1. Khâi niệm
Câc chất bẩn trong nứoc phần lớn lă câc chất hữu cơ, chúng không phải lă những chất độc cho câc sinh vật sống. Chúng không ảnh hưởng đến độ pH. Trong nước, hầu hết câc chất hữu cơ bị tâc động phđn huỷ của câc vi sinh vật thănh câc hợp chất đơn giản. Quâ trình đó vi sinh vật cần ô xy. Nếu lượng chất hữu cơ trong nước căng lớn vă mật độ vi sinh vật căng cao thì lượng ô xy cần thiết cho quâ trình phđn huỷ yắu cầu căng nhiều. Lượng ô xy cần thiết để câc vi sinh vật phđn huỷ câc chất hữu cơ trong một đơn vị mẫu nước lă nhu cầu ô xy sinh học BOD. Đơn vị của BOD lă mg/1. Thông số thường để xâc định BOD người ta phđn tắch mẫu nước trong điều kiện nhiệt độ 200 C trong thời gian 5 ngăy. BOD đo được gọi lă BOD5.
Phđn tắch BOD trong một mẫu nước thắ nghiệm chứa trong một bình thuỷ tinh có thể thấy quâ trình sủ dụng ô xy của tế băo vi sinh vật chia thănh hai giai đoạn. Đầu tiắn nhđn của tế băo vi sinh vật dùng ô xy để phđn huỷ câc chất hữu cơ, lấy năng lượng cho nó lớn lắn. Giai đoạn năy diễn ra trong khoảng từ 18 đến 36 giờ. Giai đoạn tiếp theo lă giai đoạn trong đó câc tế băo vi sinh vật dùng ô xy để ô xy hoâ hay cho qúa trình trao đổi chất bắn trong câc tế băo vi sinh vật. Giai đoạn năy không dăi hơn 20 ngăy. Tốc độ của phản ứng tròn giai đoạn đầu thường gấp từ 10 đến 20 lần tốc độ của giai đoạn sau, nắn đường cong BOD trong giai đoạn đầu cũng rất dốc, sau thoải dần.
2. Công thức BOD
Quâ trình sử dụng ô xy trong thắ nghiệm trắn có thể biểu thị dưới dạng công thức toân học như sau:
Gọi L lă lượng ô xy hoă tan trong nước. Trong quâ trình sử dụng ô xy của vi sinh vật, sự biến đổi của L theo thời gian có dạng:
KL dt
dL=− (4.1)
trong đó: K- hệ số tốc độ trung bình của phản ứng trung bình BOD. Tắch phđn ta được:
Lt = L0e-Kt (4.2)
trong đó: L0- Tổng số lượng ô xy sử dụng trong phản ứng ; Lt - BOD còn lại thời điểm t
Đặt y = L0- Ltthì y lă tổng số ô xy đê sử dụng hoặc BOD đê sử dụng sau thời gian t, thì phương trình (3.117) có thể viết thănh:
y = L0(1- e -Kt) (4.3)
hoặc
y = L0(1 - 10K't) (4.4)
trong đó: K' - hệ số tốc độ trung bình của phản ứng trắn cơ sở cơ số 10. Quan hệ giữa K vă K' như sau:
K = 2,303K'
Trong phương trình ( 3.119) hệ sốK phụ thuộc số lượng vă đặc tắnh tự nhiắn của những chất hữu cơ có trong nguồn nước thải. Đối với dòng nước thải giău chất hữu cơ, tốc độ sử dụng ô xy trong giai đoạn một rất nhanh nắn hệ số K lớn. Đối với dòng nước thải đê xử lý, lượng chất hữu cơ còn thấp, cho nắn hầu hết lượng ô xy dùng trong giai đoạn 2. Hệ sốK trong trường hợp năy thấp hơn trong trường hợp trắn nhiều.
Loại nước thải K'(1/ ngăy) Nước thải chưa xử lý 0,15- 0.28
Nước thải đê qua bộ phận lọc 0,12 - 0,22 Nước thải đê xử lý vi sinh vật 0,06 - 0,10
Nước sông nhiễm ắt bẩn 0,04 - 0,08
Hai hệ sốK, K'đều lă ẩn số trong phương trình BOD, chúng có thể tắnh toân giân tiếp dựa văo số liệu thực đo.
3. Sự ô xy hoâ trong phản ứng BOD.
Sự ô xy hoâ trong thắ nghiệm BOD như trắn xảy ra thănh hai giai đoạn:
Ô xy hoâ câc hợp chất chứa câc bon (câc bon nât hoâ ) vă ô xy hoâ câc hợp chất chứa Ni tơ (Ni tơ rât hoâ).
Sự ô xy hoâ câc hợp chất chứa câc bon xảy ra đầu tiắn vă được thể hiện như phương trình BOD (3.119)
y = L0 (1- ekt)
vă theo quâ trình CxHyOz Ỏ Co2 + H20
Sự ô xy hoâ hợp chất chứa Ni tơ tiếp sau quâ trình Câc bô nât hoâ theo quâ trình: NH3Ỏ No2Ỏ No3
với tốc độ chậm hơn.
Trong một sốđiều kiện, có thể cả hai quâ trình ô xy hoâ trắn xảy ra đồng thời. Nhưng nói chung, sự Ni tơ rât hoâ chỉ bắt đầu khi nhu cầu câc bon đê thoả mên. Biểu thức toân học của phản ứng sẽ gồm hai phần. (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
y = L0(1- e-K
1t ) + LN(1-e-k 2t)
trong đó
L0- Nhu cầu ô xy hoâ tối đa cho câc bon nât nât hoâ; LN - Nhu cầu ô xy hoâ tối đa cho Ni tơ rât hoâ K1 - Hệ số tốc độ của sự câc bon nât hoâ; K2- Hệ số tốc dộ của sự Ni tơ rât hoâ