生化需氧量BOD概述

BOD（Biochemical Oxygen Demand）——生化需氧量

在有氧條件下，由于微生物的作用，水中可以分解的有機物完全氧化分解時所需要的溶解氧量，叫生化需氧量，用mg/L表示。

由于有機物的種類很多，欲測出其中各自的含量是辦不到的，故常用BOD這個綜合指標來表示。微生物分解有機物所消耗的氧量與有機物的濃度密切相關，有機物含量愈高，消耗的氧也就愈多，這就是用BOD值來間接反映有機物含量多少的根據。

完全氧化分解污水中的有機物約需100天左右，而20天的BOD值十分接近完全的BOD值（相差1%左右）。因此，常把20日BOD值（即BOD₂₀）當作完全BOD值。但20日仍嫌太長，實際上采用5日BOD值，即BOD₅。

BOD₅與BOD₂₀相差較大，但就一般污水而言，二者存在比較固定的比值，如生活污水BOD₅：BOD₂₀=0.7。

COD（Chemical Oxygen Demand）——化學需氧量

在一定條件下，水中能被強氧化劑氧化的所有污染物質（包括有機物和無機物）的量，以氧的mg/L表示，叫化學需氧量。

有機物基本上屬于還原性物質，能被化學氧化劑氧化。有機物愈多，消耗的氧化劑量也愈多，因此可以用消耗的氧化劑量（換算成O₂的mg/L）來間接反映有機物的含量。但有機物不是全部能被氧化的，如以醋酸為主的低級脂肪酸就幾乎不能被氧化。此外，被氧化的污染物質還包括還原性的無機物——Fe^2＋、NO₂^－等。

COD的測定方法分鉻法（以重鉻酸鉀做氧化劑）和錳法（以高錳酸鉀做氧化劑）兩種，分別記為COD_Cr和COD_Mn。

高錳酸鉀法測定的結果受操作條件影響較大，且高錳酸鉀溶液不穩定，對氧化程度也有影響，因而測定結果不能代表水中污染物質的確切含量。而重鉻酸鉀法則克服了上述缺陷，它具有更強的氧化能力，能將污水中絕大部分有機物和還原性無機物氧化。其溶液非常穩定。該法已被廣泛采用。其與猛法之間的比值一般為：COD_Cr：COD_Mn=3：2。

由于BOD₅的測定比較麻煩，可以找出其與COD之間的相關關系，做出二者的相關曲線，這樣，測出COD便可由相關曲線查出BOD₅值。但這種做法有一定局限性，因為BOD₅和COD的比值是隨水質成份的變化而變化的。有些有毒物質BOD₅測不出來，COD卻能測出；而某些羧基化合物易于在BOD₅中反映出來，而在COD中又反映不出，故對水質復雜，進水負荷波動頻繁的生產工藝，其BOD₅與COD的相關關系不是固定不變的。但對試驗用的配制污水和生產工藝穩定、進水負荷波動很小的污水，在一定時間內利用二者的相關曲線還是可行的。

TOC（Total Organic Carbon）——總有機碳

   污水中有機物含量的總和。它還包括了強氧化劑重鉻酸鉀難以氧化的有機物質，因此，它比COD_Cr在某種意義上更準確、全面。國外多采用TOC這個指標。其測定方法是將水樣在高溫下燃燒，有機碳則氧化為CO₂，測出所產生的CO₂量，便可求得水樣的總有機碳（TOC）值，單位以碳的mg/L表示。在作該項分析時，須采取措施去除無機碳的干擾。總有機碳的測定已有儀器可供使用，其測定迅速，可在短時間內完成分析工作，但由于所需設備比較昂貴，目前國內尚不能普遍采用。

