BOD, COD, TOD i TOC

Materia organiczna jest jednym z głównych zanieczyszczeń w wodzie, dlatego bardzo ważne jest, aby zawsze znać zawartość materii organicznej. Jednak materii organicznej w wodzie nie można zmierzyć bezpośrednio. Potrzebne są inne metody, takie jak utlenianie materii organicznej w wodzie, obliczanie, ile tlenu jest w sumie zużywane, a następnie obliczanie zawartości materii organicznej w wodzie w odwrotnej kolejności.

Jeżeli do utleniania wykorzystuje się mikroorganizmy, mierzony pobór tlenu nazywa się biologicznym zapotrzebowaniem na tlen (BZT):

Jeżeli stosuje się utlenianie chemiczne, mierzone zużycie tlenu nazywa się chemicznym zapotrzebowaniem na tlen (ChZT);

Jeżeli stosuje się spalanie w wysokiej temperaturze, mierzone zużycie tlenu nazywa się całkowitym zapotrzebowaniem na tlen TOD;

Oto kilka powszechnie stosowanych wskaźników w różnych normach dotyczących uzdatniania wody.

Oprócz oceniania na podstawie zużycia tlenu istnieje inny, bardziej bezpośredni sposób myślenia. Ponieważ definicją materii organicznej są związki zawierające węgiel, całkowitą ilość materii organicznej można zmierzyć, mierząc zawartość węgla.

W wyniku spalania te węgle wytworzą dwutlenek węgla. Zawartość węgla można obliczyć, mierząc produkcję dwutlenku węgla. Nazywa się to całkowitym węglem organicznym TOC, co może również pośrednio wskazywać zawartość materii organicznej w wodzie.

Mimo że wskaźniki BZT, ChZT, TOD i OWO mogą pośrednio wskazywać zawartość materii organicznej w wodzie, różne metody pomiaru determinują ich ograniczenia.

BOD: Zazwyczaj czas pomiaru wynosi co najmniej 5 dni. Jeśli woda zawiera substancje toksyczne, mikroorganizmy w wodzie zostaną zatrute, co będzie miało duży wpływ na wyniki testu.

COD: Stosowane odczynniki to dwuchromian potasu i nadmanganian potasu. Ścieki muszą być najpierw poddane wstępnemu oczyszczeniu. Łatwo jest stać się celem dla ludzi, którzy używają środków do usuwania COD, co skutkuje niedokładnymi wynikami testów. Ponadto kwas chromowy jest substancją toksyczną i powoduje wtórne zanieczyszczenie.

TOD: Proces pomiaru utlenia niemal całą materię organiczną, ale tlen reaguje również z wodorem, azotem, fosforem i siarką. Jeśli w próbce wody znajduje się więcej tych składników, wyniki pomiarów z pewnością będą niedokładne.

TOC: Do pomiaru konieczne jest najpierw użycie rozcieńczonego kwasu siarkowego w celu usunięcia węgla nieorganicznego z próbki wody, a następnie spalenie jej w przepływie tlenu o wysokiej temperaturze i na koniec wykrycie zawartości dwutlenku węgla za pomocą detektora podczerwieni/detektora przewodnictwa cieplnego. Jednak proces ten wymaga bardzo precyzyjnych przyrządów. Jeśli dokładność przyrządu jest niewystarczająca, prawdopodobnie wystąpią błędy.

Dlaczego warto stosować BZT i ChZT jako wskaźniki ścieków?

Teoretycznie, używanie TOC do określania zawartości materii organicznej w ściekach jest najdokładniejsze, ale obecnie większość krajów na świecie używa BZT i ChZT. Dzieje się tak, ponieważ gdy standardy zostały określone dziesiątki lat temu, poziom techniczny każdego kraju był ograniczony, a testowanie TOC nie mogło zostać spopularyzowane. Chociaż poziom techniczny większości krajów można teraz osiągnąć, BZT i ChZT były używane jako standardy wskaźników ścieków przez dziesięciolecia i nie jest łatwo zastąpić je wszystkie TOC.

Dlaczego obecnie wiele krajów opowiada się za stosowaniem norm TOC?

Wskaźnik TOC pierwotnie był powszechnie stosowany w dziedzinie zaopatrzenia w wodę i przemysłowego wykorzystania wody. Obecnie często wspomina się o nim w kontekście uzdatniania wody, ponieważ wiele krajów intensywnie pracuje nad rozwojem inteligentnych systemów wodnych.

Pierwszym krokiem w rozwijaniu inteligentnych systemów wodnych jest popularyzacja monitoringu online. W tej chwili mierzenie COD jest bardzo niewygodne. Nie tylko trzeba przygotować więcej odczynników, ale wyniki pomiaru zajmują określoną ilość czasu i powodują wtórne zanieczyszczenie.

Natomiast TOC charakteryzuje się krótszym czasem pomiaru, większą dokładnością, brakiem zanieczyszczeń wtórnych, niskimi kosztami wykrywania i jest bardziej odpowiedni do częstego monitorowania online.