Uvod: Postoje dva glavna indikatora karakterizacije za organske zagađivače u otpadnim vodama: HPK i BPK. Drugi indikatori, kao što je TOC (Total Organic Carbon), pojavljuju se rjeđe. Ukratko, COD efektivno karakterizira sadržaj organskih zagađivača u otpadnim vodama i ima kratko vrijeme detekcije, tako da se općenito koristi za inženjerski dizajn. BPK, s druge strane, predstavlja lako biorazgradivu organsku tvar u otpadnoj vodi, ali ne nužno i ne-biorazgradivi dio. Odnos BPK/COD se koristi za označavanje biorazgradivosti otpadnih voda; omjer > 0,3 ukazuje na dobru biorazgradljivost.
Razlog je to što BPK ne može okarakterizirati sadržaj svih zagađivača u otpadnim vodama, posebno za rekalcitantne otpadne vode, gdje su očitanja BPK minimalna. Međutim, to ne znači da se otpadna voda ne može biološki tretirati; nego zahtijeva metode kao što su anaerobna hidroliza ili napredna oksidacija kako bi se poboljšala njegova biorazgradivost. Većina organskih materija je biorazgradiva.
Definicija i metode analize KPK
1. COD (hemijska potražnja za kisikom)
Hemijska potražnja za kisikom odnosi se na količinu kisika koju troše organska tvar i anorganske redukcijske tvari u vodi koje mogu oksidirati jaki oksidansi (kao što su kalijev dihromat ili kalijum permanganat). Jedinica je mg/L.
2. Karakteristike
Odražava ukupnu količinu svih hemijski oksidirajućih zagađivača u vodi, uključujući neposlušne organske tvari.
3. Uloga COD-a
On brzo procjenjuje stepen zagađenja vode, usmjeravajući prilagođavanja procesa obrade industrijskih otpadnih voda; detektuje neposlušne organske materije (kao što su pesticidi i policiklični aromatični ugljovodonici), nadgledajući da li industrijske emisije ispunjavaju standarde.
4. Ostale napomene
COD se izražava na dva načina: CODcr i CODmn (također poznat kao permanganatni indeks), što predstavlja potrošnju dva različita oksidansa.
Naravno, izmjerena vrijednost KPK nije nužno sve organske tvari. Bilo koja redukujuća tvar može se oksidirati permanganatom i dikromatom, kao što su natrijev sulfid i željezov sulfat u otpadnoj vodi. Za supstance sa jasno definisanim redukcionim svojstvima, smetnje treba eliminisati. Cilj mjerenja KPK je, naravno, organska materija.
5. Analitičke metode
Metoda kalijum dihromata (standardna metoda):
1. Refluksirajte uzorak vode sa jakim oksidansom (kalijev dihromat) i koncentrovanom sumpornom kiselinom na visokoj temperaturi;
2. Odredite količinu nereduciranog oksidansa titracijom ili spektrofotometrijom i izračunajte potrošnju kiseonika.
Metoda kalijum permanganata (brza metoda):
Isti postupak, ali se oksidans zamjenjuje kalijevim permanganatom.
Napomena: Količina utrošenog oksidansa mora se pretvoriti u količinu kisika. Ovo se izračunava jednakošću prijenosa elektrona. Na primjer, konzumiranjem jedne jedinice kalij-dihromata prenosi se 2 elektrona, dok se konzumiranjem jedne jedinice kisika prenosi 4 elektrona.
Definicija i analitičke metode BOD
1. BOD (biohemijska potražnja za kiseonikom)
Biohemijska potreba za kiseonikom odnosi se na količinu rastvorenog kiseonika koju troše mikroorganizmi u razgradnji organske materije u vodi na određenoj temperaturi (obično 20 stepeni) i vremenu (obično 5 dana), mereno u mg/L.
Objašnjenje: Proces razgradnje organskih zagađivača od strane aerobnih mikroorganizama može se podijeliti u dvije faze. U prvoj fazi, organska tvar se pretvara u ugljični dioksid, vodu i amonijak; u drugoj fazi, amonijačni azot se pretvara u nitratni azot. Prva faza obično traje 20 dana da se završi, što rezultira vrijednošću BPK20. Međutim, ovaj vremenski okvir je predug (čekanje podataka je često prekasno), pa se rezultat BPK5 mjeren tokom pet dana obično koristi kao biohemijska potražnja za kisikom (BPK). BPK5 generalno čini oko 70% BPK u prvoj fazi.
2. Karakteristike
On samo odražava stepen zagađenja od lako razgradivih organskih materija.
3. Uloga BOD-a
Procjenjuje se samo{0}}kapacitet vodnih tijela i efikasnost tretmana postrojenja za prečišćavanje otpadnih voda; odražava potencijalni uticaj biorazgradivih organskih materija na ekosistem (npr. izazivanje nedostatka kiseonika u ribama).
4. Analitičke metode
Metoda inokulacije razrjeđivanjem (BOD₅)
1. Nakon razrjeđivanja uzorka vode, dodajte hranjive tvari i mikrobni inokulum i zatvorite u BOD bocu.
2. Inkubirajte na 20 stepeni u mraku 5 dana i izmerite razliku u rastvorenom kiseoniku pre i posle inokulacije.
3. pH i temperaturu treba kontrolisati kako bi se izbjeglo inhibiranje mikrobne aktivnosti.
Instrumentalna metoda
Koristi se{0}}nadzor u realnom vremenu pomoću BODMn senzora, ali tradicionalna metoda razrjeđivanja ostaje glavni pristup.
Ključne razlike
Stepen oksidacije: COD oksidira gotovo sve organske tvari (kao što su lignin i boje), dok BPK cilja samo dio koji je dostupan mikroorganizmima.
Faktori interferencije: Cl⁻ može uticati na COD (potrebna su sredstva za maskiranje), dok je na BPK pod uticajem mikrobne aktivnosti (treba kontrolisati uslove toksičnosti i hranljivih materija).
Praktične primjene: COD se koristi za brzi pregled izvora zagađenja, dok se BOD koristi za procjenu efikasnosti biološkog tretmana i rizika po životnu sredinu.