Nuotekų valymo pramonėje „nuotekų biologinis skaidumas“ yra pagrindinė tema, kurios negalima išvengti tiek projektuojant, tiek eksploatuojant ir pradedant eksploatuoti, tiek šalinant triktis. Tai tiesiogiai nulemia, kokį valymo procesą pasirinkti, ar galima laikytis išleidimo standartų ir netgi įtakoja visos nuotekų valymo sistemos eksploatavimo išlaidas ir stabilumą.
Dažniausiai naudojamas ir intuityvus rodiklis vertinant nuotekų biologinį skaidumą yra BDS₅/CDS santykis{0}}de facto pramonės „auksinis standartas“: kai BDS₅/CDS > 0,3, nuotekos lengvai biologiškai skaidomos; nuo 0,2 iki 0,3, nuotekos yra biologiškai skaidžios; ir < 0,2, nuotekos sunkiai biologiškai skaidomos.
Šis, atrodytų, paprastas vertybių rinkinys slepia pagrindinę nuotekų valymo logiką. Šiandien mes paaiškinsime šį pagrindinį rodiklį neprofesionaliai, nuo apibrėžimo ir aiškinimo iki praktinio pritaikymo, įtakojančių veiksnių ir bandymo atsargumo priemonių. Turėdami daug praktinės informacijos, naujiems techninės priežiūros darbuotojams lengva greitai pradėti darbą, o net patyrę specialistai gali užpildyti visas savo žinių spragas.
I. Pirmiausia supraskite: kas yra BDS₅ ir COD?
Kad suprastume BDS₅/CDS reikšmę, pirmiausia turime išsiaiškinti dviejų pagrindinių rodiklių reikšmę{0}}jie veikia kaip du „kriteriai“, matuojant teršalus nuotekose, matuojant tik skirtingais kampais.
1. COD: „Bendras visų teršalų kiekis nuotekose“
COD reiškia cheminį deguonies poreikį, kuris reiškia deguonies kiekį, sunaudojamą, kai visi oksiduojami teršalai (įskaitant organines ir neorganines medžiagas) nuotekose yra oksiduojami naudojant stiprų oksidatorių (dažniausiai kalio dichromatą). Vienetas yra mg/l.
Paprasčiau tariant, COD matuoja „visų nuotekose esančių oksiduojamų teršalų sumą“, neatsižvelgiant į tai, ar šiuos teršalus gali suskaidyti mikroorganizmai. Jo charakteristikos apima greitą aptikimą ir stabilius duomenis, todėl tai yra dažniausiai naudojamas „greito aptikimo indikatorius“ nuotekų valyme, skirtas greitai įvertinti užterštumo laipsnį.
Pavyzdžiui, sunkieji metalai ir toksiškos organinės medžiagos pramoninėse nuotekose ir krakmolas bei riebalai buitinėse nuotekose gali būti oksiduojami stiprių oksidatorių ir bus įtraukti į ChDS vertę. Todėl COD atspindi tik „kokią didelę taršą“, bet ne „ar šiuos teršalus gali apdoroti mikroorganizmai“.
2. BDS₅: teršalų kiekis nuotekose, kuriuos gali suskaidyti mikroorganizmai
BDS₅ reiškia biocheminį deguonies poreikį (BOD), kuris reiškia deguonies kiekį, kurį mikroorganizmai sunaudoja nuotekose per penkias dienas aerobinėmis sąlygomis, kai organinės medžiagos yra skaidomos ir metabolizuojamos. Vienetas taip pat yra mg/l.
Skirtingai nuo COD, BDS₅ matuoja tik „organines medžiagas, kurias gali suskaidyti mikroorganizmai“, -ty teršalus, kuriuos mikroorganizmai gali „suvartoti“. Kadangi nuotekų valymo pagrindas priklauso nuo mikroorganizmų metabolinio aktyvumo, siekiant paversti teršalus į nekenksmingą vandenį ir anglies dioksidą, BDS₅ yra pagrindinis "nuotekų biologinio skaidumo" rodiklis.
Čia svarbios dvi detalės: pirma, „penkios dienos“-kadangi mikrobinis organinių medžiagų skaidymas užtrunka, pramonės atstovai sutaria kaip standartinį bandymo laikotarpį naudoti penkias dienas, o tai geriau atspindi tikrąjį veikiančių mikroorganizmų metabolizmo greitį; antra, „aerobinės sąlygos“-tai atitinka įprastus aerobinio apdorojimo procesus (pvz., AO ir MBR). Anaerobinio gydymo rodikliai skirsis, tačiau BDS₅ išlieka pagrindine nuoroda.
