Consumul biochimic de oxigen

Cererea de oxigen biochimic , cunoscută și sub denumirea de BOD sau BOD ₅ ( acronim al cererii englezești de biochimie de oxigen ) este definită ca cantitatea de O ₂ care este utilizată în 5 zile de microorganismele aerobe (inoculate sau deja prezente în soluția de analizat) pentru a descompune (oxida) în întuneric și la temperatura de 20 ° C substanțele organice prezente într-un litru de apă sau soluție apoasă .

În mod normal, este exprimat în mg de O ₂ / l consumat în 5 zile (120 de ore). DBO este, prin urmare, o măsură indirectă a conținutului de materie organică biodegradabilă prezentă într-o probă de apă sau soluție apoasă și este unul dintre cei mai utilizați parametri pentru a estima încărcarea poluantă a apelor uzate . Numeroase kituri de analiză ușor de utilizat sunt disponibile comercial pentru măsurarea acestuia.

Testul BOD

Testul BOD reproduce în laborator aceleași fenomene care apar într-un curs de apă natural de îndată ce este introdusă în el o încărcătură poluantă biodegradabilă.

De fapt, fenomenele de degradare a substanței organice apar datorită bacteriilor, prezente în mod natural în apă. În natură ar exista și reacții de degradare anaerobă, dar cele care utilizează O ₂ și care cântăresc pe DBO sunt cele aerobe, prin urmare, pentru măsurarea DBO sunt luate în considerare numai acestea din urmă.

În timpul activității de degradare aerobă, bacteriile aerobe utilizează O ₂ dizolvat în apă; din scăderea conținutului de O ₂ este posibilă urmărirea cantității de materie organică prezentă care reprezintă poluantul organic vărsat în cursul de apă.

Pentru a se asigura că toate celelalte condiții sunt aceleași, o cantitate foarte mică de microorganisme este inoculată în fiecare probă de apă pentru a fi analizată. Inoculul constă de obicei din nămol activ diluat corespunzător cu apă deionizată. Testul se efectuează pe întuneric (pentru a preveni dezvoltarea proceselor fotosintetice care generează O ₂ ) la o temperatură de 20 ° C și pentru o perioadă de timp fixă, de obicei cu o durată de 5 zile (120 de ore).

Cu toate acestea, pot fi efectuate și teste de durată diferită. În acest caz, valoarea BOD trebuie indicată cu indicele relativ: de exemplu, pentru un DBO analizat după 8 zile (192 ore) de la pregătirea sa, se va scrie DBO ₈ , pentru un DBO analizat după 12 zile (288 ore) de la pregătirea vom scrie DBO ₁₂ , în timp ce timpul de referință standard este de 5 zile (120 ore), prin urmare DBO scris fără indice indică DBO ₅ .

Metoda de diluare

Testul BOD se realizează prin diluarea unei probe de apă pentru a fi analizate cu apă deionizată saturată cu O _2, inocularea cu o cantitate fixă de microorganisme , sigilarea eșantionului (pentru a preveni mai multe O ₂ de _la trecerea în soluție) și apoi stocarea în întuneric. (pentru a preveni dezvoltarea proceselor fotosintetice care generează O ₂ ). Proba se păstrează la întuneric , la o temperatură de 20 ° C pe durata testului ( de obicei 5 zile) , iar la sfârșitul acestei perioade reziduale dizolvate O ₂ este analizată.

(A) DBO _n probă analizată (mg / l) = O ₂ dizolvat la început - O ₂ dizolvat la sfârșit

(B) DBO _n alb (mg / l) = O ₂ dizolvat la început - O ₂ dizolvat la sfârșit

DBO _n eșantion original (mg / l) = (A) x FD - (B)

unde FD = Factorul de diluare a probei

Există câteva variații ale acestui tip de test. În Anglia, la începutul testului, aliltiourea este adăugată probei pentru a preveni oxidarea amoniacului . Rezultatele acestui tip de test sunt definite ca BOT5 (ATU) în Anglia sau ca BOD carbonaceu (CBOD) în SUA . Un test rar folosit este, de asemenea, BOD-ul final (UBOD), în care se fac măsurători continue de O ₂ dizolvat până când proba atinge echilibrul.

Metoda respirometrică

Eșantionul este plasat într-un recipient echipat cu un manometru diferențial și sigilat ermetic pentru a evita schimburile de O ₂ . În timpul degradării biologice a conținutului organic există un consum de O ₂ , care generează un vid în gaz, măsurat prin manometru. Dacă este calibrat anterior, manometrul returnează imediat valoarea BOD a probei. În acest test există o interferență legată de producerea de dioxid de carbon ; apoi se adaugă potasiu caustic la faza gazoasă, care elimină chimic CO ₂ .

Cinetica degradării

Cinetica degradării materiei organice este de primul ordin:

$dB/dt=-kB$ ${\ displaystyle dB / dt = -kB}$ ${\ displaystyle dB / dt = -kB}$

unde B este concentrația de DBO. Prin integrarea relației dintre timpul inițial și timpul generic t obținem că concentrația scade exponențial:

$B_{(t)}=B_{0}*e^{-kt}$ ${\ displaystyle B _ {(t)} = B_ {0} * e ^ {- kt}}$ ${\ displaystyle B _ {(t)} = B_ {0} * e ^ {- kt}}$

cu $B_{0}$ ${\ displaystyle B_ {0}}$ ${\ displaystyle B_ {0}}$ concentrația inițială a DBO. O ₂ C consumat are o tendință complementară:

$C_{(t)}=B_{0}(1-e^{-kt})$ ${\ displaystyle C _ {(t)} = B_ {0} (1-e ^ {- kt})}$ ${\ displaystyle C _ {(t)} = B_ {0} (1-e ^ {- kt})}$

Parametrul k este o constantă a procesului și depinde de tipul de substanță organică prezentă în probă, de tipul florei bacteriene și de temperatura la care are loc procesul.

BOD este similar ca parametru COD , deoarece ambii măsoară cantitatea de compuși organici dizolvați în apă. Cu toate acestea, COD este mai puțin specific, deoarece măsoară tot ceea ce poate fi oxidat chimic, mai degrabă decât nivelul substanței organice biologic active. Aceasta implică faptul că valoarea COD a unui eșantion este întotdeauna peste sau la aceeași limită cu cea a BOD.

Valorile tipice ale DBO

Un râu curat are de obicei valori de DBO ₅ mai mici de 1 mg / l. Un râu moderat poluat va avea valori de DBO ₅ între 2 și 8 mg / l. Apa uzată tratată eficient de o instalație de tratare a apelor uzate va avea valori de DBO de aproximativ 20 mg / l. Apele reziduale netratate au valori variabile, în medie în jur de 600 mg / l, dar adesea chiar mai mari ca în cazul deversărilor din industriile lactate (2000 mg / l) sau a apei de vegetație de la morile de petrol (> 5000 mg / l). Valoarea medie a DBO ₅ a deversărilor care influențează într-o stație de epurare urbană este de aproximativ 200 mg / l.

Analiza DBO asupra deșeurilor industriale poate duce la erori de evaluare, deoarece substanțele toxice pot fi prezente în acestea care inhibă acțiunea bacteriană sau substanțele nutritive minerale precum fosforul și azotul pot fi insuficiente sau tulpinile bacteriene pot să nu fie prezente. metabolizarea substanțelor organice prezente. În ciuda acestor limitări, DBO este utilizat în domeniul industrial, deoarece permite compararea substanțelor biodegradabile, în principal datorită activităților domestice, cu substanțele non-biodegradabile datorate activităților de producție comercială și industrială.