關於COD和BOD,很多人也就(jiù)知道(dào)COD是化學需氧量,BOD生化(huà)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....
不過隨著自己經驗的(de)逐漸積累,才發覺自己之前了解的都是(shì)些(xiē)啥呀(ya)。深深(shēn)體會到“紙上得來終(zhōng)覺淺,絕知此事要躬行”的那麽一點點真諦。
一、為什麽需要BOD與COD
目前汙水(shuǐ)最重要的處理方法是(shì)生化法特別是好氧法 。用微生物在好氧條件下降解有機物的氧(yǎng)氣消耗來表達有機物濃度,可行且有很強的實戰(zhàn)意義。因此需要BOD。無疑BOD應用無窮長時間來測(cè)定,即BODu。這也不現實。由於有實際意義的HRT不會太久,因此可以用幾十天的BOD來近似代替BODu。為避免硝化影響,時間還要再短一些,因此一般使用20日BOD。
20日BOD測定周(zhōu)期也很長(zhǎng)。目前流行的(de)是5日BOD。據(jù)說5日標準是因為英國最長的河流從(cóng)源頭到入海不超過5日。英國是島國,如果(guǒ)美國也這麽定,密蘇裏河入海恐怕要一個(gè)月吧。因此5日沒有什麽特殊(shū)的物理意義。下文沒有特殊說明之處,BOD均為5日。為(wéi)和社會工作周期吻合,好些歐(ōu)洲國家習慣用(yòng)7日BOD。5日BOD時間也不短,因此需要更快捷(jié)的方法。COD用激烈的化學氧化法,可以相對迅速獲得結果,彌補時(shí)間缺(quē)陷。
高錳酸鉀氧化性強(qiáng),且自(zì)身顏色鮮明,可用作COD方法。高錳酸鉀顏色鮮明,特別適合在低濃度下準確測(cè)定,因此在給(gěi)水領域盛行。日本在汙水領域也很流行。(所以日本廢水BOD經常表達得比COD還高,包括生(shēng)活汙水)。
重鉻酸鉀在強酸條件下,加熱回流時氧化能(néng)力更粗暴,多數場合氧化充分(fèn)。世界範(fàn)圍內流行。下文沒有特殊說明之處,COD均為重鉻酸鉀法(fǎ)。
在更暴力的反應(yīng)氛圍下,一把(bǎ)火燒掉有機物,測定氧消(xiāo)耗量或二氧化碳產量,測定更可靠。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(zǐ)式直接計算,即理論(lùn)COD。不過實際過程中往往不易實現或沒有必要實(shí)現。
二、 BOD與COD方法、儀器的內(nèi)在缺陷(xiàn)
2.1 、BOD方法、儀器(qì)內在缺陷
BOD測定方法決定了,實際(jì)使用水樣隻能(néng)消(xiāo)耗一部分DO,對應有機物濃度範圍大約是幾個mg/L。有些汙(wū)染(rǎn)物在這一(yī)濃度範圍內生化性不壞,但是實際廢水中因汙染物濃度高(gāo),產生新的物理、化學、生化性質,導致BOD假陽性(xìng)。上述性質變化可能是滲透壓、pH、表麵性質(有表麵活性劑效(xiào)應(yīng)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(jī)累,很容易對付。
例1:滲透壓—糖。糖生化性極好,但高濃(nóng)度糖水的滲透壓高,直接生化性極差(chà)。(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,必須(xū)稀釋到(dào)幾個ppm水平才能測定,因此滲透(tòu)壓問題被繞過去了。當然不會有人直接排放這麽高濃度的糖水,且即使蜜餞濃度(dù)高,進入生化係統後隻(zhī)要(yào)糖可以在低濃度下降解,體係(xì)中始終不會出現積(jī)累滲透壓問題。
例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(yǐ)放幾個月都不臭。做過油(yóu)脂工廠(chǎng)廢水的朋友們對酸性緩(huǎn)衝(chōng)溶液(yè)型廢水一定有有印象。當然(rán)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奇高。但高濃度甲醛別名是福爾馬林,可泡標本!