II. Pagrindinis aiškinimas: ką iš tikrųjų reiškia BOD₅/COD santykis?
BDS5/CDS santykis iš esmės parodo „organinių medžiagų nuotekose, kurias gali suskaidyti mikroorganizmai“ ir „visų oksiduojamų teršalų nuotekose“ proporciją. Didesnis santykis rodo, kad nuotekose esančius teršalus mikroorganizmai lengviau „suvartoja“, todėl geresnis biologinis skaidumas; mažesnis santykis rodo, kad daugiau teršalų nuotekose mikroorganizmams sunkiai suyra, todėl biologinis skaidumas yra prastesnis.
Toliau patobulinkime trijų dažniausiai naudojamų pramonės diapazonų interpretaciją kartu su praktiniais veikimo scenarijais, kad visiems būtų lengviau suprasti:
1. BDS₅/CDS > 0,3: lengvai biologiškai skaidomas, pageidautina biologinis apdorojimas
Kai santykis didesnis nei 0,3, tai reiškia, kad daugiau nei 30% nuotekose esančių teršalų gali suskaidyti mikroorganizmai, o tai rodo gerą biologinį skaidumą. Šiuo atveju pirmenybė teikiama biologiniams valymo procesams (pvz., aktyvusiam dumblui, bioplėvelei, A²O, MBR ir kt.), kurie užtikrina valymo efektyvumą ir sumažina eksploatacines išlaidas.
Įprasti pavyzdžiai: buitinės nuotekos (BDS₅/CDS paprastai yra nuo 0,4 iki 0,6) ir maisto perdirbimo nuotekos (pvz., skerdyklų nuotekos ir sojos produktų nuotekos, kur santykis gali siekti daugiau nei 0,5). Šio tipo nuotekoms nereikia sudėtingo išankstinio apdorojimo ir jos gali patekti tiesiai į biologinio valymo rezervuarą. Mikroorganizmai gali efektyviai skaidyti teršalus, o nuotekos lengvai atitinka ChDS ir BDS5 išleidimo standartus.
Pagrindiniai eksploatavimo ir priežiūros punktai: Šio tipo nuotekų eksploatavimo esmė – kontroliuoti tokius parametrus kaip DO (ištirpęs deguonis), MLSS (metanolio-maišytos kietosios medžiagos) ir F/M (dumblo įkrovimas) biologinio valymo rezervuare, siekiant užtikrinti mikrobų aktyvumą. Tai pašalina didelių papildomų cheminių medžiagų kiekių poreikį, todėl sumažėja eksploatavimo išlaidos.
2. 0.2 Mažesnis arba lygus BDS₅/CDS Mažiau arba lygus 0,3: biologiškai skaidus, reikalauja geresnio išankstinio apdorojimo
Šio diapazono nuotekų biologinis skaidumas yra nedidelis, o tai reiškia, kad mikroorganizmai gali suskaidyti nuo 20 % iki 30 % teršalų, tačiau išlieka didelis kiekis nepatogių teršalų (tokių kaip didelės -molekulinės-svorės organinės medžiagos kai kuriose pramoninėse nuotekose). Tokio tipo nuotekų negalima tiesiogiai patekti į biologinio valymo rezervuarą, nes priešingu atveju atsiras per didelė mikrobų apkrova, sumažės valymo efektyvumas ir netgi kils tokių problemų, kaip dumblo supildymas ir pertekliniai nuotekų standartai.
Įprasti pavyzdžiai: dažymo ir spausdinimo nuotekos, popieriaus gamybos vidurio{0}}pakopos nuotekos ir kai kurios cheminės nuotekos. Šio tipo nuotekoms prieš patenkant į biologinio valymo sistemą reikalingas sustiprintas išankstinis apdorojimas, kad nepalankios organinės medžiagos būtų paverstos biologiškai skaidomomis organinėmis medžiagomis, padidinant BDS₅/CDS santykį.
Įprasti pirminio apdorojimo metodai apima: pažangią oksidaciją (pvz., Fentono oksidaciją ir ozono oksidaciją), hidrolizės rūgštinimą (didelių organinių molekulių skaidymą į mažas organines rūgštis, kad padidėtų BDS₅ kiekis) ir koaguliacijos sedimentaciją (pašalinus kai kurias nepaklusnias suspenduotas medžiagas). Po išankstinio apdorojimo santykis paprastai gali būti padidintas iki daugiau nei 0,3, atitinkantis biologinio apdorojimo reikalavimus.
