Inleiding: Er zijn twee belangrijke karakteriseringsindicatoren voor organische verontreinigende stoffen in afvalwater: CZV en BZV. Andere indicatoren, zoals TOC (Total Organic Carbon), komen minder vaak voor. Kortom, CZV karakteriseert effectief het gehalte aan organische verontreinigende stoffen in afvalwater en heeft een korte detectietijd, dus wordt het over het algemeen gebruikt voor technisch ontwerp. BZV vertegenwoordigt daarentegen de gemakkelijk biologisch afbreekbare organische stof in afvalwater, maar niet noodzakelijkerwijs het niet-biologisch afbreekbare deel. Om de biologische afbreekbaarheid van afvalwater aan te geven wordt de BZV/CZV-verhouding gebruikt; een verhouding > 0,3 duidt op een goede biologische afbreekbaarheid.
De reden is dat BZV niet het gehalte aan alle verontreinigende stoffen in afvalwater kan karakteriseren, vooral niet voor recalcitrant afvalwater, waar de BZV-metingen minimaal zijn. Dit betekent echter niet dat het afvalwater niet biologisch kan worden gezuiverd; het vereist eerder methoden zoals anaërobe hydrolyse of geavanceerde oxidatie om de biologische afbreekbaarheid ervan te verbeteren. Het meeste organische materiaal is biologisch afbreekbaar.
Definitie en analysemethoden van COD
1. CZV (chemische zuurstofbehoefte)
Het chemische zuurstofverbruik heeft betrekking op de hoeveelheid zuurstof die wordt verbruikt door organisch materiaal en anorganische reducerende stoffen in water die kunnen worden geoxideerd door sterke oxidatiemiddelen (zoals kaliumdichromaat of kaliumpermanganaat). De eenheid is mg/l.
2. Kenmerken
Het weerspiegelt de totale hoeveelheid van alle chemisch oxideerbare verontreinigende stoffen in water, inclusief recalcitrant organisch materiaal.
3. Rol van COD
Het beoordeelt snel de mate van watervervuiling en begeleidt aanpassingen aan industriële afvalwaterzuiveringsprocessen; het detecteert recalcitrant organisch materiaal (zoals pesticiden en polycyclische aromatische koolwaterstoffen) en controleert of de industriële emissies aan de normen voldoen.
4. Overige opmerkingen
CZV wordt op twee manieren uitgedrukt: CODcr en CODmn (ook bekend als de permanganaatindex), die het verbruik van twee verschillende oxidatiemiddelen vertegenwoordigen.
Uiteraard is de gemeten CZV-waarde niet noodzakelijkerwijs uitsluitend organisch materiaal. Elke reducerende stof kan worden geoxideerd door permanganaat en dichromaat, zoals natriumsulfide en ijzersulfaat in afvalwater. Voor stoffen met duidelijk gedefinieerde reducerende eigenschappen moet interferentie worden geëlimineerd. Het doelwit voor CZV-metingen is uiteraard organisch materiaal.
5. Analytische methoden
Kaliumdichromaatmethode (standaardmethode):
1. Reflux het watermonster met een sterk oxidatiemiddel (kaliumdichromaat) en geconcentreerd zwavelzuur bij hoge temperatuur;
2. Bepaal de hoeveelheid niet-gereduceerd oxidatiemiddel door titratie of spectrofotometrie, en bereken het zuurstofverbruik.
Kaliumpermanganaatmethode (snelle methode):
Hetzelfde proces, maar het oxidatiemiddel wordt vervangen door kaliumpermanganaat.
Let op: De hoeveelheid verbruikt oxidatiemiddel moet worden omgezet in de hoeveelheid zuurstof. Dit wordt berekend door de gelijkheid van elektronenoverdracht. Als u bijvoorbeeld één eenheid kaliumdichromaat consumeert, worden er twee elektronen overgedragen, terwijl het verbruik van één eenheid zuurstof vier elektronen overdraagt.
Definitie en analytische methoden van BZV
1. BZV (biochemisch zuurstofverbruik)
Het biochemische zuurstofverbruik verwijst naar de hoeveelheid opgeloste zuurstof die door micro-organismen wordt verbruikt bij het ontbinden van organisch materiaal in water bij een specifieke temperatuur (meestal 20 graden) en tijd (meestal 5 dagen), gemeten in mg/l.
Toelichting: Het afbraakproces van organische verontreinigende stoffen door aërobe micro-organismen kan in twee fasen worden verdeeld. In de eerste fase wordt organisch materiaal omgezet in kooldioxide, water en ammoniak; in de tweede fase wordt ammoniakstikstof omgezet in nitraatstikstof. De eerste fase duurt doorgaans twintig dagen, wat resulteert in een BZV20-waarde. Dit tijdsbestek is echter te lang (het wachten op gegevens is vaak te laat), dus het BZV5-resultaat gemeten over vijf dagen wordt meestal gebruikt als het biochemische zuurstofverbruik (BOD). BZV5 is in de eerste fase doorgaans goed voor ongeveer 70% van de BZV.
2. Kenmerken
Het weerspiegelt alleen de mate van vervuiling door gemakkelijk afbreekbaar organisch materiaal.
3. Rol van BZV
Het beoordeelt het zelf-zuiveringsvermogen van waterlichamen en de zuiveringsefficiëntie van afvalwaterzuiveringsinstallaties; het weerspiegelt de potentiële impact van biologisch afbreekbaar organisch materiaal op het ecosysteem (bijvoorbeeld het veroorzaken van zuurstofuitputting bij vissen).
4. Analytische methoden
Verdunningsinentingsmethode (BOD₅)
1. Voeg na verdunning van het watermonster voedingsstoffen en microbieel inoculum toe en sluit een BZV-fles af.
2. Incubeer bij 20 graden in het donker gedurende 5 dagen en meet het verschil in opgeloste zuurstof voor en na de inenting.
3. De pH en temperatuur moeten worden gecontroleerd om remming van de microbiële activiteit te voorkomen.
Instrumentele methode
Er wordt gebruik gemaakt van realtime monitoring met behulp van een BODMn-sensor, maar de traditionele verdunningsmethode blijft de reguliere aanpak.
Belangrijkste verschillen
Mate van oxidatie: CZV oxideert bijna al het organische materiaal (zoals lignine en kleurstoffen), terwijl BZV zich alleen richt op het deel dat beschikbaar is voor micro-organismen.
Interferentiefactoren: CZV kan worden beïnvloed door Cl⁻ (maskeermiddelen zijn vereist), terwijl BZV wordt beïnvloed door microbiële activiteit (toxiciteit en voedingsomstandigheden moeten worden gecontroleerd).
Praktische toepassingen: CZV wordt gebruikt voor snelle screening van bronnen van vervuiling, terwijl BZV wordt gebruikt om de effectiviteit van biologische behandeling en milieurisico's te beoordelen.