمل بلدي TOD في معايير جودة المياه ، ولكنه يطبقها فقط في الأبحاث النظرية حول معالجة مياه الصرف الصحي. يتمثل مبدأ تحديد TOD في ضخ كمية معينة من عينة الماء في تدفق الأكسجين مع محتوى أكسجين معروف ، وإرساله إلى أنبوب احتراق الكوارتز مع الفولاذ البلاتيني كمحفز. إنه يحترق على الفور عند درجة حرارة عالية تبلغ 900 درجة مئوية ، ويتم أكسدة المادة العضوية في عينة الماء ، وتستهلك الأكسجين في تدفق الأكسجين. الكمية الأصلية من الأكسجين في تدفق الأكسجين ناقص الأكسجين المتبقي هو تود إجمالي الطلب على الأكسجين. يمكن قياس كمية الأكسجين في تدفق الأكسجين عن طريق الأقطاب الكهربائية ، وبالتالي يستغرق قياس TOD بضع دقائق فقط.
8. ما هو الطلب على الأكسجين الكيميائي الحيوي؟
الاسم الكامل للطلب الأكسجين الكيميائي الحيوي هو الطلب على الأكسجين الكيميائي الحيوي ، والذي يتم اختصاره كـ BOD. ويشير إلى كمية الأكسجين المذاب المستهلكة في عملية الأكسدة الكيميائية الحيوية للكائنات الحية الدقيقة الهوائية التي تحلل المادة العضوية في الماء عند درجة حرارة 20 درجة مئوية والظروف الهوائية ، أي كمية الأكسجين المطلوبة لتثبيت المواد العضوية القابلة للتحلل في الماء ، في Mg/L. لا يشمل BOD فقط كمية الأكسجين التي يستهلكها نمو وتكاثر أو تنفس الكائنات الحية الدقيقة الهوائية في الماء ، ولكن أيضًا كمية الأكسجين التي يستهلكها تقليل المواد غير العضوية مثل الكبريتيد والحديد الحديدي ، ولكن نسبة هذا الجزء عادةً ما تكون صغيرة جدًا. لذلك ، كلما زادت قيمة BOD ، كلما كانت المادة العضوية أكثر في الماء.
في ظل الظروف الهوائية ، ينقسم تحلل المواد العضوية بواسطة الكائنات الحية الدقيقة إلى عمليتين: مرحلة الأكسدة للمواد العضوية التي تحتوي على الكربون ومرحلة النتروجين من المواد العضوية التي تحتوي على النيتروجين. في ظل الظروف الطبيعية في 20 درجة مئوية ، يستغرق الأمر أكثر من 100 يوم للمواد العضوية للتأكسد إلى مرحلة النترجة ، أي لتحقيق التحلل والتثبيت الكامل. ومع ذلك ، في الواقع ، غالباً ما يتم استخدام الطلب على الأكسجين الكيميائي الحيوي البالغ 20 يومًا في 20 درجة مئوية لتمثيل الطلب الكامل للأكسجين الكيميائي الكامل. في تطبيقات الإنتاج ، لا يزال 20 يومًا طويلاً ، ويتم استخدام BOD5 من 5 أيام من 5 أيام في 20OC كمؤشر لقياس محتوى المادة العضوية في مياه الصرف الصحي. تُظهر التجربة أن BOD5 من مياه الصرف الصحي المحلية ومياه الصرف الصحي المختلفة حوالي 70 ~ 80 ٪ من الطلب الأكسجين الكيميائي الكامل BOD20.
BOD5 هي معلمة مهمة لتحديد حمولة محطات معالجة مياه الصرف الصحي. يمكن استخدام قيمة BOD5 لحساب كمية الأكسجين المطلوبة لأكسدة المادة العضوية في مياه الصرف. يمكن أن تسمى كمية الأكسجين المطلوبة لتثبيت المواد العضوية المحتوية على الكربون BOD5. إذا كان هناك مزيد من المؤكسدة ، يمكن أن يحدث تفاعل النترجة ، ويمكن أن تسمى كمية الأكسجين المطلوبة لبكتيريا النترات لتحويل النيتروجين الأمونيا إلى نيتروجين النترات ويمكن أن يطلق على النتروجين النتروجين BOD5. يمكن لمحطات معالجة مياه الصرف الصحي الثانوية العامة إزالة BOD5 الكربون فقط ، ولكن ليس BOD5 النترجة. نظرًا لأن تفاعل النترجة أمر لا مفر منه في عملية المعالجة البيولوجية لإزالة BOD5 الكربون ، فإن القيمة المقاسة لـ BOD5 أعلى من استهلاك الأكسجين الفعلي للمواد العضوية.
