[word格式] 辽宁省朝阳市城市污水BOD与COD关系的探讨

[word格式] 辽宁省朝阳市城市污水BOD与COD关系的探讨 辽宁省朝阳市城市污水BOD与COD关系 的探讨 环境保护科学第34卷第4期2008年8月 辽宁省朝阳市城市污水BOD与COD关系的探讨 DiscussiononRelationshipsbetweenBODandCODofUrban SewageinChaoyang,LiaoningProvince 霍丽丽 (辽宁省朝阳市环境监测站朝阳122000) 摘要从Lj0D与COD的构成及降解动力学出发,探讨了BOD与COD 的相关关系,得到了BOD5与COD的相关模 型,应用朝阳市城市污水的实测数据和数理统计模型进行了检验. 关键词城市污水生化需氧量(BOD)化学需氧量(COD) AbstractFromcomposinganddegradationdynamicsofBODandCOD,thisp aperdiscussedthecorrelationrelationbe— tweenBODandCODIfoundoutthecorrelationmodel,andappliedtheactual monitor{ngdatasinChaoyangandthemathe— maticsstatisticsmode1tOtestit. KeywordsUrbanSewageBiochemicalOxygenDemand(BOO)ChemicalOxygenDemand(COD) 1前言 化学需氧量(COD)和生化需氧量(BOI))用来 明废水特性,是评价废水处理效率的重要指标. COD是在酸性条件下用强氧化剂将水中的有 机物氧化为简单,稳定的无机物所消耗的氧量,其 测定历时短,不受毒物限制,测定设备简单,易于普 及.BOD表示水中有机物在有氧的条件下,被微 生物分解所消耗的溶氧量,它间接地表示了水中可 生化有机物的量. 尽管BOD作为评价有机污染和生物处理性能 的综合指标已被广泛地采用,但是它测定所需历时 长(一般用5日计,为BODs),不能及时迅速地反 映生物处理的运行情况,测定条件要求严格,且易 受到水中毒物,营养条件以及菌种的干扰,因此,不 易操作. 近年来,诸多环境学工作者在快速测定COI] 方面做了许多工作,如以30?BOD代替BO川, 用固定化微生物传感器测定BOD[等;另一方面, 试图寻求废水中BOD5与COD之间的相互关 系[3],以期能根据测得的COD值和其相关方程 收稿日期:2008一O3—31 作者简介:霍丽丽(196O一),女,辽宁朝阳人,师. ??-—— 64?—?—— 报出BOD5的值. 本文从BOD与COD构成和降解动力学出 发,对BOD与COD的关系进行分析,以求得城市 污水BOD5与COD的关系模型. 2BOD,COD特点的分析 2.1COD的组成分析 在大多数情况下,污水中许多能被重铬酸钾氧 化的有机化合物不一定能被生物化学作用氧化,某 些无机离子如硫化物,硫代硫酸盐,亚硫酸盐,亚铁 离子等可被重铬酸钾氧化,却不能被BOD实验测 定出含量,因此,COD值主要包括两部分,即能被 微生物降解的有机物质(CODB)和不能被微生物 降解的物质(COT)),表示成关系式为: COD—CODB+COIX~(1) 2.2COe与COD分析 以往对BODs和COD相关的研讨中,大多数 假设COD中的COD为常数,这一假设显然不符 合实际,从普遍意义上讲col::&-不可能是常数,而 是一个时间序列的随机变量.在同一断面取样,取 样的时刻,取样时的外部条件,测定中的误差以及 辽宁省朝阳市城市污水BOD与COD关系的探讨霍丽丽 测试反应进行的程度等都会使COD值具有随机 性,从而使COI)~也具有随机特性,但这并不意味 着两个值完全不具有确定性.CODNB是由两类物 质组成,即不可被生物降解的有机物和不能被生物 利用的还原性无机盐.对于工业污水,如果生产工 艺流程固定,生产的产品,原料和生产条件相同,污 水中COD的相对组成应该是稳定的,即COI)Ns/ COD的比值应保持不变.对某地区的生}舌污水而 言,由于生活习惯,生活条件,食物结构变化不大或 基本相同,那么排出的生活污水中的各种有机和无 机物的相对组成应该是稳定的,即COD~.-s/COD的 比值应该保持为常数.按照这一原则,假定: COIG,~一KCOD(2) 2.3BOD与COD的分析 BOD与COD的关系可根据微生物对有机物 降解生物化学过程加以分析.