關於COD和BOD,很多人也就知道COD是化學需氧(yǎng)量(liàng),BOD生化需氧量(liàng),還有老師們不下數萬次強調過的用B/C判定水的可生化性,然後(hòu)就魔性的在大腦裏循環 0.3 0.3 0.3 0.3....
不過隨著自己經驗的逐漸積累,才發覺自己之前了解(jiě)的都是些啥呀。深(shēn)深體會到(dào)“紙上得(dé)來(lái)終覺淺,絕知此事要躬行(háng)”的那麽(me)一點點真諦。
一、為(wéi)什麽需要BOD與COD
目前汙水最(zuì)重要的處理方法是生化法特別是好氧(yǎng)法 。用微生物在好氧條(tiáo)件下(xià)降解有機物的氧氣消耗來表達有機物(wù)濃度,可行且有很強的實戰意義。因此需要BOD。無疑BOD應用無窮長時間來(lái)測定,即BODu。這也不現(xiàn)實。由於有實際意義(yì)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(yǐng)響,時間還要再短一些,因此(cǐ)一般使用20日(rì)BOD。
20日BOD測定(dìng)周期也(yě)很長。目前流行的是(shì)5日BOD。據說(shuō)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(guó)是島國,如果(guǒ)美國也這(zhè)麽定,密蘇裏河入海恐怕要一個月吧。因此(cǐ)5日沒有什(shí)麽特殊的物理(lǐ)意義。下文沒有特殊說明(míng)之處,BOD均為5日。為和(hé)社(shè)會工作周期吻合,好些歐洲國家習慣(guàn)用7日BOD。5日(rì)BOD時間也不短(duǎn),因此(cǐ)需要更快捷的方(fāng)法。COD用激烈的(de)化學氧化法,可(kě)以相對迅速獲(huò)得結(jié)果,彌補時間缺陷。
高錳酸鉀氧(yǎng)化性強,且自身顏色鮮明(míng),可用(yòng)作COD方法。高錳酸鉀顏色鮮明,特別適合在低濃度下準確測定,因此在給水領域(yù)盛行。日(rì)本在(zài)汙水領域也很流行。(所以日本廢(fèi)水BOD經常表達得比COD還(hái)高,包括生活汙水)。
重鉻酸鉀在強酸(suān)條件下,加(jiā)熱回(huí)流時氧化能力更粗暴(bào),多數場合氧(yǎng)化充分。世界範圍內流行。下文沒(méi)有特殊說明之處,COD均為重鉻酸鉀法(fǎ)。
在更暴(bào)力的反應氛圍(wéi)下,一把火燒掉有機物,測定氧消耗(hào)量或(huò)二氧化碳產量,測(cè)定更可靠。此即TOD與TOC。明確知道汙水中各主要汙染物構成與比例,可以根據分子式(shì)直接計算(suàn),即理論COD。不過實際過程中往往不易實現或沒(méi)有必要實現。
二、 BOD與COD方法、儀器的內在(zài)缺陷
2.1 、BOD方法(fǎ)、儀器內在缺陷(xiàn)
BOD測定方法決定了,實際使用水樣隻能(néng)消耗一部分DO,對應有機物濃度範圍大約是幾個mg/L。有(yǒu)些(xiē)汙染物在(zài)這一濃度範圍內生化性不壞(huài),但是實際廢水中因汙染物濃度高,產生新(xīn)的物理、化(huà)學、生化性質,導致BOD假陽性。上述性質(zhì)變化可能是滲透壓(yā)、pH、表(biǎo)麵性質(有表麵活(huó)性劑效應的物(wù)質超過(guò)臨界濃(nóng)度後(hòu)影(yǐng)響傳質)等。這類廢水啟動難(nán),但(dàn)隻要反應器內不積累,很容易對付。
例1:滲透壓—糖。糖生化性極好,但高濃度糖(táng)水的滲透壓高,直接生化性極差。(南(nán)方的蜜餞(jiàn)就是用高濃度糖水來(lái)保鮮的)。因BOD測定方法缺陷,必須稀釋到幾個(gè)ppm水平才能(néng)測定,因(yīn)此滲透(tòu)壓(yā)問題被繞過去了(le)。當然不會有人直接排放這麽高濃度的糖水,且即使蜜餞濃度高,進入生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2:pH—檸檬酸可直接進入三羧酸循環(huán),生化性(xìng)遠超過葡萄糖。但到了一定濃度,廢水明顯為(wéi)酸性,可以放幾個月(yuè)都不(bú)臭。做過油脂工廠(chǎng)廢水的朋(péng)友們對酸性緩衝溶液型廢(fèi)水(shuǐ)一定有有印象。當然用上一段所提解決方法也好用。
例3:蛋白質變性—甲醛。甲醛測定(dìng)BOD奇高。但高濃度(dù)甲醛別名是福爾馬林,可泡標本!