Pagrindiniai naudojimo ir priežiūros punktai: labai svarbu kontroliuoti pirminio apdorojimo etapą. Pavyzdžiui, Fenton oksidacijos reagento dozė ir hidrolizės rūgštinimo sulaikymo laikas turės įtakos santykio gerinimo efektui. Biologinio apdorojimo etape reikia atitinkamai pakoreguoti dumblo amžių ir anglies šaltinio dozę, kad mikroorganizmai galėtų veiksmingai metabolizuoti teršalus.
3. BDS₅/CDS < 0,2: Blogas biocheminio apdorojimo efektyvumas.
Kai santykis mažesnis nei 0,2, tai rodo, kad mažiau nei 20 % nuotekose esančių teršalų gali suskaidyti mikroorganizmai; dauguma jų yra nepalankios medžiagos (pvz., sunkieji metalai, toksiškos organinės medžiagos ir didelės molekulinės masės junginiai). Privertus biochemiškai valyti tokio tipo nuotekas ne tik bus itin žemas valymo efektyvumas, bet ir gali sugriūti biocheminė sistema dėl toksinių medžiagų slopinimo mikrobų aktyvumui, o tai nulems standartų neatitinkančias nuotekas.
Dažni pavyzdžiai: cheminės nuotekos (pvz., pesticidų nuotekos ir farmacinės nuotekos), galvanizavimo nuotekos ir didelės{0}}koncentracijos organinės nuotekos (po ilgo{1}}skilimo). Pagrindinis šio tipo nuotekų valymo principas yra „pagrindinis fizinis ir cheminis valymas, papildytas biocheminiu valymu“ arba iš viso nevalyti biocheminiu būdu.
Įprasti apdorojimo metodai apima: fizinę adsorbciją (pvz., aktyvintosios anglies adsorbciją), cheminį nusodinimą, pažangią oksidaciją ir membranų atskyrimą (pvz., ultrafiltravimą ir atvirkštinį osmosą), kurie tiesiogiai pašalina teršalus fizinėmis ar cheminėmis priemonėmis, o ne pasikliauja mikrobų metabolizmu. Jei biologinis apdorojimas tikrai būtinas, pirmiausia reikia atlikti pažangų apdorojimą, kad BDS5/CDS santykis būtų didesnis nei 0,2. Tuo pačiu metu reikia pridėti toksiškų -atsparių mikroorganizmų ir palaipsniui juos aklimatizuoti, kad būtų užtikrintas gydymo efektyvumas.
Pagrindiniai veiklos punktai: sutelkti dėmesį į pirminio apdorojimo etapo valymo efektyvumo kontrolę, nuodingų medžiagų kiekio nuotekose stebėjimą, kad jos nepatektų į biologinę sistemą. Jei naudojamos biologinės pagalbinės priemonės, tokie parametrai kaip apkrova, temperatūra ir pH turi būti griežtai kontroliuojami, kad būtų išvengta apsinuodijimo mikroorganizmais.
III. Pagrindinis priminimas: keturi pagrindiniai veiksniai, turintys įtakos BDS₅/COD santykiui
Daugelis eksploatavimo ir techninės priežiūros personalo susiduria su problema, kad tos pačios nuotekų partijos BDS₅/CDS santykis skirtingu metu skiriasi, kartais net labai svyruoja. Taip yra todėl, kad santykį veikia keli veiksniai. Norint tiksliai nustatyti biologinį skaidumą ir išvengti klaidingų sprendimų, labai svarbu suprasti šiuos veiksnius.
1. Pati nuotekų kokybė (svarbiausias veiksnys)
Organinių medžiagų rūšys nuotekose tiesiogiai lemia santykį: kuo didesnis lengvai biologiškai skaidžių organinių medžiagų (tokių kaip cukrus, baltymai ir aliejus) kiekis, tuo didesnis BDS₅ ir didesnis santykis; kuo didesnis patvariųjų organinių medžiagų (tokių kaip aromatiniai junginiai, sunkieji metalai ir organiniai tirpikliai) kiekis, tuo didesnis ChDS, bet BDS₅ mažai keičiasi, todėl santykis mažesnis.
Pavyzdžiui, buitinėse nuotekose yra daugiau biologiškai skaidžių organinių medžiagų, todėl jų santykis didesnis; o cheminėse nuotekose yra daugiau patvarių organinių medžiagų, todėl santykis mažesnis. Be to, nuotekų pH ir temperatūra taip pat turi įtakos mikrobų aktyvumui, netiesiogiai paveikdami BDS5 tyrimo rezultatus, taigi ir santykį.
