教你輕鬆掌握COD和BOD那些事!
發布時間(jiān):2020-11-20      點(diǎn)擊次數:2455

關於COD和BOD,很多人也就知道COD是化學需氧量,BOD生化需氧量,還有老(lǎo)師們不下數萬次強調過的用B/C判定水的可生化性,然後就魔(mó)性的在大(dà)腦裏循環 0.3 0.3 0.3 0.3....

不過隨著自己(jǐ)經驗(yàn)的逐漸(jiàn)積累,才發覺自己(jǐ)之前了解的都是些啥呀。深深體會到“紙上得來終覺淺,絕知此事要躬行”的那麽一(yī)點點(diǎn)真諦。


一、為什麽需要BOD與COD

目前汙水最重要的處理方(fāng)法是生化法特別是好氧法 。用微生物在好氧條件下降(jiàng)解有機物的氧氣(qì)消耗來表達有機物濃度,可行且有很強的實戰意義。因(yīn)此需要BOD。無疑BOD應用無窮長時間(jiān)來測定,即BODu。這也不現實。由於有實(shí)際意義的HRT不會太久,因此可以用幾(jǐ)十天的BOD來近(jìn)似代替BODu。為避免硝(xiāo)化影響,時(shí)間還要再短一些,因(yīn)此一般使用20日BOD。

20日BOD測定周期也很長。目前(qián)流行的是5日BOD。據說5日標準是因為英國最長的(de)河流從源頭到入海不超過5日。英國是島國(guó),如果美國(guó)也這麽定,密蘇裏河(hé)入海恐怕要一個月吧。因此5日沒有什麽特殊的物(wù)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(hé),好些歐洲國家習慣用7日(rì)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(xué)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(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(dī)濃度下(xià)準確測定,因(yīn)此在給水領域盛行。日本在汙水領域(yù)也很流行。(所以日本廢水BOD經常表(biǎo)達得比COD還(hái)高,包括生(shēng)活汙水(shuǐ))。

重鉻酸鉀在強酸條件下,加熱回(huí)流(liú)時氧化能力(lì)更粗暴,多數場合氧(yǎng)化充分(fèn)。世界範(fàn)圍內流(liú)行。下文沒(méi)有特殊說明之處,COD均為(wéi)重鉻酸鉀法(fǎ)。

在更(gèng)暴力的反應(yīng)氛圍下,一把火燒掉有機物,測定(dìng)氧消耗量或二(èr)氧化碳產(chǎn)量,測定更可靠。此即TOD與TOC。明確知道汙水中各主要汙染物構成與比例(lì),可以根據分子式直接計算,即理論(lùn)COD。不過實際過程中往往不易實現或沒(méi)有(yǒu)必要實現。


二、 BOD與COD方法、儀器(qì)的(de)內在缺陷(xiàn)

2.1 、BOD方(fāng)法、儀(yí)器(qì)內在缺陷

BOD測定方法決定了,實際使用(yòng)水樣隻能消耗一部分(fèn)DO,對應有機物濃度範圍大約(yuē)是幾個mg/L。有些汙染物在這(zhè)一(yī)濃(nóng)度範圍內生化(huà)性不壞,但是實際廢水中(zhōng)因汙染物濃度高,產生新的物理、化學、生化性質,導致BOD假陽性。上述性質變化(huà)可能是滲透壓、pH、表麵性質(有表麵活性劑效應的物質超(chāo)過臨界濃度後影響(xiǎng)傳質(zhì))等(děng)。這類廢水啟動難,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,但高濃度糖水的滲透壓(yā)高,直接生化性極差。(南方的蜜餞就是(shì)用高濃(nóng)度糖水來保(bǎo)鮮的)。因BOD測定方法缺陷,必(bì)須(xū)稀釋到幾個ppm水平才能測定,因此滲透壓問題被繞(rào)過去(qù)了。當(dāng)然不會有人直接(jiē)排放(fàng)這(zhè)麽(me)高濃度的糖水,且(qiě)即使蜜餞濃度高,進入生化係統後隻要糖可以在(zài)低濃度下降解(jiě),體係中始終不會出現積累滲(shèn)透壓問題。

例(lì)2:pH—檸檬酸可(kě)直接進入三羧酸循環,生化性遠超過葡萄糖。但(dàn)到了一定濃度,廢水明(míng)顯為酸性,可以放(fàng)幾個(gè)月都不臭(chòu)。做過(guò)油脂工廠廢水的朋友們對酸(suān)性緩衝溶液型廢水一定有有印象。當然(rán)用上一段所提解決方法也好用。

例3:蛋白質變性—甲醛。甲(jiǎ)醛測定BOD奇高(gāo)。但高濃度甲醛別名是(shì)福(fú)爾馬林,可泡標本!

