شاخص های جامع محتوای ماده ارگانیک در تصفیه آب

شاخص های جامع محتوای ماده ارگانیک در تصفیه فاضلاب در دو دسته قرار می گیرد:

یک نوع میزان اکسیژن مورد نیاز برای تولید ماده آلی موجود در آب ، مانند تقاضای اکسیژن بیوشیمیایی (BOD) ، تقاضای اکسیژن شیمیایی (COD) و تقاضای اکسیژن کل (TOD) را بیان می کند.

نوع دیگر میزان کربن مانند کل کربن آلی (TOC) را بیان می کند.

برای همان نوع فاضلاب ، مقادیر این شاخص ها به طور کلی متفاوت است. ترتیب بزرگی است:

تاد> COD> BOD5> TOC

تود به میزان اکسیژن مورد نیاز برای تبدیل مواد کاهش دهنده آب به اکسیدهای پایدار پس از احتراق در دماهای بالا اشاره دارد. نتیجه در میلی گرم در لیتر بیان شده است. مقدار TOD نشان دهنده میزان اکسیژن مورد نیاز برای تبدیل تقریباً تمام مواد آلی موجود در آب (از جمله کربن (C) ، هیدروژن (H) ، اکسیژن (O) ، نیتروژن (N) ، فسفر (P) ، سولفور (S) و سایر اجزای دیگر) به CO2 ، H2O ، NOX ، SO2 و سایر مواد بعد از احتراق است.

TOD به تقاضای اکسیژن نظری (TOD) از BOD ، COD و شاخص پرمنگنات نزدیکتر است. تاد با سوزاندن و اکسیداسیون مواد آلی در 900 درجه در یک مشعل مخصوص با استفاده از پلاتین به عنوان یک کاتالیزور اندازه گیری می شود. این اندازه گیری به تقاضای اکسیژن نظری نسبت به COD نزدیکتر است.

اندازه گیری ابزاری TOD فقط در حدود 3 دقیقه طول می کشد تا نتیجه حاصل شود. بنابراین ، به دلیل مزایای آن در تجزیه و تحلیل سریع ، سادگی ، حداقل تداخل و دقت بالا ، توجه قابل توجهی را به خود جلب کرده است. اگر ضریب همبستگی بین TOD و BOD5 تعیین شود ، استفاده از TOD به عنوان شاخص تولید ارزش عملی بیشتری خواهد داشت.

TOC یک نشانگر جامع است که به طور غیرمستقیم حاکی از محتوای ماده آلی در آب است. این میزان کل کربن ماده آلی موجود در فاضلاب را نشان می دهد ، که در Mg/L کربن (C) بیان شده است. سطح TOC در فاضلاب معمولی شهرداری می تواند به 200 میلی گرم در لیتر برسد ، در حالی که در دامنه فاضلاب صنعتی به طور گسترده ای ، به اندازه ده ها هزار میلی گرم در لیتر می رسد. سطح TOC پس از درمان بیولوژیکی ثانویه به طور کلی انجام می شود<50 mg/L.

اندازه گیری کل کربن آلی (TOC) مشابه اندازه گیری مواد آلی کل (TOD) است. این شامل اکسیداسیون و سوزاندن نمونه آب در 900 درجه با استفاده از پلاتین به عنوان کاتالیزور است. افزایش CO2 در گاز برای تعیین میزان کل کربن در نمونه آب اندازه گیری می شود و یک شاخص جامع از کل مقدار مواد آلی موجود در نمونه آب را ارائه می دهد.

از آنجا که اندازه گیری TOC از احتراق درجه حرارت بالا استفاده می کند ، ماده آلی را کاملاً اکسیده می کند. این نشانگر مستقیم تر از کل ماده آلی نسبت به BOD یا COD است. بنابراین ، اغلب برای ارزیابی میزان آلودگی آلی در بدن آب استفاده می شود.

COD به میزان اکسیژن تبدیل شده از اکسیدان مصرف شده توسط مواد آلی در آب هنگام واکنش با اکسیدان قوی (مانند دی کرومات پتاسیم یا پرمنگنات پتاسیم) در شرایط خاص اشاره دارد. در منیزیم در لیتر اکسیژن اندازه گیری می شود. هنگامی که از دیکرومات پتاسیم به عنوان اکسیدان استفاده می شود ، تقریباً همه (90 ٪ -95 ٪) ماده آلی موجود در آب اکسیده می شوند. میزان اکسیژن تبدیل شده از اکسیدان مصرفی در این زمان معمولاً به عنوان تقاضای اکسیژن شیمیایی (CODCR) شناخته می شود ، که اغلب به عنوان CODCR به اختصار می رسد.

مقدار CODCR فاضلاب نه تنها تقاضای اکسیژن مورد نیاز برای اکسیداسیون تقریباً تمام مواد آلی موجود در آب را شامل می شود ، بلکه شامل تقاضای اکسیژن مورد نیاز برای اکسیداسیون کاهش ترکیبات معدنی مانند نیتریت ها ، نمک های آهنی و سولفیدها نیز می باشد. تقاضای اکسیژن شیمیایی با استفاده از پرمنگنات پتاسیم به عنوان یک اکسیدان ، شاخص پرمنگنات پتاسیم یا تقاضای اکسیژن نامیده می شود ، به طور خلاصه به عنوان CODMN یا OC ، و در Mg/L بیان می شود.