يستغرق قياس BOD وقتًا طويلاً ، ويستغرق قياس BOD5 الشائع الاستخدام 5 أيام ، لذلك لا يمكن استخدامه بشكل عام إلا لتقييم تأثير العملية وتنظيم العملية على المدى الطويل. بالنسبة لمحطة محددة لمعالجة مياه الصرف الصحي ، يمكن إنشاء العلاقة بين BOD5 و CODCR ، ويمكن تقدير قيمة BOD5 تقريبًا بواسطة CODCR لتوجيه تعديل عملية المعالجة.
9. ما هو الطلب على الأكسجين الكيميائي؟
الطلب على الأكسجين الكيميائي هو الطلب على الأكسجين الكيميائي في اللغة الإنجليزية. ويشير إلى كمية الأكسجين المحولة من المؤكسدة التي يستهلكها تفاعل المادة العضوية في الماء مع المواد المؤكسدة القوية (مثل ثنائي كرومات البوتاسيوم ، البرمنت البوتاسيوم ، وما إلى ذلك) في ظل ظروف معينة ، تقاس في ملغ/لتر من الأكسجين.
عند استخدام ثنائي كرومات البوتاسيوم كأكسدة ، يمكن أكسدة جميع المواد العضوية (90 ٪ ~ 95 ٪) في الماء. كمية الأكسجين التي تم تحويلها من المؤكسد المستهلك هي ما يسمى عادة الطلب الأكسجين الكيميائي ، وغالبًا ما يتم اختصاره باسم CODCR (انظر GB 11914-89 للحصول على طرق تحليل محددة). لا تشمل قيمة CODCR لمياه الصرف الصحي استهلاك الأكسجين فقط لأكسدة جميع المواد العضوية تقريبًا في الماء ، ولكنها تشمل أيضًا استهلاك الأكسجين من أجل أكسدة الحد من المواد غير العضوية مثل النيتريت والملح الحديدي والكبريتيد في الماء.
10. ما هو مؤشر برمنجان البوتاسيوم (استهلاك الأكسجين)؟
يسمى الطلب على الأكسجين الكيميائي المقاسة باستخدام برمنجان البوتاسيوم كأكسدة مؤكسد برينغانات البوتاسيوم (انظر GB 11892-89 للحصول على طرق تحليل محددة) أو استهلاك الأكسجين ، مختصر كـ CODMN أو OC في اللغة الإنجليزية ، والوحدة هي ملغ/لتر.
نظرًا لأن برمنجانت البوتاسيوم لديه قدرة مؤكسدة أضعف من ثنائيات البوتاسيوم ، فإن القيمة المحددة لمؤشر البرمنات البوتاسيوم Codmn لنفس عينة الماء أقل عمومًا من قيمة CODCR ، أي يمكن أن يشير CODMN فقط إلى محتوى المواد العضوية أو غير العضوية التي يمكن التأكسد بسهولة في الماء. لذلك ، تستخدم بلدي والعديد من البلدان مثل أوروبا والولايات المتحدة CODCR كمؤشر شامل للسيطرة على التلوث العضوي ، واستخدام فقط مؤشر البرمنجان البوتاسيوم CODMN كمؤشر لتقييم ومراقبة المحتوى العضوي للمسطحات المائية السطحية مثل مياه البحر والأنهار أو مياه الشرب.
نظرًا لأن برمنجانت البوتاسيوم لا يوجد تأثير مؤكسد على المواد العضوية مثل البنزين والسليلوز والأحماض العضوية والأحماض الأمينية وثاني كرومات البوتاسيوم يمكن أن يتأكسد تقريبًا من جميع هذه المواد العضوية ، فمن الأنسب لاستخدام CODCR كمعلمة للإشارة إلى درجة من تصنيع مياه الصمام والتحكم في عملية المعالجة في السلاح. ومع ذلك ، نظرًا لأن مؤشر برمنجان البوتاسيوم CODMN بسيط وسريع لتحديده ، لا يزال CODMN يستخدم للإشارة إلى درجة التلوث ، أي كمية المادة العضوية فيه ، عند تقييم جودة المياه للمياه السطحية النظيفة نسبيًا.