例4:極(jí)少數有機物因‘鎖鑰效應’,濃度越高,越不利於降解。大家有興(xìng)趣不妨查閱專業生(shēng)物化學。

例5:界麵性質—洗滌(dí)劑(jì)。這與BOD測定方法(fǎ)的另外一項內(nèi)在缺陷有關。BOD測定水樣的DO變化不可以太小,否則測定缺(quē)乏重現性。如果(guǒ)真能準確測定ppb級別的DO消耗值,其實直鏈型洗滌劑—LAS的(de)生化性至少不是很差。問題是LAS濃(nóng)度稍微高一點兒,就達到臨界濃度(dù),改變(biàn)界麵性質,嚴重影響實際生化。

例6:鹹菜可長期保存,當然(rán)也難直接生化。向糖水中加入大量鹽分,測(cè)定BOD很高,但持續進入生化係統後,雖然糖可降解,鹽卻幾乎沒有(yǒu)變化,後果是高(gāo)BOD廢水把微生物醃製成了鹹菜。此類廢水特點是:廢(fèi)水中有(yǒu)一些生化(huà)惰性物質,低濃度下不影響生化甚至是微生物必不可少的物質(例如氯離子、硫(liú)酸根離子等(děng)),一定濃度下(xià)影響廢水整體(tǐ)物理、化學性質。與(yǔ)前麵的5個例子不同,這類廢水不可能直接用生化法處(chù)理(lǐ),但測定B/C也可能很高。此類廢水算是一種特殊變例。

例(lì)7:油脂。各位可注(zhù)意過油脂的(de)BOD?生物油脂的(de)生化性(xìng)至少是不很差,做過屠宰廢水的都知道。可是油脂實際平(píng)均降解(jiě)周期並不(bú)短,5日BOD並不高。然而屠宰(zǎi)廢水的(de)處理一般有幾個小時就可以獲得(dé)滿意效果,且反應器內不嚴重積累。因為有些(xiē)有機物可以被微(wēi)生物先吸附,相當(dāng)於含在嘴裏,雖然消化時間可能像吞吃了羚羊的蟒蛇一樣長,但是—出水沒有羚羊。這一例子對(duì)於BOD電極來說是個壞事:SS態有機物如何能被電(diàn)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(dù)以下的有機物會損失很多。現在開始流(liú)行的160度高溫降解,影(yǐng)響更(gèng)大。

化學缺陷:銀鹽催化對直(zhí)鏈脂肪烴效果還可以,對芳香烴效果不是一般的差。

例8:吡啶實際生化性很差,可是(shì)測定B/C>>1。

例9:常見有機物:苯(注意取樣前充分震蕩、乳化(huà))、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(chà)很遠,且缺少重現性,數據可以令人崩潰。

選擇重鉻酸鉀法的氧(yǎng)化性在一些場(chǎng)合不夠強,不能代表全部有機物;然而對無(wú)機物,有時也一鍋端氧化。

例10:亞鐵。當然可以被氧化,否則如何用亞鐵鹽滴定?可是這是一種常見無機物。

例11:雙氧水。也是無機物,且理論上雙氧水的COD是負值。實(shí)際上會被重鉻酸鉀(jiǎ)一鍋煮(zhǔ)掉,而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(yǒu)汙染物分別製訂標準不現實(shí),為有共同特性的汙染物(wù)製訂半經驗標準(zhǔn)成本更(gèng)低。因此,政(zhèng)府將BOD、COD列入國標,並成為最重要標準;各(gè)國標準均是。

2、科研與設計

如(rú)何判斷不同廢水處理使用的反應器或(huò)微生物性能(néng)?也需要一個(gè)統一指標,一(yī)般也用(yòng)BOD、COD。實際(jì)上對不同生化性廢水來說,該指標沒有直接可對比性。同樣,科研(yán)設(shè)計用哪一個指標也完全是習慣。對於已知生化性質汙水,當(dāng)然可以放(fàng)心選用其中一個指標。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,沒什麽,好比用公(gōng)斤(jīn)還是用磅,無所謂。當然,如果喜歡用(yòng)7日或其它時間的BOD也可以,相應調整一(yī)些常數就行。但是對工業廢水來說,應慎重。與生活廢水生化(huà)性(xìng)質接近的廢水(shuǐ),例如食品工業廢水,一般可以放心選用BOD負荷。其它工業廢水,如果無法獲得現成(chéng)參數,一般應作小(xiǎo)試。小試一般可以作出有效負荷(hé),但很少能直接獲得風量與(yǔ)剩餘汙泥量指標。如果廢水B/C不高,那麽氣量、剩餘汙泥產(chǎn)量等指標可能有(yǒu)重大偏差(chà)。一(yī)般汙泥處(chù)理設施餘量比較充分,但(dàn)風量不足的話,修正難度可不小。此類場(chǎng)合還是用COD為原始(shǐ)參(cān)數更好。注意,本節默認了COD測定不存在重大缺陷(xiàn)。如果存在重大缺陷,用(yòng)COD也未必可靠。這類場(chǎng)合還(hái)是用TOC或TOD吧(ba),再麻煩也勝過開工後再修改。