例4:極少數有機物因‘鎖鑰效應’,濃度越高,越不利(lì)於(yú)降解(jiě)。大家有興趣不妨(fáng)查閱專(zhuān)業生物化學。
例5:界麵性質—洗滌(dí)劑。這與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,其實直鏈型洗滌(dí)劑—LAS的生化性(xìng)至(zhì)少不是很差。問題是LAS濃度稍微高一點兒,就達到臨界濃度,改變界麵性質,嚴重影(yǐng)響實(shí)際生化。
例6:鹹菜可長期保存,當然也難直接生(shēng)化。向糖水中加入大量鹽分,測定BOD很高,但持續(xù)進(jìn)入生化係統後,雖(suī)然糖(táng)可降解,鹽卻幾乎沒有變化,後果是高BOD廢水把微生物(wù)醃(yān)製成了鹹菜。此(cǐ)類(lèi)廢水特點是:廢(fèi)水中有一些生化(huà)惰性物質,低濃度下(xià)不(bú)影響生化甚至是微(wēi)生物必不可少的物質(例如氯離子、硫酸根離子等),一定濃(nóng)度下影響廢水整體物理(lǐ)、化學性質。與前麵(miàn)的5個例子不同,這類廢水不可能直接用生化法處理,但測定B/C也可能(néng)很高。此類廢水算是一種特殊變(biàn)例。
例7:油脂。各位可注意過油脂(zhī)的BOD?生(shēng)物油脂的生化性至少是不很差,做過屠宰廢水的都知道。可是油脂實際平均降解(jiě)周期並不(bú)短,5日BOD並不(bú)高。然而屠宰廢水的處理一般有幾(jǐ)個小時(shí)就可以獲得滿(mǎn)意效果(guǒ),且反應器內不嚴重積累。因為有些有機物(wù)可以被微生物先吸附,相當於含(hán)在嘴裏,雖然消化時間可能像吞吃了羚羊的蟒蛇(shé)一樣長,但是—出水沒有羚羊。這一例子對於BOD電極來說是個壞事:SS態有機物如何能被電極迅速測定?
2.2 、COD方法(fǎ)、儀器內在缺陷
物理缺陷:常規生化處理,水(shuǐ)溫頂多三十度出頭。重鉻酸鉀法COD測定,加熱回流時,沸點70度以下的有機物會損失很多。現在開始流行的160度高溫降解(jiě),影響更大(dà)。
化學(xué)缺陷:銀鹽催(cuī)化對(duì)直鏈脂肪烴效果還可以,對芳香(xiāng)烴效果不是一般的差。
例8:吡啶實際生化性很差,可是測定B/C>>1。
例9:常見有機物:苯(注意取樣前(qián)充分震蕩、乳化)、甲醛、鹽酸二甲胺、DMF、汽油(震蕩、乳化)、氯仿、醋酸、甲醇、醋(cù)酸銨,COD與理論值都差很遠,且缺少重現性(xìng),數據可(kě)以(yǐ)令人崩潰(kuì)。
選擇重鉻酸鉀法的氧化性在一些場合(hé)不夠強,不能代表(biǎo)全部(bù)有機物;然而對無機物,有時也一鍋端氧化。
例10:亞鐵(tiě)。當(dāng)然可以被(bèi)氧化,否則如何用亞鐵鹽滴定?可是這是一種常見無機物。
例11:雙(shuāng)氧水。也是無(wú)機物,且理論(lùn)上雙氧水的COD是負(fù)值。實際(jì)上會(huì)被重鉻酸鉀一鍋煮掉,而(ér)且(qiě)是缺少重現性的正值。搞Fenton的水友有體會吧 。
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(zhǔn)不現實,為有(yǒu)共同特(tè)性的汙染物製訂半經驗(yàn)標準成(chéng)本更低。因此,政府(fǔ)將BOD、COD列入(rù)國標,並成為最重要標準;各國標準均是。
2、科研與設計
如何判斷不同廢水處理使用的反應器或(huò)微生物性能?也需要一個統一指標,一般也用BOD、COD。實際上對不同生化性廢水來說,該指標沒有直接(jiē)可對比性。同樣,科研設計用哪一個指標也完全是(shì)習(xí)慣。對於已知生化性質汙(wū)水,當然可以放心選用其中(zhōng)一個(gè)指標。最典型的是生活汙水,各地汙水廠一般都是按照BOD負荷設計,沒什(shí)麽,好比用公斤還是用磅,無所謂。當然,如果喜歡用7日或其它時間的BOD也可以,相應調整一些常數就行。但是對工業廢水來說,應慎重。與生活廢水生化性質(zhì)接近的廢水,例如(rú)食品工業廢水,一般可以放心(xīn)選用BOD負荷。其它(tā)工業廢水,如果無法獲得(dé)現成參(cān)數,一般應作小試(shì)。小試一(yī)般可以作出有效負荷,但很少(shǎo)能直接獲得風量與剩餘汙泥量指標。如果廢水B/C不高,那麽氣量、剩餘汙泥產量等指標可能(néng)有重大偏差。一般汙泥處理設施餘量比較充分,但(dàn)風量不足的話,修正難度(dù)可不小。此類場合(hé)還是用COD為原始參數更好。注意(yì),本(běn)節默認了COD測定不存在重大缺陷。如果存在重大缺陷,用COD也未必可靠。這類場合還是用TOC或TOD吧,再麻煩也勝(shèng)過開工後再修改。
3、高(gāo)級別運用