11. كيفية تحديد قابلية التحلل الحيوي لمياه الصرف من خلال تحليل BOD5 و CODCR؟
عندما تحتوي المياه على مادة عضوية سامة ، لا يمكن تحديد قيمة BOD5 في مياه الصرف الصحي. يمكن أن تحدد قيمة CODCR بدقة أكبر لمحتوى المادة العضوية في الماء ، ولكن لا يمكن أن تميز قيمة CODCR بين المواد القابلة للتحلل وغير القابلة للتحلل. يعتاد الأشخاص على استخدام BOD5/CODCR من مياه الصرف الصحي لتحديد قابلية التحلل الحيوي. يُعتقد عمومًا أنه إذا كان BOD5/CODCR من مياه الصرف الصحي أكبر من 0.3 ، فيمكن معالجته عن طريق التحلل الحيوي. إذا كان BOD5/CODCR من مياه الصرف الصحي أقل من 0.2 ، يمكن النظر فقط في الطرق الأخرى للعلاج.
12. ما هي العلاقة بين BOD5 و CODCR؟
يشير BOD5 للطلب على الأكسجين الكيميائي الحيوي إلى كمية الأكسجين المطلوبة للتحلل الكيميائي الحيوي للملوثات العضوية في مياه الصرف الصحي ، والتي يمكن أن تفسر المشكلة بشكل مباشر بالمعنى الكيميائي الحيوي. لذلك ، فإن BOD5 ليس فقط مؤشرًا مهمًا لجودة المياه ، ولكن أيضًا معلمة تحكم مهمة للغاية في المعالجة البيولوجية لمياه الصرف الصحي. ومع ذلك ، يخضع BOD5 أيضًا لقيود معينة في استخدامه. أولاً ، يكون وقت القياس طويلًا نسبيًا (5 أيام) ، والذي لا يمكن أن يعكس وتوجيه تشغيل معدات معالجة مياه الصرف الصحي في الوقت المناسب. ثانياً ، نظرًا لأن بعض مياه الصرف الصحي لا تحتوي على شروط للنمو الميكروبي والتكاثر (مثل وجود المواد العضوية السامة) ، لا يمكن قياس قيمة BOD5.
يعكس CODCR للطلب على الأكسجين الكيميائي محتوى جميع المواد العضوية تقريبًا ويقلل من المواد غير العضوية في مياه الصرف الصحي ، ولكن لا يمكن أن يفسر بشكل مباشر المشكلة بالمعنى الكيميائي الحيوي مثل BOD5. بمعنى آخر ، يمكن أن تحدد قيمة CODCR لمياه الصرف الصحي بدقة محتوى المادة العضوية في الماء ، ولكن لا يمكن أن تميز قيمة CODCR بين المواد العضوية القابلة للتحلل والمواد العضوية غير القابلة للتحلل.
تكون قيمة CODCR للطلب على الأكسجين الكيميائي أعلى عمومًا من قيمة BOD5 للطلب على الأكسجين الكيميائي الحيوي ، ويمكن أن يعكس الفرق بينهما محتوى المواد العضوية تقريبًا في مياه الصرف الصحي التي لا يمكن تحللها بواسطة الكائنات الحية الدقيقة. لصالح مياه الصرف الصحي مع مكونات الملوثات الثابتة نسبيًا ، هناك عمومًا علاقة نسبية معينة بين CODCR و BOD5 ، ويمكن حسابها من بعضها البعض. بالإضافة إلى ذلك ، يستغرق تحديد CODCR وقتًا أقل. وفقًا للطريقة القياسية الوطنية للارتداد لمدة ساعتين ، يستغرق الأمر 3 ~ 4 ساعات فقط من أخذ العينات إلى النتائج ، في حين أن الأمر يستغرق 5 أيام لتحديد قيمة BOD5. لذلك ، غالبًا ما يتم استخدام CODCR كمؤشر تحكم في إدارة عملية معالجة مياه الصرف الصحي الفعلية.
من أجل توجيه عملية الإنتاج في أقرب وقت ممكن ، صاغت بعض محطات معالجة مياه الصرف الصحي أيضًا معايير المؤسسة لتحديد CODCR عن طريق الارتداد لمدة 5 دقائق. على الرغم من أن النتائج المقاسة لها أخطاء معينة ذات الطريقة الوطنية القياسية ، نظرًا لأن الخطأ هو خطأ منهجي ، فإن نتائج المراقبة المستمرة يمكن أن تعكس بشكل صحيح الاتجاه الفعلي لتغيرات جودة المياه ، ويمكن تقليل وقت التحديد إلى أقل من ساعة واحدة ، مما يوفر ضمانًا زمنيًا للتكيف في الوقت المناسب من معالجة مياه الصرف الصحي والوقاية من الجودة المفاجئة من أنظمة الصرف الصحي ، مما يؤدي الأجهزة.