例4:極少(shǎo)數有(yǒu)機物因‘鎖鑰效應(yīng)’,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(zhè)與BOD測定方法的另外一項內在缺陷有關。BOD測定水樣的(de)DO變化不可以太(tài)小,否則測(cè)定缺乏重現性(xìng)。如果真能(néng)準確測定(dìng)ppb級別的DO消耗值,其實直鏈型洗滌劑—LAS的生化性至少不是很差。問題是LAS濃度稍微高一點兒,就達到(dào)臨界濃(nóng)度,改變界麵性質(zhì),嚴重影響實際生化。
例6:鹹菜(cài)可長期保存,當然也難直接生化。向糖水中(zhōng)加入大量鹽分,測定BOD很高,但持續進入生化(huà)係統後,雖然糖可降解,鹽卻幾乎沒有變化,後果是(shì)高BOD廢水把微生物醃(yān)製成了鹹菜。此類廢水特(tè)點是:廢水中有一些(xiē)生化惰性物質,低濃度下不影響生(shēng)化甚至是微生物必不可(kě)少的(de)物質(zhì)(例如氯(lǜ)離子、硫酸根離子等),一(yī)定濃度下影響廢水整體物理、化學(xué)性質。與前麵的5個例(lì)子不同,這類(lèi)廢(fèi)水不可能直接用生化法處理,但測(cè)定B/C也可能很高。此類廢水算是一種(zhǒng)特殊變(biàn)例。
例(lì)7:油脂。各位可注意過油脂的BOD?生物(wù)油脂(zhī)的(de)生化性至少是不很差,做過屠宰廢水(shuǐ)的都知(zhī)道。可是油脂實際平(píng)均降解(jiě)周期並不短,5日BOD並不高。然(rán)而屠宰廢水的處理一般有(yǒu)幾個小時就可以獲得滿意效果,且反應器(qì)內不嚴重積累。因(yīn)為有(yǒu)些有機物可以被微生物(wù)先吸附,相當於含在嘴裏,雖然消化時間(jiān)可能像吞吃了羚羊的(de)蟒蛇一樣長,但是—出水沒有羚羊。這一例子對於BOD電極(jí)來說是(shì)個壞事:SS態有機物如何能被電極迅速測定?
2.2 、COD方(fāng)法、儀(yí)器內在缺陷
物理缺(quē)陷:常規(guī)生化處理,水溫頂多三十度出頭。重鉻酸鉀法COD測定,加熱回流時,沸點70度以下的(de)有(yǒu)機物會損失很多。現在開始流行的160度高溫降解,影響更(gèng)大。
化學缺陷:銀鹽催化對直鏈脂(zhī)肪烴效果還可以,對芳香(xiāng)烴效果不是一般的差(chà)。
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(quán)、鹽酸二甲胺、DMF、汽油(震蕩、乳化)、氯仿、醋酸、甲醇、醋酸銨,COD與理論值都(dōu)差很遠,且缺少重現性,數(shù)據可以令人崩潰。
選擇重鉻酸鉀法的氧(yǎng)化性在一(yī)些場合不夠強,不(bú)能代表全部有機物;然而對無機物,有時也一鍋端氧化(huà)。
例10:亞鐵。當然可以被氧化,否則如何用亞鐵鹽滴定?可(kě)是這是一(yī)種常見無機物。
例11:雙氧(yǎng)水。也是無(wú)機物,且理論(lùn)上雙氧水(shuǐ)的COD是負值。實際上(shàng)會被重鉻酸鉀一鍋煮掉(diào),而(ér)且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不現實,為有共同特性的汙染物製(zhì)訂半經驗標準成本更低。因此,政府將BOD、COD列入國標,並成(chéng)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(fèi)水處(chù)理使用(yòng)的反應器或微生(shēng)物性能(néng)?也需要一個統一(yī)指標,一般也用BOD、COD。實際上對不同生化性廢水來說,該指標沒有直接可對比(bǐ)性。同樣,科研設計用哪一個指標(biāo)也完全是習慣。對於已知生化性質汙水,當然可(kě)以放心選用其中一個指標。最(zuì)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(méi)什麽,好比用公斤還是用磅,無所謂。當然,如果喜歡用7日或其它(tā)時間的BOD也(yě)可以,相應調整一些(xiē)常數就行。但是對工業廢水來說,應慎重(chóng)。與生活廢水生化性(xìng)質接近的廢(fèi)水,例如食品工業廢水,一般(bān)可以放心選用BOD負荷。其(qí)它工業廢水,如果無法獲(huò)得現成(chéng)參數,一般應作小試。小試一般可以作出(chū)有效負荷,但(dàn)很少能直接獲得風量與剩餘汙泥量指標。如果廢水B/C不(bú)高,那麽氣量、剩餘(yú)汙泥產(chǎn)量等指標可能有重大偏差。一般汙泥處理設施餘量比較充分,但風量不足的話,修正難度可不小。此類場合(hé)還是用COD為原始參數更好(hǎo)。注意,本節默認了COD測定不存(cún)在重大缺陷(xiàn)。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,再麻煩也勝過開(kāi)工後再(zài)修改。
3、高級別運用
