废水的特性指标及分析方法

第二章廢水的特性指標及分析方法（Ⅱ）四、生化需氧量(BiochemicalOxygenDemand,BOD)定義：在好氧狀態下，細菌使可分解的有機物穩定化所需氧氣的量好氧(aerobic)：存在有游離氧或溶氧的狀態、程序。厭氧(anaerobic)：不存在任何形態可利用的氧的狀態﹑程序。又可分為絕對厭氧性(obligateanaerobes)及兼氣性(facultativeanaerobes)兼氣菌：可同時在好氧及厭氧狀態下生存的細菌缺氧性(anoxic)：以含氧陰離子形式(如NO3-)才可得到和利用氧的狀態試驗材料300mlBOD試驗瓶，通常為不透光保溫室，空氣或水浴稀釋水菌種，最好取自生物處理系統的放流水，或者將都市(家庭)廢水在20℃沈澱至少一小時(不超過36小時)，然後取其上澄液(supernatant)條件BOD5，不透光，20℃，5天BODu（ultimateBOD），不透光，20℃，20天步驟(傳統分析方法)a.先將待測的樣本在20℃的環境中曝氣，使溶氧達到飽和b.假設為3重複(triplicate)，即初始和終止時的溶氧各用3個樣本瓶(通常至少初始要1個，終止要2個)，則D)X/YF(I)F(I=mg/LBOD,avgavgＩavg=初始(initial)的溶氧，瓶中含樣本及接種(seeded)的稀釋水(dilutionwater)。Ｆavg=終止(final)的溶氧，瓶中含樣本及接種的稀釋水。Ｉ'=初始的溶氧，瓶中僅含接種的稀釋水。Ｆ'=終止的溶氧，瓶中僅含接種的稀釋水。Ｘ=接種的稀釋水體積，ml。Ｙ=樣本瓶的總體積(300ml)。Ｄ=稀釋比例(以小數表示)，且Ｘ╱Ｙ+Ｄ＝1.0若稀釋水沒有接種，則實際量測時，Ｆavg必須1.0mg╱L，而（Ｉavg-Ｆavg）必須2.0mg╱LDFI=BODavgavg稀釋比例BOD5稀釋4-14mg/L50%樣本，50%稀釋水30-50mg/L10%樣本，90%稀釋水200-700mg/L1%樣本，99%稀釋水BOD-時間關係圖CCTktorKeLykL2043020)20(20135.1056.10471)1(.KdtdLT碳質(Carbonaceous)BODbacteriaCxHyOzNe+O2─────→CO2+H2O+NH3，NO2-orNO3-+微生物碳質BODBOD5≒70%BODu=70%BOD20氮質(Nitrogenous)BODNH3+3/2O2─→HNO2+H2OHNO2+1/2O2─→HNO3──────────────NH3+2O2─→HNO3+H2O氮質BOD6-10天BOD的特性a.僅量測生物性可氧化的物質b.實驗時，重複性和準確性不如COD（19830.5vs.20013mg/L）c.就評估廢棄物或廢水的影響，較具代表性d.影響因子：(1)光(2)抗生素(3)有機物的種類(4)有毒物質(5)攪拌(6)顆粒大小(7)菌種e.較耗人力：(1)時間(2)稀釋比例的選擇，須同時進行不同比例的量測f.不適於做控制用(須5天才可得知結果)五.化學需氧量(chemicaloxygendemand，COD)定義：將有機物完全氧化至二氧化碳和水所需的氧氣量(通常BOD≦COD)試驗材料K2Cr2O7，強氧化劑Ag2SO4+H2SO4，催化劑FAS，ferrousammoniumsulfateFe(NH4)2(SO4)2‧6H2O，還原劑若存在氯離子Cl-時，加HgSO4，Hg2++2Cl-←→HgCl2，可抑制Cl-的影響步驟(傳統分析方法)a.將已知量，已知濃度的K2Cr2O7加入固定量的樣本中b.加催化劑Ag2SO4+H2SO4（5gAg2SO4/1kgH2SO4）c.加熱(迴流)2小時d.冷卻後以還原劑FAS滴定(以Ferroin為指示劑)反應CnHaOb+cCr2O7-2+8cH﹢nCO2+(a+8c)/2H2O+2cCr3+(FAS)6Fe2++Cr2O7-2+14H+→6Fe3++2Cr3++7H2O特性a.量測所有化學性可氧化的物質b.準確度比BOD高(±6.5%比±15%)c.重複性較佳d.大於或等於BODe.量測時沒有模擬處理的環境條件f.較快得到結果，利於做控制的參數六.氮(Nitrogen)分類：protein有機氮─CHON，C5H7NO2kjeldahl氨NH3TKN銨NH4+總氮(凱氏氮)TN亞硝酸NO2-硝酸NO3-好氣菌C5H7NO2+O2+H2OCO2↑+H2O+NH3+能量+微生物細胞NH3+H2ONH4++OH-highpH，產生NH3；lowpH產生NH4+Nitrosomonas2NH3+3O2──────→2NO2-+2H++Nitrite2H2ONitrobacter2NO2-+O2──────→2NO3-Nitrate硝化(Nitrification，NIT)好氧脫硝(脫氮)(Denitrification，DeNIT)厭氧6NO3-+2CH3OH─→6NO2-+2CO2+4H2O6NO2-+3CH3OH─→3N2↑+3CO2+3H2O+6OH-碳源七.其他指標1.磷(Phosphorus)2.導電度(Conductivity)3.氧化還原電位(ORP,redox)4.總有機碳(TOC)5.鹼度(Alkalinity)6.揮發酸(Volatilefattyacids)7.硬度(Hardness)8.濁度(Turbidity)9.色度(Color)10.氯(chloride)11.重金屬(heavymetals):鎳(nickle,Ni)、錳(manganese,Mn)、鉛(lead,Pb)、鉻(chromium,Cr)、鎘(cadmium,Cd)、鋅(zinc,Zn)、銅(copper,Cu)、鐵(iron,Fe)、汞(mercury,Hg)12.氣體：硫化氫(H2S)、甲烷(CH4)13.微生物：細菌(bacteria)、真菌(fungi)、藻類(algae)、原生動物(protozoa)、濾過性病毒(virus)14.大腸桿菌(coliform)ex.CalculationofBOD.已知20℃的BOD5為200mg/L，且k(basee)=0.23d-1.試求1天BOD及BODu.Sol.1.200=L（1-e-5（0.23））=L（1-0.316）L=293mg/L2.BOD1=293(1-e-1(0.23))=60mg/L