13. ما هي الاحتياطات لتحديد CODCR؟
يستخدم تحديد CODCR ثنائي كرومات البوتاسيوم ككبريتات فضية مؤكسدة كحافز في ظل الظروف الحمضية ، الغليان والارتداد لمدة ساعتين ، ويحدد استهلاك ثنائيات البوتاسيوم ، والذي يتم تحويله بعد ذلك إلى استهلاك الأكسجين (GB11914-89). يتم استخدام ثنائي كرومات البوتاسيوم ، والكبريتات الزئبقية وحمض الكبريتيك المركّز في تحديد CODCR. فهي شديدة السمية أو تآكل وتحتاج إلى تسخينها وتراجعها. لذلك ، يجب تنفيذ العملية في غطاء الدخان ويجب أن تكون حذرة للغاية. يجب استرداد سائل النفايات ومعالجتها بشكل منفصل.
من أجل تعزيز الأكسدة الكاملة لتقليل المواد في الماء ، يجب إضافة كبريتات الفضة كمحفز. من أجل جعل الكبريتات الفضية موزعة بالتساوي ، يجب إذابة الكبريتات الفضية في حمض الكبريتيك المركّز. بعد حلها تمامًا (حوالي يومين) ، تتم إضافته إلى القارورة المخروطية مع حمض الكبريتيك الحمضي. تنص طريقة الاختبار القياسية الوطنية على أنه يجب إضافة 0.4GAG2SO4/30MLH2SO4 لكل تحديد CODCR (عينة ماء 20 مل) ، ولكن البيانات ذات الصلة تظهر أنه بالنسبة لعينات المياه العامة ، فإن إضافة 0.3GAG2SO4/30MLH2SO4 كافية تمامًا ، وليس هناك حاجة لاستخدام المزيد من الكبريتات الفضية. بالنسبة لعينات الصرف الصحي التي يتم قياسها بشكل متكرر ، إذا كانت هناك مقارنة كافية للبيانات ، يمكن تقليل كمية الكبريتات الفضية بشكل مناسب.
CODCR هو مؤشر على محتوى المادة العضوية في مياه الصرف الصحي ، لذلك يجب إزالة استهلاك الأوكسجين من أيونات الكلوريد والمواد غير العضوية أثناء القياس. لتداخل المواد المخفضة غير العضوية مثل Fe 2+ و S2- ، يمكن تصحيح قيمة CODCR المقاسة عن طريق الطلب النظري للأكسجين وفقًا للتركيز المقاس. تتم إزالة تدخل أيونات الكلوريد CL-1 بشكل عام بواسطة كبريتات الزئبق. عندما تكون مبلغ الإضافة 0.4 جيجا جيه جيه لكل منها عينة ماء 20 مل ، يمكن إزالة تداخل أيونات كلوريد 2000 ملغ/لتر. بالنسبة لعينات الصرف الصحي ذات المكونات الثابتة نسبيًا التي يتم قياسها بشكل متكرر ، إذا كان محتوى أيون كلوريد منخفضًا أو يتم استخدام عينة مائية ذات عامل تخفيف أعلى للقياس ، يمكن تقليل كمية كبريتات الزئبق بشكل مناسب.
14. ما هي الآلية الحفزية للكبريتات الفضية؟
تتمثل الآلية الحفزية للكبريتات الفضية في أن مركبات الهيدروكسيل في المادة العضوية تتأكسد أولاً في الأحماض الكربوكسيلية بواسطة ثنائي كرومات البوتاسيوم في وسط حمضي قوي ، والأحماض الدهنية الناتجة عن المواد العضوية الهيدروكسيل تتفاعل مع كبريتات الفضة لتوليد حمض الدهنية. نظرًا لعمل الذرات الفضية ، تقوم مجموعة الكربوكسيل بسهولة بتوليد ثاني أكسيد الكربون والماء ، وفي الوقت نفسه يولد الفضة من الأحماض الدهنية الجديدة ، لكن ذرة الكربون أقل من السابق. تتكرر هذه الدورة وتؤكسد جميع المواد العضوية تدريجياً في ثاني أكسيد الكربون والماء.
15. ما هي احتياطات تحديد BOD5؟
عادةً ما يعتمد تحديد BOD5 طريقة التخفيف والتخفيف القياسي (GB 7488-87). تتمثل العملية في وضع عينة الماء بعد تحييد وإزالة المواد السامة والتخفيف (إضافة كمية مناسبة من محلول التلقيح الذي يحتوي على الكائنات الحية الدقيقة الهوائية إذا لزم الأمر) في زجاجة ثقافة ، وثقافة في الظلام عند 20 درجة مئوية لمدة 5 أيام. من خلال قياس محتوى الأكسجين المذاب في عينة الماء قبل وبعد الثقافة ، يتم حساب استهلاك الأكسجين في غضون 5 أيام ، ثم يتم الحصول على BOD5 وفقًا للتخفيف المتعدد.