TOD（Total Oxygen Demand）——總需氧量

污水中耗氧物質除有機碳外，還包括氫、氮、硫等物質。總需氧量反映了污水中有機物和無機還原性物質的總和。由于在化學需氧量的測定中，重鉻酸鉀不能使吡啶、苯、氨等物質氧化，故在很多情況下，所測得的COD值一般僅為理論值的95%左右。因而，近年來出現了總需氧量的測定法。其表示在高溫下燃燒化合物所耗去的氧量，以TOD表示，單位為氧的mg/L。TOD可用儀器測定，其測定迅速，可在幾分鐘內完成，且可自動化、連續化。便對某些有機物在這種條件下仍不能達到完全氧化。

ThOD（Theoretical Oxygen Demand）——理論需氧量

    全部有機物質在被氧化成二氧化碳和水等穩定的無機物過程中所需氧量的計算值。理論需氧量是根據化學反應方程式來進行計算而獲得的。欲計算廢水的理論需氧量，就必須對廢水進行全面的化學分析，而這在實際運用上是不太可能的，故很少被采納。

UOD（Ultimate Oxygen Demand）——zui終需氧量

在BOD測定瓶中經長期培養后所能表示出來的耗氧量。由于一部分污染物質是難以被生物降解的，而且瓶中微生物的死骸也不能完全被其他微生物所分解，因此UOD值較ThOD值為低。從理論上講，只有經過無限長的時間后能夠與ThOD值逐步接近。

DO（Dissolved Oxygen）——溶解氧

溶解于水中的氧量稱為溶解氧。水中溶解氧的存在是污水生化處理中好氣性微生物生長的必要條件之一。有機物的無機化過程主要靠活性污泥中好氧菌的生物降解作用來完成，因而對氧有一定要求。

水中溶解氧不足，則會因缺氧而造成污泥的厭氧分解、腐化，乃至上浮，影響生物處理效果。供氧過高則會造成污泥中有機成份的加速氧化，在負荷過低，這種過氧化又會使污泥的結構松散、老化，造成飄泥等現象。過量充氧對能源也是一種浪費。溶解氧的測定是生化處理操作管理中的重要環節之一，一般應將出水溶解氧控制在1～2mg/L左右。

MLSS（Mixed Liquor Suspended Solid）——混合液懸浮固體

     它表示1升混合液中活性污泥的毫克數（mg/L）。即每升混合液中所含干污泥（包括有機物和無機物）的總重量。通稱污泥濃度。焦化污水生化處理池中的MLSS一般在2g/L以上，它與進水負荷密切相關，有機負荷愈高，則MLSS值愈大。若采用強化處理手段，其MLSS值將大幅度增加。

MLVSS（Mixed Liquor Volatile Suspended Solid）——混合液揮發性懸浮固體

通常以污泥中有機物的含量來近似地代表活性污泥中的微生物量。MLVSS即為污泥中的有機部分，可以認為：MLSS－灰分=MLVSS。在討論活性污泥的沉降性能時，在評價活性污泥的活性和有效性時，MLVSS具有重要意義。

SV（Sludge Volume）——污泥體積

    將曝氣池混合均勻的混合液（一般取100mL）靜置30分鐘后，沉降污泥所占體積用所占混合液體積的百分數（%）表示。

  污泥體積SV與污泥濃度MLSS一起顯示出污泥指數SVI，是生化處理裝置操作管理的重要控制參數之一。焦化污水生化處理池中的SV一般為20%以上。通過SV值的大小和測定過程中污泥是否上浮、是否是大絮凝沉降、污泥與上澄液之間是否有明顯的分界面等現象來判斷污泥的質量和生化處理操作是否正常。

SVI（Sludge Volume Index）——污泥體積指數 

指曝氣池固體混合液經30分鐘沉淀后，1g污泥固體所占污泥層的體積（以mL計）。

在實際生產中，常取100mL混合液進行測定，則污泥體積指數為：

SVI偏高，說明污泥可能過氧化，此時污泥細碎、松散、體積大，在二次沉定池中難以沉降。預示著活性污泥有大量流失的可能，出水水質將會惡化，習慣上把這種現象稱為污泥膨脹。SVI過低，說明污泥中的無機雜質多（灰分多）、密實，此時沉降體積小，污泥缺乏活性，對污染物的生物降解能力差。一般情況下，SVI<100時，沉降性好，但灰分多；SVI=100～200時，沉降性一般；SVI>200時，沉降性不好，易膨脹。