2. Aptikimo klaidos (lengvai nepastebimos)
Tiek BDS5, tiek COD aptikimo procesai turi griežtas veikimo procedūras. Netinkamas veikimas bet kuriame etape gali sukelti aptikimo klaidų, kurios gali turėti įtakos santykiui.
Pavyzdžiui, atliekant ChDS testą, nepakankama oksidatoriaus dozė arba netinkamas kaitinimo laikas lems mažesnę ChDS vertę, todėl santykis bus didesnis. Panašiai, atliekant BDS5 bandymą, netinkamas vandens mėginio praskiedimas arba 20 laipsnių ±1 laipsnio kultūros temperatūros nuokrypis sukels netikslias BDS5 vertes, o tai turės įtakos santykio interpretacijai.
Rekomendacija: tikrindami griežtai laikykitės nacionalinių standartų, reguliariai kalibruokite bandymo prietaisus ir lygiagrečiai atlikite mėginių testavimą, kad užtikrintumėte duomenų stabilumą. Venkite klaidų renkantis procesą arba operatyvinius koregavimus dėl testavimo klaidų.
3. Nuotekų sulaikymo laikas ir išankstinis apdorojimas
Dėl pernelyg ilgo nuotekų sulaikymo vamzdynuose arba išlyginimo rezervuaruose kai kurios organinės medžiagos per anksti suskaidys mikroorganizmus, todėl sumažės BDS₅ kiekis ir santykis. Ir atvirkščiai, nepakankamas sulaikymo laikas lemia nepilną organinių medžiagų skaidymą, didesnį BDS₅ kiekį ir didesnį santykį.
Be to, pirminio apdorojimo procesai taip pat turi įtakos santykiui: pavyzdžiui, hidrolizės rūgštinimo išankstinis apdorojimas padidina BDS₅ kiekį, todėl santykis didėja; Išankstinis koaguliacijos ir sedimentacijos apdorojimas pašalina dalį organinių medžiagų, o jei pašalinta organinė medžiaga lengvai skaidosi, sumažės BDS₅ ir santykis.
4. Toksiškų ir pavojingų medžiagų poveikis
Jei nuotekose yra toksiškų medžiagų, tokių kaip sunkieji metalai, baktericidai ir fenoliai, jos slopins mikrobų aktyvumą, todėl BDS₅ rodmuo bus mažesnis (nes mikroorganizmai negali tinkamai skaidyti organinių medžiagų), tačiau ChDS rodmuo lieka nepakitęs, todėl santykis bus mažesnis.
Šiuo atveju mažas santykis nebūtinai rodo blogą biologinį skaidymą, o tai, kad toksinės medžiagos slopina mikroorganizmus. Tokiais atvejais toksinės medžiagos pirmiausia turi būti pašalintos prieš tiriant santykį, kad būtų galima tiksliai nustatyti biologinį skaidomumą.
IV. Praktinis pritaikymas: kaip šis santykis lemia nuotekų valymo procesų pasirinkimą ir veikimą?
Svarbu suprasti BDS₅/CDS santykio reikšmę ir įtakojančius veiksnius, bet dar svarbiau, kad labai svarbu išmokti jį naudoti atliekant praktinį darbą,{0}}nesvarbu, ar tai būtų naujos nuotekų valymo įrenginio proceso projektavimas, ar esamo eksploatavimo koregavimas, šis rodiklis atlieka pagrindinį vaidmenį.
1. Proceso projektavimo etapas: pagrindinio gydymo proceso nustatymas
Statant naują nuotekų valymo įrenginį pirmiausia reikia patikrinti nuotekų BDS₅/CDS santykį. Atsižvelgdami į santykį, pasirinkite tinkamą gydymo procesą:
- Santykis > 0,3: pirmenybę teikite biologiniams apdorojimo procesams, pvz., A²O, MBR, SBR ir kt., pašalindami sudėtingo išankstinio apdorojimo poreikį ir sumažindami investicijų išlaidas;
- 0.2 Mažiau nei arba lygus koeficientui Mažiau arba lygus 0,3: naudokite derinį „išankstinis apdorojimas + biologinis apdorojimas“. Išankstinio apdorojimo galimybės apima hidrolizės rūgštinimą, pažangią oksidaciją ir kt., siekiant pagerinti biologinį skaidymą prieš patenkant į biologinę sistemą;
- Santykis < 0,2: pirmiausia naudokite fizikinį ir cheminį apdorojimą, pvz., pažangią oksidaciją, membranų atskyrimą, aktyvintosios anglies adsorbciją ir kt., prireikus papildydami biologiniu apdorojimu (reikalaujantis gilios mikroorganizmų aklimatizacijos).
