Uvod: Obstajata dva glavna karakterizacijska kazalca za organska onesnaževala v odpadni vodi: KPK in BPK. Drugi indikatorji, kot je TOC (Total Organic Carbon), se pojavljajo manj pogosto. Skratka, COD učinkovito označuje vsebnost organskih onesnaževal v odpadni vodi in ima kratek čas zaznavanja, zato se na splošno uporablja za inženirsko načrtovanje. Po drugi strani pa BPK predstavlja lahko biološko razgradljivo organsko snov v odpadni vodi, vendar ne nujno biološko ne{3}}razgradljiv del. Razmerje BPK/KPK se uporablja za prikaz biorazgradljivosti odpadne vode; razmerje > 0,3 pomeni dobro biorazgradljivost.
Razlog je v tem, da BPK ne more opredeliti vsebnosti vseh onesnaževal v odpadni vodi, še posebej za nepopustljivo odpadno vodo, kjer so odčitki BPK minimalni. Vendar to ne pomeni, da odpadne vode ni mogoče biološko očistiti; namesto tega zahteva metode, kot sta anaerobna hidroliza ali napredna oksidacija, da se izboljša njegova biorazgradljivost. Večina organskih snovi je biorazgradljivih.
Opredelitev in metode analize KPK
1. KPK (kemična potreba po kisiku)
Kemična potreba po kisiku se nanaša na količino kisika, ki jo porabijo organske snovi in anorganske redukcijske snovi v vodi, ki jih lahko oksidirajo močni oksidanti (kot sta kalijev dikromat ali kalijev permanganat). Enota je mg/l.
2. Značilnosti
Odraža skupno količino vseh kemično oksidativnih onesnaževal v vodi, vključno z neposlušnimi organskimi snovmi.
3. Vloga COD
Hitro oceni stopnjo onesnaženosti vode in usmerja prilagoditve procesov čiščenja industrijskih odpadnih voda; zazna neposlušne organske snovi (kot so pesticidi in policiklični aromatski ogljikovodiki) ter spremlja, ali industrijske emisije ustrezajo standardom.
4. Druge opombe
COD je izražen na dva načina: CODcr in CODmn (znan tudi kot permanganatni indeks), ki predstavljata porabo dveh različnih oksidantov.
Seveda ni nujno, da je izmerjena vrednost KPK vsa organska snov. Vsako redukcijsko snov je mogoče oksidirati s permanganatom in dikromatom, kot sta natrijev sulfid in železov sulfat v odpadni vodi. Pri snoveh z jasno opredeljenimi redukcijskimi lastnostmi je treba motnje odpraviti. Cilj za merjenje KPK je seveda organska snov.
5. Analitske metode
Metoda s kalijevim dikromatom (standardna metoda):
1. Refluktirajte vzorec vode z močnim oksidantom (kalijev dikromat) in koncentrirano žveplovo kislino pri visoki temperaturi;
2. S titracijo ali spektrofotometrijo določite količino nereduciranega oksidanta in izračunajte porabo kisika.
Metoda s kalijevim permanganatom (hitra metoda):
Isti postopek, vendar je oksidant nadomeščen s kalijevim permanganatom.
Opomba: Količino porabljenega oksidanta je treba pretvoriti v količino kisika. To se izračuna z enakostjo prenosa elektronov. Na primer, poraba ene enote kalijevega dikromata prenese 2 elektrona, poraba ene enote kisika pa 4 elektrone.
Opredelitev in analizne metode BPK
1. BPK (biokemična potreba po kisiku)
Biokemična potreba po kisiku se nanaša na količino raztopljenega kisika, ki ga porabijo mikroorganizmi pri razgradnji organske snovi v vodi pri določeni temperaturi (običajno 20 stopinj) in času (običajno 5 dni), merjeno v mg/L.
Pojasnilo: Proces razgradnje organskih onesnaževal z aerobnimi mikroorganizmi lahko razdelimo na dve stopnji. V prvi fazi se organske snovi pretvorijo v ogljikov dioksid, vodo in amoniak; v drugi fazi se amonijev dušik pretvori v nitratni dušik. Prva faza običajno traja 20 dni, kar ima za posledico vrednost BPK20. Vendar je ta časovni okvir predolg (čakanje na podatke je pogosto prepozno), zato se rezultat BPK5, izmerjen v petih dneh, običajno uporablja kot biokemična potreba po kisiku (BPK). BPK5 na splošno predstavlja približno 70 % BPK v prvi fazi.
2. Značilnosti
Odraža le stopnjo onesnaženosti z lahko razgradljivimi organskimi snovmi.
3. Vloga BOD
Ocenjuje sposobnost samo{0}}čiščenja vodnih teles in učinkovitost čiščenja čistilnih naprav; odraža potencialni vpliv biorazgradljive organske snovi na ekosistem (npr. povzroča pomanjkanje kisika pri ribah).
4. Analitske metode
Metoda razredčitvene inokulacije (BPK5)
1. Po razredčenju vzorca vode dodajte hranila in mikrobni inokulum ter zaprite steklenico BPK.
2. Inkubirajte pri 20 stopinjah v temi 5 dni in izmerite razliko v raztopljenem kisiku pred in po inokulaciji.
3. pH in temperaturo je treba nadzorovati, da preprečimo zaviranje mikrobne aktivnosti.
Instrumentalna metoda
Uporablja se-nadzor v realnem času s senzorjem BODMn, vendar tradicionalna metoda redčenja ostaja glavni pristop.
Ključne razlike
Stopnja oksidacije: KPK oksidira skoraj vse organske snovi (kot so lignin in barvila), medtem ko BPK cilja le na del, ki je na voljo mikroorganizmom.
Moteči dejavniki: na KPK lahko vpliva Cl⁻ (potrebna so maskirna sredstva), medtem ko na BPK vpliva aktivnost mikrobov (treba je nadzorovati toksičnost in pogoje hranil).
Praktične uporabe: COD se uporablja za hitro preverjanje virov onesnaženja, medtem ko se BOD uporablja za oceno učinkovitosti biološkega čiščenja in okoljskih tveganj.