根據B/C,預估生化性能。對未知特性廢水,一般可以根據(jù)測(cè)定B/C來粗略估計生化性能,前提還是假定BOD、COD測定方法沒有(yǒu)缺陷。如果願意用其它時間BOD與COD的比(bǐ)值來粗估生化性能,也可以,相應調整數值即可。既(jì)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(wài),還有(yǒu)一些預估生活性能的旁門(mén)左道功夫,算是偏方,供各位參考。注意,不(bú)是一(yī)切場合(hé)都適(shì)用,否則(zé)就不是偏方了。一般分子量大不易降解。分子(zǐ)為環(huán)狀構造的不易降解。分子上活性基團少的不易降解。分子支鏈發達的不易(yì)降解。人不吃的不易降解(jiě)。不(bú)易發臭(chòu)、不易長毛的不易(yì)降解。注意有些廢水適當稀釋後容易(yì)發臭(chòu)或長毛,原始狀(zhuàng)態不容易,例如糖蜜(mì)廢(fèi)水。
3.3.2 根據BOD、COD變化趨勢,判斷相關問題(tí)。這裏要詳細論述的話,可(kě)以寫一本書。例如對生化池入水、出水、沉澱上清液、混合(hé)液、汙泥脫出(chū)水(shuǐ)分等水樣分別測(cè)定後分析、推理,可以獲得很多(duō)信息。具體怎麽分析、判斷,在下水平有限,時間有限,就不囉嗦了。不僅僅是生化池,其它處(chù)理節點、手段(duàn)都可以運用,而(ér)且也(yě)不僅僅是BOD、COD,其它指(zhǐ)標也要聯合考(kǎo)慮。這(zhè)一節內容,差不多全看(kàn)個人修為,要(yào)有良好的內功基礎,初級水友運用要小心。本節具體問題太(tài)多太(tài)大。
估算其(qí)它參數。COD、BOD與其它參(cān)數沒(méi)有(yǒu)必然聯係(xì),但如果知道汙(wū)染(rǎn)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(cè)定MLVSS,但常規中小汙水工程一般隻能測定MLSS。好些工業廢水含有細小SS,其生化池內MLVSS/MLSS並非常數,且未必穩定。既(jì)然活性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(wán)全可以用COD方法測定,結果近似等於MLVSS。(原則上應扣除濾液COD,但(dàn)實際上一(yī)般可以忽略)。
例13:SS。不是所有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(quē)少驗證的廢水,光(guāng)度法(fǎ)或(huò)濁度法(fǎ)不可靠。但如果知道SS大(dà)致化(huà)學構(gòu)成,且有足(zú)夠(gòu)把握確定溶解態COD物質不(bú)很高,就可以用COD法來測定。那麽如何(hé)知(zhī)道SS構成?一般是向上遊(yóu)車(chē)間調查。例如天然纖(xiān)維(wéi)類粉末一般COD當量為1.1,化纖類粉末一般為2—3,油類(lèi)為3—3.5、肉(ròu)末、毛發碎屑為1.1。如果SS是多種物質構成,隻(zhī)要比例大致不變,也可以(yǐ)用這一招。如(rú)果比例也多變,那就沒(méi)有辦(bàn)法了(le)。
例14:TKN。TKN測(cè)定很麻煩,且(qiě)往往第二(èr)天才能(néng)有數據。如果水中(zhōng)汙染物化(huà)學構成基本不變,完全可以用COD來(lái)換算TKN。實際(jì)上(shàng)有些分析人員就是這麽作的,即使不知道原理,沒有(yǒu)練過(guò)內功,照樣可用九陰白骨爪。
根據上遊特點,估算COD、BOD 根據分子式,可以推算理論COD。對規劃中又缺乏(fá)參照(zhào)的工廠(chǎng),這(zhè)一條很有用。上(shàng)遊生產使用的工藝、原料(liào)、輔料、中間產物,可以通(tōng)過物質守恒定律,計算下遊水中汙染物指標。實際上多數工廠汙染物尤其是惡性汙染物最大來源一般是跑冒滴漏(lòu),因此實際廢水指標可能要高得多。但至少可以判斷(duàn)BOD、COD測定中是否會出現假陽(yáng)性結果。
四. 初步(bù)結(jié)論(lùn)
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不代表可降解有機物(當然更不代表不可降解有機物)。
4、COD也是一(yī)個有先天性缺陷的指標,但比BOD可靠性好(hǎo)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(chǎng)合可用。(如果詢問具體哪些場合,我隻(zhī)能回答:先去練內功)
8、COD-BOD作為經驗判據很勉強,甚至(zhì)不夠作判(pàn)據,不可用場合比例太大。初級水友要小心。當然理論COD-無窮大或充分大時間段BOD可以作充分判據,但實際中很難獲得這一數據。
9、生活汙水、食品工業汙水使用(yòng)BOD作工(gōng)程計算,也可以。化工廢水用BOD來計算各池(chí)、各機械(xiè)風險很(hěn)大,特別是風量(liàng)。初級水友小心。
各位當然還要用BOD、COD。但用(yòng)的時候最好能(néng)思考(kǎo)一下,尤其(qí)是難(nán)降解場合,不要踩地雷。