關(guān)於COD和(hé)BOD,很多(duō)人也就(jiù)知道COD是化學需氧量,BOD生化需氧量,還有老師們不下數萬(wàn)次(cì)強調過的用B/C判定(dìng)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累,才發覺自己之前(qián)了解的都是些(xiē)啥呀。深(shēn)深體會到“紙上(shàng)得來終(zhōng)覺淺,絕知此事要躬行”的那麽一點(diǎn)點真諦。
一、為什麽需要BOD與COD
目(mù)前汙水最重要的處理方法是生(shēng)化法特別是好氧法 。用微生物在好氧條件下降解有(yǒu)機物的氧氣消耗來表達有機(jī)物濃度,可行且有很強(qiáng)的實戰意義。因此需要BOD。無疑BOD應用無窮長時間來測定,即BODu。這也不現實。由於有(yǒu)實際(jì)意(yì)義的HRT不會太久,因(yīn)此可以用幾十天的BOD來近似(sì)代(dài)替(tì)BODu。為避免硝化影(yǐng)響,時間還(hái)要再短(duǎn)一些,因此一般使用20日BOD。
20日BOD測定周期也(yě)很長。目前流行的是5日(rì)BOD。據說5日標準是(shì)因為(wéi)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(guǒ)美國也這麽定,密蘇裏河入海恐怕(pà)要一(yī)個月吧。因(yīn)此5日(rì)沒有什麽特殊的(de)物理意義。下文沒有特殊說明之處,BOD均為5日。為和社會工作周期吻合,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,彌補時間缺陷。
高錳酸鉀氧化性強,且自身(shēn)顏色(sè)鮮明,可用作COD方法。高(gāo)錳酸鉀顏色鮮明,特(tè)別(bié)適合在低濃(nóng)度下準確測(cè)定(dìng),因此在給水領域(yù)盛行。日本(běn)在(zài)汙(wū)水領域也很流行。(所(suǒ)以日本廢水BOD經常表達得比COD還高,包括生活汙水)。
重(chóng)鉻酸鉀在(zài)強酸條件下,加熱回流(liú)時氧化(huà)能力更粗暴,多數場合(hé)氧化充分。世界(jiè)範圍內(nèi)流行。下文(wén)沒有特殊說明之處(chù),COD均(jun1)為重鉻酸鉀法。
在更(gèng)暴力的反應氛(fēn)圍下,一把火燒掉有機物,測定氧消耗量(liàng)或二氧化(huà)碳產量,測定更(gèng)可靠。此即TOD與TOC。明確知道(dào)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(wǎng)不(bú)易實現或沒有必要實現。
二、 BOD與COD方法、儀器的內在缺陷
2.1 、BOD方(fāng)法、儀器內在缺(quē)陷
BOD測定方法決定了,實際使用水樣隻(zhī)能消耗一部分DO,對(duì)應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(wù)濃度高,產生新的物理、化學(xué)、生(shēng)化性質,導致BOD假陽性。上述性質變化可(kě)能是滲透壓、pH、表麵性質(有表麵(miàn)活性劑(jì)效應的物質超(chāo)過臨(lín)界濃度後影(yǐng)響(xiǎng)傳質)等。這類廢水啟動難,但隻要反(fǎn)應(yīng)器內不積累,很容易對付。
例1:滲透壓—糖(táng)。糖生化性極好(hǎo),但高濃度糖水的滲透壓高,直接生化性極差。(南方的蜜餞就是用高(gāo)濃度糖水來(lái)保鮮的)。因BOD測定方法缺(quē)陷,必須稀釋到幾個(gè)ppm水平才能測定,因(yīn)此滲透壓問題被繞過去了。當然不會有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(tǒng)後(hòu)隻要糖可以(yǐ)在低濃度下(xià)降解,體係中始終不會出現(xiàn)積累滲(shèn)透壓問題。
例2:pH—檸檬酸可直接進(jìn)入三羧酸循環,生化性遠超過葡萄糖。但到(dào)了一定(dìng)濃度,廢水明顯為酸性,可以放幾個月都不臭。做過油脂(zhī)工廠廢水的朋友(yǒu)們對酸性緩衝溶液型廢水一定有有印象。當然用上一段所(suǒ)提解(jiě)決方法也好用。
例3:蛋白質變性—甲醛。甲醛測定BOD奇高。但高濃度甲醛別名是(shì)福爾馬林,可泡標本(běn)!