焦化廠酚氰污水生化池中的SVI一般在100～200之間。有時因進水中有機負荷猛增等原因，使SVI>200，污泥的沉降性能仍然較好。

SDI（Sludge Density Inedx）——污泥密度指數

與SVI相反，它表示靜置一定時間后，一定容積（通常是100mL）的活性污泥所含有的活性污泥克數。二者關系是

SVI值增高，表示活性污泥的沉降性能下降；而SDI值增高，則表示活性污泥的沉降性能提高了。污泥密度指數現已很少使用，一般所說的污泥指數即指污泥體積指數SVI。

污泥膨脹

在活性污泥通過自然沉降進行分離時，其壓縮性下降，沉淀性能惡化，稱為污泥膨脹。其結果造成大量活性污泥在二次沉淀池隨出水流失，使出水水質惡化，致使污水處理不能進行下去。造成污泥膨脹的原因有如下3點。

（1）絲狀菌大量繁殖而產生膨脹。絲狀菌的優勢增殖妨礙了污泥的壓縮。典型的絲狀菌是球衣細菌屬。此外，芽胞桿菌屬、貝氏硫細菌屬、枝絲細菌層等的存在也能使污泥產生膨脹現象。但對于焦化污水由于含氮較高而很少發生絲狀菌的增殖。

（2） 進水負荷很低，而攪拌強度過大。此時，由于污泥的過氧化而變得細碎，zui終解體，使上澄液十分混濁。

（3） 由厭氧發酵使污泥的比重減小而造成污泥膨脹。在構筑物的死角，污泥厭氧分解產生H₂S和CO₂，過度攪拌和脫氮產生的氣泡等都是攜帶污泥上浮的因素。

污泥的泥齡

活性污泥混合液懸浮物新老（舊）交替時間長短的參數。可按下式計算：

式中：  MLSS——混合液濃度，mg/L

SS_inf——原污水中懸浮物含量，mg/L

V_ar ——曝氣池容積，m³

Q_ing——曝氣池進水量，m³/d

也可用曝氣池中全部污泥量與剩余污泥量之比來計算，單位是天。如活性污泥總量為5000kg，每日排泥500kg，則泥齡為10天。它說明每天污泥被更新十分之一，又說明每10天污泥量增加一倍。一般情況下，污泥負荷愈高，其泥齡愈短，即污泥更新得快；負荷愈低，則其泥齡愈長。如延時曝氣與生物吸附相比，其負荷較低，則泥齡較長。

容積負荷F_r

單位曝氣池容積，在單位時間內所能去除的污染物重量。

式中：  F_W——污泥負荷，kgBOD₅/（kgMLSS·d）

N_W——混合液污泥濃度（即MLSS），g/L或kg/m³

式中：  L_q——單位體積污水中擬去除的污染物，kgBOD₅/m³

T——曝氣時間（按進水量計），d

簡化后可按下式計算：

式中：    q₁——進水濃度，mg/L

q₂——出水濃度，mg/L

V——曝氣池池容，m³

用容積負荷來評價生化裝置的實際處理負荷及在相同條件下的操作管理的優劣是比較簡便而直觀的。在焦化系統中，采用容易檢測的COD容積負荷作為綜合評價指標尤其如此。

污泥負荷

單位重量的懸浮固體，在單位時間內所能去除的污染物重量。常用kgBOD₅/（kgMLSS·d）或kgCOD/（kgMLSS·d）表示。亦即BOD₅－SS負荷或COD－SS負荷。

污泥負荷顯示了曝氣池的處理能力和微生物所處的世代。如：

BOD₅—SS=1.5～3.0kgBOD₅/（kgMLSS·d）——對數增長期

BOD₅—SS=0.2～0.6kgBOD₅/（kgMLSS·d）——穩定生長期；

BOD₅—SS=0.05～0.2kgBOD₅/（kgMLSS·d） ——衰亡生長期。