作为微生物营养基 质可被微生物降解的有机物(COD)一部分通过微 生物的呼吸代谢(异化作用)被氧化分解为无机物; 另一部分通过合成代谢(同化作用)成为细胞物质, 即表现为合成细菌物质体,其中一部分通过内源呼 吸而无机化,另一部分则表现为菌体的增殖,因此, 实际上BODu?CO【)B,而应为: BODu—A?COI)B+BC?CODB一(A+BC) ? CODB(3) 式中:BODu一总生化需氧量; CODB一可被微生物降解的化学需氧量; A一呼吸代谢氧化有机物的比例系数; B一合成代谢氧化有机物的比例系数; C一内源呼吸氧化细胞物质的比例关系. 3COD与BODs的相关关系 3.1相关方程 有实验研究表明,城市污水基质的降解过程可 用一级动力模式描述,见下式: dC/dt=一Kc?C(4) dL/dt=一Kc?L(5) 式中:C—CO【)B的浓度; L—BOD的浓度; Kc一反应常数; 一 时间. 在只要满足有氧条件,有机物质参与生化反应 这一条件下,反应器内剩余BOD和剩余COI)的 量降解应存在如下关系式: L0(1一e一?)--aCc.(1一C--KU)(6) 式中:a一有机物在生物降解时伴随的耗氧当 量系数. 由式(6)得: 一一 (7)一 式中:LO,G一生化反应开始时CODs与BOD 的浓度. 在反应进行的很彻底时为: a一 BODu(8)一 又因:BODs--BOI)u(1一eK』.)(9) 由式(1)和(2)得: CODB一(1一K)COD(10) 将(9)和(10)代入式(8)得: , BOD5 “一(1一K)?(1一e--SKi.)?C0D 即:BOD5一a(1一K)(1一eK』)?COD(11) 令K一a(1一K)(1一eK』.) 则得:BODs—KCOD(12) 辽宁省朝阳市市区城市污水干管总排放口处 (南北沟)的实测资料见表1. 表1COD与BO测定值 3.2直线回归方程的检验 在求得回归直线方程后,有无规律性以及能否 利用它来根据COD的测定值预报BOD值是回归 经验方程实用性的关键,因此,必须通过对回归直 , 65— 环境保护科学第34卷第4期2008年8月 线方程进行假设检验,即检验线性回归模型是否成 立?如回归系数的检验符合数理统计规律,则可放 心使用. 根据数理统计知,检验线性回归的是:给 定显着水平O2,计算回归系数7: (13) 式中:L一?z一(?)./n L一?zY一(?)(?y)/礼 L一?(y— z一自变量,即COD; y一因变量,即BOD5; 一 Y一一?Y/n; 住,样本数量. 当7=0时,与y无关.当0<171<1时,说 明与y有一定线性关系.7>0,为正相关,7<0 为负相关. 当给定自由度(1,一2)计算7值大于显着水 平a(0.05或0.01)下相关系数显着最小值时,说 明z与y显着相关. 采用最小二乘法对表1数据进行线性回归,得 出回归直线方程为: BODs一0.38COI)+]3.2O(14) 回归曲线见图1. BOD与COD回归关系 图1回归曲线 经计算7=0.866,取a—1%,查表得了(12) 一0.765].因为T>T(12),所以,线性回归显着, BOD与COD两者线性相关很好. 3.3直线回归方程的应用 研究废水BOD与COD的相关性并建立相关 性回归方程的目的之一,是利用易测的COD指标 来预报废水的BOI)~. 一 66一 将表1的COD带人式(14)中计算得到一组 BODs预报值,见表2. 表2城市污水B0Ds实测值与预测值比较 序号/值_/值L-/绝对rag”误差L-:栅/擞X差 154.6 13O.6 77.4 93.4 96.O 54.2 71.0 162.2 】12.O 105.5 】O8.6 163.3 由表可见,预报的最大绝对误差为一48.2 mg/I,平均绝对误差为0.4mg/I,平均相对误差 为4.7,因此,可以认为预报的精度较高. 4结论 (1)BOD与COD通常是不相等的,它们之间 的关系依赖于污水的组成,微生物的反应及生态系 统. (2)在假设反应进行的很彻底的条件下,得到 BOD5与COD的关系式:BOI)5一K?COD.根据 辽宁省朝阳市城市污水的实测资料得到BOD5— 0.38COD+13.20. 通过检验,BOD5与COD两者线性显着相关. 经验证,其平均相对误差仅为4.7. 参考文献 1.丁淑琴,阎立荣.以37?BOD,代替20%PODs测定方法的研充. 环境科技,1989(3);23—27. 2.K.Riedel,eta1.”AmicrobialSensorforBOD”.War.Ros』0U, 24,(7). 3.顾其祥.某些纯有机化合物的生化需氧量和化学需氧量.给水摊 水,1978,(1):5—7. 4.顾夏声编着.废水生物处理数学模型[M].北京:清华大学出版 社,I982. 5.田平,龙腾锐.屠宰废水PODs与COD的相关性探讨.重庆环境 科学,】988,10(6):I4—16. 6.汪荣鑫着.数理统计EM].西安:西安交通大学出版社,1986. 20020n屯 440153二二o74刖刖一,m一一叫 OO3555OOOOOO 啪?珏呱m? ....? 陶