В индустрията за пречистване на вода COD е основен показател, който не може да бъде пренебрегнат. Независимо дали става дума за битови или промишлени отпадъчни води, почти всички стандарти за заустване включват лимити за COD. И така, какво точно представлява COD? Откъде идва ХПК в отпадъчните води? И какви стъпки на лечение са необходими, за да се достигне до стандарта? Тази статия изяснява тези въпроси наведнъж.
Какво е COD?
COD е съкращението за Chemical Oxygen Demand. Просто казано, той измерва общото количество кислород, консумирано от всички вещества във водата, които могат да бъдат окислени от химически окислители (главно органична материя, но също така включваща малко количество редуцираща неорганична материя).
С други думи, колкото по-висока е стойността на COD, толкова повече "мръсни неща" могат да бъдат окислени във водата и толкова по-замърсена е водата. Колкото по-нисък е COD, толкова по-чисто е качеството на водата.
В действителните стандарти за изхвърляне ограниченията на COD варират в зависимост от дестинацията за изхвърляне и местните изисквания. Например общите стандарти за отпадъчни води за битови пречиствателни станции за отпадъчни води изискват ХПК по-малко или равно на 50 mg/L или по-малко или равно на 100 mg/L. Промишлените отпадъчни води, зауствани в общински тръбопроводни мрежи или естествени водни обекти, също имат ясно определени граници на COD.
Откъде идва COD?
Всяко органично вещество или редуциращо вещество във водата, което може да се окисли, ще образува ХПК. Има три основни източника:
Домашни: остатъци от храна, петна от масло, изпражнения, перилни препарати, отпадъчни води от къпане.
Промишлени: нишесте и захари от хранителни фабрики, кръв от кланици, бои от печатане и боядисване, химически разтворители, дървесна маса от производството на хартия, животински тор.
Други: растителни листни отпадъци, микробни остатъци, сулфиди, нитрити.
Просто запомнете: Всичко, което може да бъде „окислено и изгорено“, се брои за COD.
Как COD може да отговаря на стандартите за изписване?
Намаляването на ХПК в пречиствателните станции за отпадъчни води обикновено не е едноетапен-процес, а по-скоро постепенно намаляване чрез много-етапни процеси. По-долу е описан стандартният процес на лечение в пет етапа.
Стъпка 1: Предварителна обработка – Отстраняване на големи частици и някои суспендирани органични вещества
Устройството за предварителна обработка включва основно: сито, камера за песъчинки, уловител на мазнини и изравнителен резервоар.
Екранът улавя големи отпадъци като клони на дървета, найлонови торбички и парцали.
Камерата за пясък позволява утаяване на пясък и малки камъни.
Мазниноуловителя премахва плаващото масло и грес.
Резервоарът за изравняване балансира качеството и количеството на водата, за да предотврати въздействието върху следващите процеси.
Тази стъпка премахва някои суспендирани и плаващи органични вещества, което води до предварително намаляване на COD, но намалението е ограничено.
Стъпка 2: Физикохимична коагулация и утаяване – Отстраняване на суспендирания и колоиден COD
След предварителната обработка голям брой фини суспендирани частици и колоидна органична материя все още остават във водата. Те не могат да се утаят бързо от гравитацията и изискват добавяне на химически агенти за коагулация и утаяване.
Често използвани агенти: полиалуминиев хлорид (PAC) и полиакриламид (PAM).
Принцип на работа: Реагентът дестабилизира малки частици и колоиди, карайки ги да се агрегират в по-големи флокули, които след това се отделят в утаителен резервоар. Тази стъпка значително премахва суспендирания и колоиден COD, правейки водата много по-чиста.
Стъпка 3: Биологично третиране – Основната стъпка в премахването на разтворената ХПК
Биологичното пречистване е най-важната и икономична стъпка в повечето пречиствателни станции за намаляване на COD. Той използва метаболитната активност на микроорганизмите, за да разложи разтворената органична материя във водата до въглероден диоксид и вода.
Обичайните процеси включват: A/O процес, A²/O процес, окислителен канал, SBR (секвениращ периодичен реактор), MBR (мембранен биореактор) и др.
Обикновено се разделя на две среди:
Анаеробна фаза: При-безкислородни условия анаеробните бактерии разграждат големи органични молекули до по-малки органични киселини и метан, подобрявайки ефективността на последващото аеробно третиране. Подходящ за органични отпадъчни води с висока-концентрация.
Аеробен етап: Аерирането осигурява кислород, което позволява на аеробните микроорганизми да се размножават бързо и бързо да консумират органичната материя във водата, като я окисляват и разлагат напълно.
Този етап може да премахне 70% до 90% или повече от COD, което е от решаващо значение за постигане на съвместимо лечение.
Стъпка 4: Усъвършенствано лечение – Намаляване на остатъчната ХПК след биологично третиране
След биологично третиране най-лесно разградимата органична материя е била отстранена, но малко количество непокорна органична материя все още може да остане във водата или COD може все още да не отговаря на стандартите за изхвърляне. Тогава е необходимо усъвършенствано лечение.
Обичайните методи включват:
Вторичен резервоар за утаяване: Отделя активната утайка от водата в системата за биологично третиране, избистряйки отпадъчните води. Това е част от конвенционалния процес, но използването му само по себе си не може допълнително да намали разтворения COD.
Окисление на Fenton: Добавянето на водороден пероксид и железни соли генерира силно окисляващи хидроксилни радикали, които могат да унищожат непокорната органична материя със стабилни молекулни структури. Особено подходящ за промишлени отпадъчни води от химическата и фармацевтичната промишленост.
Адсорбция с активен въглен: Използва порестата структура на активния въглен за адсорбиране на остатъчни следи от органична материя и цвят, като допълнително намалява COD.
MBR мембранна филтрация: Мембранният модул директно улавя колоиди и микроорганизми, което води до изключително ниски суспендирани твърди вещества и COD в отпадъчните води.
Целта на тази стъпка е допълнително да се намали COD, с който биологичното третиране не може да се справи, като се гарантира, че крайният отпадъчен поток отговаря на стандартите.
Стъпка 5: Дезинфекция и изписване
Накрая отпадъчните води се подлагат на дезинфекция (напр. с ултравиолетова светлина, натриев хипохлорит или озон), за да се убият патогенните микроорганизми. Едновременно с това показатели като ХПК, амонячен азот и общ фосфор отговарят на стандартите за заустване, което позволява заустването му в естествени водни басейни или повторно използване (напр. за озеленяване, промиване и т.н.).
Различните качества на водата имат различни концентрации на ХПК и изисквания за пречистване и специфични комбинации от процеси трябва да бъдат проектирани въз основа на действителните условия. Въпреки това разбирането на този основен път ясно показва, че ХПК в отпадъчните води не изчезва от нищото, а се намалява стъпка по стъпка чрез физическо прихващане, химическо утаяване, микробно разграждане, напреднало окисление и адсорбционна филтрация.
Ако вашата компания или проект е изправен пред COD, надвишаващ стандартите, проверката за недостатъци спрямо горните стъпки често ще даде насока за решаване на проблема.