تحديد BOD5 هو نتيجة التفاعلات البيولوجية والكيميائية. يجب تنفيذها بدقة وفقًا لمواصفات التشغيل. سيؤثر تغيير أي شرط على دقة نتائج التحديد وقابليتها للمقارنة. تشمل الظروف التي تؤثر على تحديد BOD5 قيمة الأس الهيدروجيني ، ودرجة الحرارة ، والأنواع الميكروبية والكمية ، ومحتوى الملح غير العضوي ، والأكسجين المذاب ومضاعفات التخفيف.
يجب ملء عينة المياه لاختبار BOD5 وختمها في زجاجة أخذ العينات وتخزينها في الثلاجة في 2-5 درجة مئوية حتى التحليل. بشكل عام ، يجب إجراء الاختبار في غضون 6 ساعات بعد أخذ العينات. في أي حال ، لا يمكن أن يتجاوز وقت تخزين عينة المياه 24 ساعة.
عند تحديد BOD5 لمياه الصرف الصناعية ، نظرًا لأن مياه الصرف الصناعية عادةً ما يكون لها محتوى أكسجين منخفض الذوبان ، فإن معظم مكوناتها هي مادة عضوية قابلة للتحلل ، من أجل الحفاظ على الحالة الهوائية في زجاجة الثقافة ، يجب تخفيف عينة الماء (أو تم تلقيحها وتخفيفها). هذه العملية هي أكبر ميزة لطريقة التخفيف القياسية. لضمان موثوقية النتائج المقاسة ، يجب أن يكون استهلاك الأكسجين لعينة الماء المخفف لمدة 5 أيام من الثقافة أكبر من 2 ملغ/لتر ، ويجب أن يكون الأكسجين الذائب المتبقي أكبر من 1mg/l.
تتم إضافة اللقاح للتأكد من أن كمية معينة من الكائنات الحية الدقيقة تحلل المادة العضوية في الماء. ويفضل أن تكون كمية اللقاح بحيث يكون استهلاك الأكسجين في 5 أيام أقل من 0.1 ملغم/لتر. عند استخدام الماء المقطر الذي أعده مصنع تقطير معدني كماء تخفيف ، من الضروري التحقق من محتوى الأيونات المعدنية فيه لتجنب تثبيط التكاثر والتمثيل الغذائي للكائنات الحية الدقيقة. للتأكد من أن الأكسجين المذاب في ماء التخفيف قريب من التشبع ، يمكن إدخال الهواء النقي أو الأكسجين النقي إذا لزم الأمر ، ثم وضعه في حاضنة 20oc لفترة معينة من الوقت لموازنة مع الضغط الجزئي للأكسجين في الهواء.
يتم تحديد التخفيف المتعدد بناءً على مبدأ أن استهلاك الأكسجين في 5 أيام من الثقافة أكبر من 2 ملغ/لتر والأكسجين المتبقي المتبقي أكبر من 1 ملغ/لتر. كبير جدًا أو صغير جدًا ، سيؤدي التخفيف إلى فشل الاختبار. علاوة على ذلك ، نظرًا لدورة تحليل BOD5 الطويلة ، بمجرد حدوث موقف مماثل ، من المستحيل إعادة اختبار العينة الأصلية. عند قياس BOD5 في البداية لمياه الصرف الصناعية معينة ، يمكن قياس CODCR أولاً ، ثم يمكن استشارة بيانات المراقبة ذات الصلة لمياه الصرف الصحي مع جودة المياه المماثلة والإشارة إليها لتحديد أمر BOD5/CODCR بشكل مبدئي ، ويمكن تحديد مدى توسيع نطاق التعددات وفقًا للمادة.
بالنسبة لعينات المياه التي تحتوي على مواد تمنع أو تقتل الأنشطة الأيضية للكائنات الحية الدقيقة الهوائية ، فإن نتائج قياس BOD5 مباشرة باستخدام الطرق التقليدية ستنحرف عن القيمة الفعلية ، ويجب إجراء المعالجة المقابلة قبل القياس. تشمل هذه المواد والعوامل التي تؤثر على قياس BOD5 المعادن الثقيلة وغيرها من المواد غير العضوية أو العضوية السامة ، والمواد المؤكسدة مثل الكلور المتبقي ، وقيم الأس الهيدروجيني المرتفعة للغاية أو منخفضة للغاية.