از آنجا که پرمنگنات پتاسیم توانایی اکسید کننده ضعیف تری نسبت به دیکرومات پتاسیم دارد ، مقدار CODMN برای همان نمونه آب به طور کلی پایین تر از مقدار CODCR آن است. این بدان معنی است که CODMN فقط حاکی از محتوای مواد آلی یا معدنی به راحتی اکسیداسیون در آب است.

بنابراین ، کشور من و بسیاری از کشورهای دیگر ، از جمله کشورهای اروپا و ایالات متحده ، از CODCR به عنوان یک شاخص جامع برای کنترل آلودگی ارگانیک استفاده می کنند ، در حالی که از شاخص CODMN به عنوان یک شاخص واحد برای ارزیابی و نظارت بر میزان ارگانیک بدنهای سطحی مانند آب دریا ، رودخانه ها و دریاچه ها یا آب آشامیدنی استفاده می کنند.

تقاضای اکسیژن بیوشیمیایی (BOD) مخفف تقاضای اکسیژن بیوشیمیایی است که به طور خلاصه به عنوان BOD است. این میزان اکسیژن محلول مصرف شده توسط میکروارگانیسم های هوازی در طی اکسیداسیون بیوشیمیایی ماده آلی در آب در 20 درجه در حضور اکسیژن را نشان می دهد. این به میزان اکسیژن مورد نیاز برای تثبیت مواد آلی تخریب پذیر در آب اشاره دارد. در mg/l بیان شده است.

BOD نه تنها اکسیژن مصرف شده توسط رشد ، تولید مثل یا تنفس میکروارگانیسم های هوازی در آب ، بلکه اکسیژن مصرف شده با کاهش مواد معدنی مانند سولفید و آهن آهن را نیز شامل می شود. با این حال ، این بخش از اکسیژن به طور معمول درصد کمی است.

در شرایط طبیعی در 20 درجه ، زمان لازم برای اکسیداسیون مواد آلی به مرحله نیتریفیکاسیون ، یعنی تجزیه کامل و تثبیت ، بیش از 100 روز است. با این حال ، در عمل ، از BOD20 در 20 درجه (20 روز) اغلب برای تقریب BOD کامل استفاده می شود. با این حال ، در برنامه های تولید ، یک دوره 20 روزه هنوز خیلی طولانی در نظر گرفته می شود ، و BOD5 در 20 درجه (5 روز) به طور کلی به عنوان شاخص محتوای ماده آلی در فاضلاب استفاده می شود.

BOD5 نه تنها یک شاخص مهم کیفیت آب بلکه یک پارامتر کنترل مهم در تصفیه بیولوژیکی فاضلاب است. با این حال ، به دلیل زمان اندازه گیری طولانی (5 روز) ، نمی تواند عملکرد تجهیزات تصفیه فاضلاب را به موقع منعکس و راهنمایی کند. این تنها می تواند برای ارزیابی عملکرد فرآیند و انجام کنترل فرآیند بلند مدت مورد استفاده قرار گیرد. برای کارخانه های تصفیه خانه فاضلاب خاص ، می توان همبستگی بین BOD5 و COD برقرار کرد ، با استفاده از COD برای تخمین مقدار BOD5 برای هدایت تنظیمات فرآیند تصفیه. بعضی اوقات ، از آنجا که برخی از فاضلاب های صنعتی شرایطی را برای رشد و تولید مثل میکروبی (مانند وجود ماده آلی سمی) ندارند ، اندازه گیری دقیق ارزش BOD5 آن غیرممکن است.

آزمایش تقاضای اکسیژن شیمیایی (COD) مقدار فاضلاب می تواند محتوای ماده آلی موجود در آب را به طور دقیق تعیین کند ، اما COD نمی تواند بین ماده آلی تخریب پذیر و غیر تخریب پذیر تمایز قائل شود. افراد به طور سنتی از نسبت BOD5/COD برای تعیین تجزیه پذیری فاضلاب استفاده می کنند. به طور کلی اعتقاد بر این است که اگر نسبت BOD5/COD از 0.3 بیشتر باشد ، می توان فاضلاب را با استفاده از روشهای تجزیه و تحلیل تصفیه کرد. اگر نسبت BOD5/COD کمتر از 0.2 باشد ، باید سایر روشهای درمانی در نظر گرفته شود.

تقاضای اکسیژن شیمیایی (COD) به طور کلی بالاتر از تقاضای اکسیژن بیوشیمیایی (BOD5) است. تفاوت بین دو مقدار تقریباً نشان دهنده میزان ماده آلی در فاضلاب است که توسط میکروارگانیسم ها قابل تخریب نیست. برای فاضلاب با ترکیب آلاینده نسبتاً ثابت ، COD و BOD5 به طور کلی رابطه متناسب خاصی دارند و می توان از آن برای استنباط یکدیگر استفاده کرد.