2. Veiklos reguliavimo etapas: Proceso parametrų optimizavimas ir eksploatacinių problemų sprendimas
Esamuose nuotekų valymo įrenginiuose BDS₅/COD santykis yra „vėtrungė“, skirta eksploataciniams reguliuoti. Įprasti taikymo scenarijai yra tokie:
(1) Effluent COD exceeds the standard, but the ratio is normal (>0,3): Tai rodo nenormalų biologinės sistemos veikimą, galbūt dėl nepakankamo DO, dumblo senėjimo arba per didelės apkrovos. Norint atkurti mikrobų aktyvumą, reikia pakoreguoti tokius parametrus kaip aeracijos tūris, dumblo išleidimo tūris ir grąžinimo santykis.
(2) Nuotekų ChDS viršija standartą, tačiau santykis yra mažas (<0.3): This indicates excessive recalcitrant pollutants in the wastewater. Pretreatment needs to be strengthened to increase the ratio, or the dosage of chemical agents needs to be increased to assist in removing recalcitrant pollutants.
(3) Staigus santykio sumažėjimas: ištirkite, ar nepateko toksiškų ar kenksmingų medžiagų, ar nėra aptikimo klaidų, ar per ilgas nuotekų sulaikymo laikas. Laiku imkitės atsakomųjų priemonių (pvz., sustabdykite vandens tekėjimą, pakeiskite vandenį arba sustiprinkite išankstinį apdorojimą).
(4) Per didelis santykio svyravimas: optimizuokite išlyginimo rezervuaro veikimą, pailginkite sulaikymo laiką, suvienodinkite vandens kokybę ir išvengsite vandens kokybės smūgių, kurie sukelia santykio svyravimus, taip paveikiant biologinės sistemos stabilumą. 3. Trikčių šalinimo etapas: greitas pagrindinės priežasties nustatymas
Kai sutrinka nuotekų valymo sistema (pvz., sumaišomas dumblas, per dideli nuotekų standartai), BDS₅/CDS santykio tikrinimas gali greitai susiaurinti trikčių šalinimo apimtį:
- Normalus santykis, bet dumblo tūrio didinimas: greičiausiai taip yra dėl netinkamos biocheminių parametrų kontrolės (pvz., nepakankamas DO, per didelis F/M santykis), o ne dėl biologinio skaidumo problemos;
- Mažas santykis ir prastas mikrobų aktyvumas: greičiausiai taip yra dėl nuodingų medžiagų slopinimo arba per didelio nepalankių teršalų kiekio, todėl reikia nuodugniai ištirti įtakų kokybę ir patobulinti išankstinį apdorojimą.
V. Santrauka: atsiminkite šiuos 3 taškus, kad efektyviai išnaudotumėte BDS₅/COD santykį
1. Pagrindinė logika: BDS₅/COD santykis yra „teršalų, kuriuos gali suskaidyti mikroorganizmai“ ir „bendro teršalų kiekio“ santykis. Kuo didesnis santykis, tuo geresnis biologinis skaidumas.
2. Standard Range: >0,3: lengvai biologiškai skaidomas (pirmiausia biocheminis); 0,2~0,3: Biologiškai skaidus (išankstinis apdorojimas + biocheminis);<0.2: Difficult to biodegrade (primarily physicochemical).
3. Praktinis pritaikymas: projektavimo ir proceso pasirinkimui naudokite santykį; naudoti santykį veikimo ir parametrų koregavimui; naudokite santykį trikčių šalinimui ir pagrindinių priežasčių analizei.
Nuotekų valymo ir priežiūros personalui BDS₅/COD santykis yra ne tik paprasta skaitinė reikšmė, bet ir „pagrindinis įrankis“, kuriuo vadovaujamės mūsų darbe. Jo interpretavimo ir taikymo scenarijų įsisavinimas leidžia tiksliau kontroliuoti proceso veikimą, sumažinti valymo kaštus ir užtikrinti, kad nuotekos atitiktų standartus.
Galiausiai priminimas: praktiškai negalima pasikliauti vien tik BDS₅/COD santykiu. Taip pat būtina atsižvelgti į tokius veiksnius kaip pH, temperatūra ir toksinių medžiagų kiekis nuotekose, kad būtų galima pasirinkti tinkamiausią procesą ir pritaikyti eksploatacinius parametrus.