例4:極少數有機物因‘鎖(suǒ)鑰效應’,濃度越高,越不利於降解。大家有興(xìng)趣不(bú)妨查閱專業生物化學。
例5:界麵性質—洗滌劑。這與BOD測定方法的另外(wài)一項內在缺陷有關。BOD測定水樣(yàng)的DO變化不可以太小,否則測(cè)定缺乏(fá)重現性。如果真能準確(què)測定ppb級別的DO消耗值,其實直鏈型洗滌劑—LAS的生化(huà)性至少(shǎo)不是很差。問題(tí)是LAS濃度稍微高一點兒,就達到臨界濃度(dù),改變界(jiè)麵性質,嚴重影響實際生化。
例6:鹹(xián)菜可長期保存,當然也難直接生(shēng)化(huà)。向(xiàng)糖水中(zhōng)加入大量鹽分,測定BOD很高,但持續進(jìn)入生化係統後,雖然糖可降解(jiě),鹽卻幾乎沒有變化,後(hòu)果是高BOD廢水把微生物(wù)醃製成了鹹菜。此類廢水特點是:廢水中有一些生化惰性物質,低濃度下不影響生化甚至是微生(shēng)物必不可少的物質(例如氯離子、硫酸根離子等(děng)),一定濃度下影響廢水整體物理(lǐ)、化學性質。與(yǔ)前麵的5個(gè)例子不同,這類(lèi)廢水不可能直(zhí)接用生化法處理,但測定B/C也可能很高。此類廢水算是(shì)一種特殊變(biàn)例。
例7:油脂。各位可注意過油脂的BOD?生物(wù)油脂的生化性(xìng)至少(shǎo)是不很差,做過(guò)屠宰(zǎi)廢水的(de)都知道(dào)。可是油脂實際平(píng)均降解周期並(bìng)不(bú)短,5日BOD並不高。然而屠宰廢水的處理一般(bān)有幾(jǐ)個小時就可以獲得滿意效(xiào)果,且反應器內不嚴重積累。因為有些有機物可以被微生物先吸附,相(xiàng)當於含在嘴(zuǐ)裏,雖然(rán)消化時(shí)間可能像吞吃了羚(líng)羊的蟒蛇一樣長,但(dàn)是—出水沒有羚羊。這一例(lì)子對於BOD電極來說是個壞事:SS態有機物如何(hé)能被電極迅(xùn)速(sù)測定(dìng)?
2.2 、COD方(fāng)法、儀器內在缺陷
物理缺陷:常規生化處(chù)理,水溫頂多三十度出(chū)頭。重鉻酸鉀法COD測定,加(jiā)熱回流時,沸(fèi)點70度以下的有機(jī)物會損失很(hěn)多(duō)。現在開始(shǐ)流(liú)行(háng)的160度高溫降解,影(yǐng)響更大(dà)。
化學缺陷:銀鹽催化對直鏈脂肪烴效果還可以,對芳香烴效(xiào)果不是一(yī)般的差。
例8:吡啶實際生化性很差(chà),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)、甲醛、鹽(yán)酸二甲胺、DMF、汽油(震蕩、乳化)、氯仿、醋酸、甲醇、醋酸銨,COD與理論值都差很遠,且缺少重(chóng)現性,數據可以令人(rén)崩潰。
選擇重鉻酸鉀法的氧化(huà)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10:亞鐵。當然可以被氧化,否(fǒu)則如何用亞鐵(tiě)鹽滴定?可是這是一種常見無機(jī)物。
例11:雙(shuāng)氧水。也是無機物,且理(lǐ)論上雙氧水的(de)COD是負值。實際上(shàng)會被重鉻酸鉀一鍋煮掉,而(ér)且(qiě)是缺(quē)少重現性的正值。搞Fenton的水友有(yǒu)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(shí),為有共同(tóng)特性的汙染物製訂半經驗標準成本更低。因此,政(zhèng)府將(jiāng)BOD、COD列入國(guó)標(biāo),並成為最重要標準;各國標準均是。
2、科研與設計
如何(hé)判斷不同廢水處理(lǐ)使用的反應器或微生物性能?也(yě)需要一個統一指標,一般也用BOD、COD。實際上對不同生化性廢水來說,該指標沒有直(zhí)接可對(duì)比(bǐ)性。同樣,科研(yán)設計用哪一個指標也完全(quán)是習慣。對於已知(zhī)生化性質汙水,當然可以放心選用其中一個指標。最(zuì)典型的是生活汙(wū)水,各地汙水廠一(yī)般都是按(àn)照(zhào)BOD負荷設計,沒什麽,好比用公斤還是用磅,無所(suǒ)謂。當然,如果喜歡用7日或其它時間的BOD也可以(yǐ),相應調(diào)整一些常(cháng)數就行。但是對工業廢水來(lái)說,應慎重。與(yǔ)生活廢(fèi)水生化性質接近的廢水,例如食品(pǐn)工業廢水,一般可(kě)以放(fàng)心選用BOD負荷。其它工業廢水,如果無法獲得(dé)現成參數,一般應作小試(shì)。小試一般可以作出有效負荷,但很少能直接獲得(dé)風量與剩餘汙(wū)泥量指標。如果廢水B/C不高(gāo),那麽氣量、剩餘汙泥產量等指標(biāo)可能(néng)有重大(dà)偏差。一般汙泥處理設施(shī)餘量(liàng)比較充分,但風量不足的話,修正難(nán)度可不小(xiǎo)。此類場合還是用COD為原始參數(shù)更好。注意,本(běn)節默認了COD測(cè)定不存在重大缺陷。如(rú)果存在重大缺陷,用COD也未必可靠。這類場合還是用TOC或TOD吧,再麻煩也勝過開工後再修改(gǎi)。