3、高級別運用

根據B/C,預估生化性能。對未知特性廢水,一(yī)般可以根據(jù)測定B/C來粗略估計生化性能,前提還是假定BOD、COD測定方法(fǎ)沒(méi)有缺陷。如果願意用其它時間BOD與COD的比值來粗估生化性能,也可以,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(yōu)先用5日B/C吧。此外,還有一些預估(gū)生活性能的旁門左道功夫,算是偏方(fāng),供各位參考。注意,不是一切(qiē)場合都適用,否則就不是偏方了。一般分子量大不易降解。分子為環狀構造的不易降(jiàng)解。分子上活性基團少的不易降(jiàng)解。分(fèn)子支鏈發達的不(bú)易降解(jiě)。人不吃(chī)的不易降解。不易發臭、不易(yì)長毛(máo)的不易降解。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,例如糖蜜廢水。


3.3.2 根據BOD、COD變化趨勢,判斷相關問題。這裏要詳細論述的話,可以寫一本書。例如對生化池入水、出水、沉澱上清液、混合液、汙泥脫出水分等水樣分別測定後分析、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,時間有限,就不囉嗦了。不(bú)僅僅是生化池,其它處理節點、手段都可以運用,而且也不僅僅(jǐn)是BOD、COD,其它指標也(yě)要聯合考慮。這一節內容,差不(bú)多全看個人修(xiū)為,要有良好的內功基礎(chǔ),初級水友運用(yòng)要小心。本節具體問題太多太大。


估(gū)算其它(tā)參數。COD、BOD與其它(tā)參數沒有必然(rán)聯係,但如果知道汙染物構成特性,可以根據COD估算一些參數,有些場合很方便。

例12:MLVSS。汙(wū)水廠一般有馬弗爐,可測定(dìng)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(xì)小SS,其生化池內MLVSS/MLSS並非常數,且未必穩定。既然活(huó)性汙泥幹重主要構成(chéng)為多糖與蛋白質,理論COD當量都在1—1.1間,完全可以用COD方法測定,結果近似等於MLVSS。(原則(zé)上應扣除濾液COD,但實際(jì)上一般可以忽略)。

例13:SS。不是所有(yǒu)SS都能被濾紙(zhǐ)測定;不是所有公司都(dōu)配備0.45um微孔濾(lǜ)膜抽(chōu)濾裝置;對缺少(shǎo)驗(yàn)證(zhèng)的廢水,光度法或(huò)濁(zhuó)度法不(bú)可靠。但如果知道SS大致(zhì)化學構成,且有足夠把握確定溶(róng)解態COD物質不(bú)很高,就可以用COD法來測(cè)定。那麽如何知道SS構成?一般是向上遊車間(jiān)調查。例如(rú)天然纖維類粉末一般(bān)COD當量為(wéi)1.1,化纖類粉末一般為2—3,油(yóu)類(lèi)為3—3.5、肉末、毛發(fā)碎屑為1.1。如果SS是多種物質(zhì)構成,隻要比例大(dà)致不變,也可以用這一招。如果比例也多(duō)變(biàn),那就沒有辦法了。

例14:TKN。TKN測(cè)定很麻煩,且往往第二天(tiān)才能(néng)有數據。如果水中汙染物化學構成基本不變,完全可以(yǐ)用COD來換算TKN。實際上有些分析(xī)人員就是這麽作的,即使(shǐ)不知道原理,沒有練過內功(gōng),照樣(yàng)可用九陰白骨(gǔ)爪。

根據上遊特點,估(gū)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(zhè)一條很有用。上遊生產使用的工藝、原料、輔料、中間產(chǎn)物,可以通過物質守恒定律,計(jì)算下遊水中汙染(rǎn)物指(zhǐ)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,因此實際廢水指標可能要高得多。但(dàn)至少可以判斷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(yī)個(gè)有先天缺(quē)陷的測定指標。

2、BOD是一個(gè)半經驗指標。

3、BOD不代表可(kě)降解有機物(wù)(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弱一些。

6、COD一般可以(yǐ)代表有機物總量。

7、BOD/COD判據在多數場合可用。(如果詢問具體哪些場合,我隻能回答(dá):先去練內功(gōng))

8、COD-BOD作為經驗判據很勉強,甚至不(bú)夠作判據,不可用場合比例太大。初級(jí)水友要小心。當然理論COD-無窮大或充分(fèn)大時間段BOD可以作充分判據,但實際中(zhōng)很難獲得(dé)這一數據。

9、生活汙水(shuǐ)、食(shí)品工業汙水(shuǐ)使用(yòng)BOD作工程計算,也可以(yǐ)。化工廢水用BOD來計(jì)算各池、各機械風(fēng)險很大,特別是風(fēng)量。初(chū)級水友小心。

各位當然還要用BOD、COD。但用的時候最好能思考一下,尤其是難降解場合,不要踩地雷。


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