根據B/C,預估生化性能。對未知特性廢水,一般可以根據測定B/C來粗(cū)略估計生化性能,前提還是假定BOD、COD測定方法沒有缺(quē)陷。如果願意用其它時間BOD與COD的比值來粗估(gū)生化(huà)性能,也(yě)可以,相應(yīng)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,還有一些預估生活性能(néng)的旁門左道功夫,算是偏方,供各位參考。注意,不是一切場(chǎng)合都適用,否則就(jiù)不是偏(piān)方了。一般分(fèn)子量大(dà)不易降解。分子為環狀構造的不(bú)易降解。分子上活性(xìng)基團少的不易降解。分子支鏈發達的不易降解。人不吃(chī)的不易降解(jiě)。不易發臭、不易長毛的不易(yì)降解。注意有些廢水適當稀釋後容易發臭或長毛,原始狀態不容易,例如糖(táng)蜜廢水。
3.3.2 根據BOD、COD變化趨勢,判斷(duàn)相關(guān)問題。這裏(lǐ)要詳細論述的話,可以寫(xiě)一本書。例如對生化池入水、出水、沉(chén)澱上清液、混(hún)合液、汙泥脫出水分等水樣分別測定後分析(xī)、推理,可以獲得很多信息。具體怎麽分析、判斷,在下水平有(yǒu)限,時間(jiān)有限(xiàn),就不囉嗦了。不僅僅是(shì)生化池,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(yào)聯(lián)合考慮。這一(yī)節內容,差不多全看個人修為,要有(yǒu)良好的內功(gōng)基礎,初級(jí)水友運用要小心。本節(jiē)具體問題太多太大。
估算其它參數。COD、BOD與(yǔ)其它參數沒有(yǒu)必然聯係,但如果知道(dào)汙染物構成特性,可以根據COD估(gū)算一些參數,有些(xiē)場合很方便。
例12:MLVSS。汙水廠一般有馬弗(fú)爐,可測定MLVSS,但常規中小汙水工程(chéng)一般(bān)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(bì)穩定。既然活性汙泥幹重主要構成(chéng)為(wéi)多糖與蛋白質,理(lǐ)論COD當量都(dōu)在1—1.1間,完全(quán)可以用COD方法測定,結果近似等於MLVSS。(原則上應扣除濾液COD,但實際上一般(bān)可以忽(hū)略(luè))。
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;對缺少驗證的(de)廢水,光度法或濁度(dù)法不可靠。但如果(guǒ)知道SS大致化學構成,且有足夠把握確(què)定溶解態COD物質不很高,就可以用COD法來測定。那(nà)麽如何知道SS構(gòu)成?一般是(shì)向上遊車間(jiān)調查。例如天然纖維(wéi)類粉末一般COD當量為(wéi)1.1,化纖類粉末一般為2—3,油類為3—3.5、肉末、毛發碎(suì)屑為1.1。如果SS是多種物質構成,隻要比例大致不變,也可(kě)以用這(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(shuǐ)中汙染物(wù)化(huà)學構成基本不變,完全可(kě)以(yǐ)用COD來換算TKN。實際上有些分析(xī)人員就(jiù)是這麽作的,即使不知道(dào)原理,沒有練過內(nèi)功,照樣(yàng)可用九陰白骨爪。
根據上遊(yóu)特點(diǎn),估算COD、BOD 根據分子式,可以推算理論COD。對規劃中又缺乏參照的工廠,這一條(tiáo)很有用。上遊生產使用的工藝、原料、輔(fǔ)料、中間產物,可(kě)以通過(guò)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(qí)是惡性(xìng)汙(wū)染物最大來(lái)源一般是跑冒滴漏,因此實際廢水指標可能要高得多。但至少可(kě)以判斷BOD、COD測(cè)定(dìng)中是(shì)否(fǒu)會出現假陽性結果。
四(sì). 初步結論
1、BOD是一個有先天缺陷的測(cè)定指標(biāo)。
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(bú)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弱一些。
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(guǒ)詢問具體哪些(xiē)場合,我隻能回答:先去練內功(gōng))
8、COD-BOD作為經驗判據很勉強,甚(shèn)至不夠作判據,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(huò)充分大(dà)時間段BOD可以(yǐ)作充分判據,但實際中很難獲得這一數據。
9、生(shēng)活(huó)汙水、食品工業汙(wū)水使用BOD作工程計(jì)算(suàn),也可以。化(huà)工廢水用BOD來計算各池、各機(jī)械風險很大,特別是風(fēng)量。初級水(shuǐ)友小心(xīn)。
各位(wèi)當然還要用BOD、COD。但(dàn)用的時候最好能思考(kǎo)一下,尤其是難降解場(chǎng)合,不要踩地雷。