3、高級別運用
根據B/C,預估生化性能。對未知特(tè)性廢水,一般可以根(gēn)據測定B/C來(lái)粗(cū)略估計生化性能,前提還是假定(dìng)BOD、COD測定方法沒有缺陷。如果願意用其它時間BOD與COD的比值來粗估生化(huà)性(xìng)能,也可以,相應調整數值即可。既然目前5日BOD的相關資料最全,那麽還是優先用5日B/C吧。此外,還(hái)有(yǒu)一些預估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(dōu)適用,否則就不是偏方了(le)。一般分子(zǐ)量大不易降解。分子為環狀構造的不易降解。分子上活性基團少的不易降解(jiě)。分子支鏈發達的不易降解。人(rén)不吃的不(bú)易降(jiàng)解。不易發臭、不易長(zhǎng)毛(máo)的不易(yì)降解。注意有些廢水適當稀釋後容易發臭或長毛,原(yuán)始狀態不容易,例如糖蜜廢水(shuǐ)。
3.3.2 根(gēn)據BOD、COD變(biàn)化趨勢,判斷相關問題。這裏要詳細論述的話,可以寫一本書。例如(rú)對(duì)生化池入(rù)水、出水、沉澱上清液、混合液、汙泥脫出水分(fèn)等水樣分別測定後分(fèn)析、推理,可以獲得很多信(xìn)息。具體怎麽分析(xī)、判斷,在下水平(píng)有限,時間有限,就不囉嗦了。不僅僅是生化(huà)池,其它處理節點、手段都可以運(yùn)用,而且也不僅僅是BOD、COD,其它(tā)指標也要聯合考慮。這一節內容,差(chà)不多全看個人修為,要有良好的內功基礎,初級水友(yǒu)運用要小心(xīn)。本節具體問(wèn)題太多太大。
估算其它參數。COD、BOD與其它參(cān)數沒有必然聯係,但如果知道汙染物(wù)構成特性,可以根據(jù)COD估算一些(xiē)參數,有些場合(hé)很方便。
例12:MLVSS。汙水廠一般有馬弗爐(lú),可測定MLVSS,但常規中小汙水工程(chéng)一般隻能(néng)測定MLSS。好些工業廢水含有細小SS,其生化池內MLVSS/MLSS並非常數,且未必穩定。既然活性(xìng)汙泥幹重主要構成為多糖與蛋白質,理(lǐ)論(lùn)COD當量都在1—1.1間,完全可以用COD方法測定,結果近似(sì)等於MLVSS。(原(yuán)則上應扣除濾液COD,但實際上一般可(kě)以忽略)。
例13:SS。不是所有SS都能被濾紙(zhǐ)測定;不是所有公(gōng)司都配備0.45um微孔(kǒng)濾膜抽(chōu)濾裝置;對缺少驗(yàn)證的廢水,光度法或濁度法不可(kě)靠。但如果知道SS大致(zhì)化學構(gòu)成,且有足夠把握(wò)確定溶解態COD物質不很高,就(jiù)可以用COD法來測定。那麽如何知道SS構成?一般是向上遊車間調查。例如天然纖維類粉末(mò)一般COD當(dāng)量為1.1,化纖類(lèi)粉末一般(bān)為2—3,油(yóu)類為3—3.5、肉末(mò)、毛發碎屑為1.1。如(rú)果SS是多種物質構成,隻要比例大致不變,也可以(yǐ)用這(zhè)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。實際上有些分析人員就是這麽作的,即使不知道(dào)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(gēn)據(jù)分子式,可以推算理論COD。對規劃(huá)中又缺乏參照的(de)工廠(chǎng),這一條很有用。上遊(yóu)生產使用的工藝、原料、輔料、中間產物,可以通過物質(zhì)守恒(héng)定律,計算下遊水中汙染(rǎn)物指(zhǐ)標。實際上多數工廠(chǎng)汙染(rǎn)物尤其是惡性汙染物最大來源一般是跑(pǎo)冒(mào)滴漏,因此(cǐ)實際廢水指標(biāo)可能要高得多。但至少(shǎo)可以判斷BOD、COD測定中是否會(huì)出現假陽性結果。
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不代表可降解有機(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可靠性好一些。
5、COD經驗性色彩比BOD弱(ruò)一些。
6、COD一般可以代(dài)表有機(jī)物總量。
7、BOD/COD判據在多數場合可用。(如果詢問(wèn)具體哪些場合,我(wǒ)隻能回答(dá):先去練內功)
8、COD-BOD作為經驗判據很勉強,甚至不夠(gòu)作判據,不可用場合比例太大。初(chū)級水友要小心。當然理論(lùn)COD-無窮大或充分大時間段BOD可以作充分判(pàn)據,但實際(jì)中很難獲得這一數據(jù)。
9、生活汙水(shuǐ)、食品工業(yè)汙水使(shǐ)用BOD作工程計算,也可以(yǐ)。化工廢水用BOD來計算各池、各機械風險很大,特別是(shì)風量。初(chū)級水友小心。
各位當然(rán)還要用BOD、COD。但用的時候最好能思(sī)考一下,尤其是難降解場合,不要踩地雷。