Indledning: Der er to hovedkarakteriseringsindikatorer for organiske forurenende stoffer i spildevand: COD og BOD. Andre indikatorer, såsom TOC (Total Organic Carbon), forekommer sjældnere. Kort sagt, COD karakteriserer effektivt indholdet af organiske forurenende stoffer i spildevand og har en kort detektionstid, så det bruges generelt til ingeniørdesign. BOD repræsenterer på den anden side det let bionedbrydelige organiske stof i spildevand, men ikke nødvendigvis den ikke-biologisk nedbrydelige del. BOD/COD-forholdet bruges til at angive spildevandets biologiske nedbrydelighed; et forhold > 0,3 indikerer god biologisk nedbrydelighed.
Årsagen er, at BOD ikke kan karakterisere indholdet af alle forurenende stoffer i spildevand, især for genstridigt spildevand, hvor BOD-aflæsningerne er minimale. Dette betyder dog ikke, at spildevandet ikke kan renses biologisk; snarere kræver det metoder såsom anaerob hydrolyse eller avanceret oxidation for at forbedre dens biologiske nedbrydelighed. Det meste organisk materiale er biologisk nedbrydeligt.
Definition og analysemetoder for COD
1. COD (Kemisk Oxygen Demand)
Kemisk iltbehov refererer til mængden af ilt, der forbruges af organisk materiale og uorganiske reducerende stoffer i vand, som kan oxideres af stærke oxidanter (såsom kaliumdichromat eller kaliumpermanganat). Enheden er mg/L.
2. Karakteristika
Det afspejler den samlede mængde af alle kemisk oxiderbare forurenende stoffer i vand, inklusive genstridigt organisk materiale.
3. Rolle af COD
Den vurderer hurtigt graden af vandforurening og vejleder justeringer af industrielle spildevandsbehandlingsprocesser; det detekterer genstridigt organisk materiale (såsom pesticider og polycykliske aromatiske kulbrinter) og overvåger, om industrielle emissioner opfylder standarderne.
4. Andre noter
COD udtrykkes på to måder: CODcr og CODmn (også kendt som permanganatindekset), der repræsenterer forbruget af to forskellige oxidanter.
Den målte COD-værdi er naturligvis ikke nødvendigvis alt organisk stof. Ethvert reducerende stof kan oxideres af permanganat og dichromat, såsom natriumsulfid og ferrosulfat i spildevand. For stoffer med klart definerede reducerende egenskaber bør interferens elimineres. Målet for COD-måling er naturligvis organisk stof.
5. Analysemetoder
Kaliumdichromatmetode (standardmetode):
1. Vandprøven tilbagesvales med et stærkt oxidationsmiddel (kaliumdichromat) og koncentreret svovlsyre ved høj temperatur;
2. Bestem mængden af ureduceret oxidant ved titrering eller spektrofotometri, og beregn iltforbruget.
Kaliumpermanganatmetode (hurtig metode):
Samme proces, men oxidationsmidlet erstattes med kaliumpermanganat.
Bemærk: Mængden af forbrugt oxidant skal omdannes til mængden af oxygen. Dette beregnes ud fra ligheden af elektronoverførsel. For eksempel overfører forbrug af en enhed kaliumdichromat 2 elektroner, mens forbrug af en enhed ilt overfører 4 elektroner.
Definition og analysemetoder for BOD
1. BOD (Biokemisk Oxygen Demand)
Biokemisk iltbehov refererer til mængden af opløst ilt, der forbruges af mikroorganismer ved nedbrydning af organisk materiale i vand ved en specifik temperatur (normalt 20 grader) og tid (generelt 5 dage), målt i mg/L.
Forklaring: Nedbrydningsprocessen af organiske forurenende stoffer af aerobe mikroorganismer kan opdeles i to trin. I første fase omdannes organisk stof til kuldioxid, vand og ammoniak; i anden fase omdannes ammoniak-kvælstof til nitrat-kvælstof. Den første fase tager typisk 20 dage at gennemføre, hvilket resulterer i en BOD20-værdi. Denne tidsramme er dog for lang (at vente på data er ofte for sent), så BOD5-resultatet målt over fem dage bruges normalt som det biokemiske iltbehov (BOD). BOD5 tegner sig generelt for omkring 70% af BOD i første fase.
2. Karakteristika
Det afspejler kun graden af forurening fra let nedbrydeligt organisk stof.
3. BIR's rolle
Den vurderer vandområdernes selvrensningskapacitet og renseeffektiviteten af spildevandsbehandlingsanlæg. det afspejler den potentielle påvirkning af bionedbrydeligt organisk materiale på økosystemet (f.eks. forårsager iltsvind hos fisk).
4. Analysemetoder
Fortyndingsinokuleringsmetode (BOD₅)
1. Efter fortynding af vandprøven tilsættes næringsstoffer og mikrobielt inokulum og forsegles i en BOD-flaske.
2. Inkuber ved 20 grader i mørke i 5 dage, og mål forskellen i opløst ilt før og efter podning.
3. pH og temperatur skal kontrolleres for at undgå at hæmme mikrobiel aktivitet.
Instrumentel metode
Realtidsovervågning ved hjælp af en BODMn-sensor anvendes, men den traditionelle fortyndingsmetode er fortsat den almindelige tilgang.
Nøgleforskelle
Oxidationsgrad: COD oxiderer næsten alt organisk materiale (såsom lignin og farvestoffer), mens BOD kun retter sig mod den del, der er tilgængelig for mikroorganismer.
Interferensfaktorer: COD kan være påvirket af Cl⁻ (maskeringsmidler er påkrævet), mens BOD er påvirket af mikrobiel aktivitet (toksicitet og næringsstofforhold skal kontrolleres).
Praktiske anvendelser: COD bruges til hurtig screening af forureningskilder, mens BOD bruges til at vurdere effektiviteten af biologisk behandling og miljørisici.