Johdanto: Jäteveden orgaanisille epäpuhtauksille on olemassa kaksi pääindikaattoria: COD ja BOD. Muut indikaattorit, kuten TOC (Total Organic Carbon), näkyvät harvemmin. Lyhyesti sanottuna COD luonnehtii tehokkaasti jäteveden orgaanisten epäpuhtauksien pitoisuutta ja sen havaitsemisaika on lyhyt, joten sitä käytetään yleensä suunnittelussa. BOD puolestaan edustaa jäteveden helposti biohajoavaa orgaanista ainetta, mutta ei välttämättä ei--biohajoavaa osaa. BOD/COD-suhdetta käytetään osoittamaan jäteveden biohajoavuutta; suhde > 0,3 osoittaa hyvää biohajoavuutta.
Syynä on se, että BOD ei pysty karakterisoimaan kaikkien jäteveden epäpuhtauksien pitoisuutta, etenkään vastahakoisessa jätevedessä, jossa BOD-lukemat ovat minimaaliset. Tämä ei kuitenkaan tarkoita, että jätevettä ei voida käsitellä biologisesti; pikemminkin se vaatii menetelmiä, kuten anaerobinen hydrolyysi tai edistynyt hapetus parantaakseen sen biohajoavuutta. Suurin osa orgaanisesta aineesta on biohajoavaa.
COD:n määritelmä ja analyysimenetelmät
1. COD (kemiallinen hapenkulutus)
Kemiallinen hapenkulutus tarkoittaa happimäärää, jonka orgaaniset aineet ja epäorgaaniset pelkistävät aineet kuluttavat vedessä ja jotka voivat hapettua vahvoilla hapettimilla (kuten kaliumdikromaatti tai kaliumpermanganaatti). Yksikkö on mg/l.
2. Ominaisuudet
Se heijastaa kaikkien vedessä olevien kemiallisesti hapettuvien epäpuhtauksien kokonaismäärää, mukaan lukien vastahakoinen orgaaninen aines.
3. COD:n rooli
Se arvioi nopeasti veden saastumisen asteen ohjaten teollisuuden jätevedenkäsittelyprosessien säätöjä; se havaitsee vastahakoiset orgaaniset aineet (kuten torjunta-aineet ja polysykliset aromaattiset hiilivedyt) ja valvoo, täyttävätkö teollisuuden päästöt standardit.
4. Muut huomautukset
COD ilmaistaan kahdella tavalla: CODcr ja CODmn (tunnetaan myös nimellä permanganaattiindeksi), jotka edustavat kahden eri hapettimen kulutusta.
Mitattu COD-arvo ei tietenkään välttämättä ole kaikkea orgaanista ainesta. Permanganaatilla ja dikromaatilla voidaan hapettaa mikä tahansa pelkistävä aine, kuten jäteveden natriumsulfidi ja rautasulfaatti. Aineiden, joilla on selkeästi määritellyt pelkistävät ominaisuudet, häiriöt on poistettava. COD-mittauksen kohteena on luonnollisesti orgaaninen aines.
5. Analyyttiset menetelmät
Kaliumdikromaattimenetelmä (vakiomenetelmä):
1. Refluksoi vesinäyte vahvan hapettimen (kaliumdikromaatti) ja väkevän rikkihapon kanssa korkeassa lämpötilassa;
2. Määritä pelkistymättömän hapettimen määrä titraamalla tai spektrofotometrialla ja laske hapenkulutus.
Kaliumpermanganaattimenetelmä (nopea menetelmä):
Sama prosessi, mutta hapetin korvataan kaliumpermanganaatilla.
Huomautus: Kulutetun hapettimen määrä on muutettava hapen määräksi. Tämä lasketaan elektroninsiirron yhtäläisyydellä. Esimerkiksi yhden yksikön kaliumdikromaattia kuluttaminen siirtää 2 elektronia, kun taas yhden happiyksikön kuluttaminen siirtää 4 elektronia.
BOD:n määritelmä ja analyyttiset menetelmät
1. BOD (biokemiallinen hapenkulutus)
Biokemiallinen hapenkulutus tarkoittaa liuenneen hapen määrää, jonka mikro-organismit kuluttavat hajottavassa orgaanisessa aineessa vedessä tietyssä lämpötilassa (yleensä 20 astetta) ja ajassa (yleensä 5 vuorokautta), mitattuna mg/l.
Selitys: Aerobisten mikro-organismien aiheuttama orgaanisten epäpuhtauksien hajoamisprosessi voidaan jakaa kahteen vaiheeseen. Ensimmäisessä vaiheessa orgaaninen aines muunnetaan hiilidioksidiksi, vedeksi ja ammoniakiksi; toisessa vaiheessa ammoniakkityppi muunnetaan nitraattitypeksi. Ensimmäinen vaihe kestää yleensä 20 päivää, jolloin saadaan BOD20-arvo. Tämä aikakehys on kuitenkin liian pitkä (tietojen odottaminen on usein liian myöhäistä), joten biokemiallisena hapenkulutuksena (BOD) käytetään yleensä viiden päivän aikana mitattua BOD5-tulosta. BOD5 muodostaa yleensä noin 70 % BOD:sta ensimmäisessä vaiheessa.
2. Ominaisuudet
Se kuvastaa vain helposti hajoavan orgaanisen aineksen saastumista.
3. BOD:n rooli
Se arvioi vesistöjen itse{0}}puhdistuskyvyn ja jätevedenpuhdistamoiden käsittelytehokkuuden. se heijastaa biohajoavan orgaanisen aineksen mahdollista vaikutusta ekosysteemiin (esim. happikato kaloissa).
4. Analyyttiset menetelmät
Laimennusinokulaatiomenetelmä (BOD5)
1. Kun vesinäyte on laimennettu, lisää ravinteet ja mikrobisiirrosteet ja sulje BOD-pulloon.
2. Inkuboidaan 20 asteessa pimeässä 5 päivää ja mitataan liuenneen hapen ero ennen ja jälkeen siirrostuksen.
3. pH:ta ja lämpötilaa on säädettävä, jotta vältetään mikrobitoiminnan estäminen.
Instrumentaalinen menetelmä
Reaaliaikaista seurantaa käytetään BODMn-anturin avulla, mutta perinteinen laimennusmenetelmä on edelleen yleisin lähestymistapa.
Keskeiset erot
Hapetusaste: COD hapettaa lähes kaiken orgaanisen aineen (kuten ligniinin ja värit), kun taas BOD kohdistuu vain mikro-organismien käytettävissä olevaan osuuteen.
Häiriötekijät: Cl⁻ voi vaikuttaa COD:hen (naamioaineita tarvitaan), kun taas BOD:iin vaikuttaa mikrobiaktiivisuus (toksisuus ja ravintoolosuhteet on säädeltävä).
Käytännön sovellukset: COD:tä käytetään nopeaan saastelähteiden seulomiseen, kun taas BOD:ta käytetään biologisen käsittelyn tehokkuuden ja ympäristöriskien arvioimiseen.