De term zuurstofverbruik beschrijft de hoeveelheid zuurstof die nodig is om organische en anorganische stoffen in water of afvalwater volledig af te breken. Zuurstofverbruik is een belangrijke parameter bij de behandeling van water en afvalwater, omdat het de hoeveelheid biologisch afbreekbare stoffen in het water en hun mogelijke impact op het milieu en biologische behandelingsprocessen weergeeft. In de praktijk wordt het zuurstofverbruik op verschillende manieren gemeten, afhankelijk van het doel en de behandelingsfase.
Inhoudsopgave
Soorten zuurstofvraag
1. biochemisch zuurstofverbruik (BZV - biochemisch zuurstofverbruik)
Het biochemisch zuurstofverbruik is de hoeveelheid zuurstof die micro-organismen nodig hebben om organische stoffen in een waterig medium biologisch af te breken.
Meetparameters:
- Standaard wordt het BZV gemeten over een periode van 5 dagen (BZV₅).
- Een volledige bepaling (BOD₇ of BOD₂₀) houdt rekening met langzaam afbreekbare stoffen.
Reactiemechanisme:
- Micro-organismen oxideren organische stoffen onder aerobe omstandigheden.
Toepassing in de praktijk:
- Monitoring van organische vervuiling in influenten van afvalwaterzuiveringsinstallaties.
- Evaluatie van de efficiëntie van biologische behandelingsstappen (bijv. actiefslibproces).
- Definitie van lozingslimieten voor afvalwater.
Grenswaarden:
- Gemeentelijke afvalwaterzuiveringsinstallaties: BOD₅ waarden in het effluent moeten meestal lager zijn dan 20 mg/L.
- Industrieabwässer: Strengere Vorgaben je nach Branche, häufig < 10 mg/L.
2. chemisch zuurstofverbruik (COD)
Het chemisch zuurstofverbruik meet de hoeveelheid zuurstof die nodig is om alle organische en, in sommige gevallen, anorganische stoffen in een monster volledig chemisch te oxideren. De COD is een belangrijke somparameter bij afvalwateranalyse.
Meetparameters:
- De COD wordt bepaald door oxidatie met kaliumdichromaat (K₂Cr₂O₇) in een zuur medium.
Reactiemechanisme:
- Organische stoffen worden chemisch geoxideerd, ongeacht hun biologische afbreekbaarheid.
Toepassing in de praktijk:
- Snellere bepaling dan BZV, omdat er geen microbiële processen nodig zijn.
- Het monitoren van de totale belasting van afvalwater, inclusief stoffen die moeilijk biologisch afbreekbaar zijn.
- Bepaling van de in- en uitlaatwaarden van rioolwaterzuiveringsinstallaties.
Grenswaarden:
- Gemeentelijke afvalwaterzuiveringsinstallaties: COD-waarden in het effluent moeten meestal lager zijn dan 90 mg/L.
- Industrieel afvalwater: Strengere waarden afhankelijk van het toepassingsgebied.
COD/BOD-verhouding:
- Een lage waarde (ongeveer 2:1) duidt op gemakkelijk biologisch afbreekbare stoffen.
- Een hoge waarde (> 4:1) duidt op stoffen die moeilijk afbreekbaar of giftig zijn.
Foto: Beluchtingstank van onze ALMA BHU BIO
3. theoretisch zuurstofverbruik (ThOD)
De ThOD is de berekende hoeveelheid zuurstof die nodig is voor de volledige oxidatie van een bekende verbinding.
Berekening:
- Gebaseerd op de stoichiometrische samenstelling van de organische stoffen.
Toepassing:
- Evaluatie van verbindingen gedetecteerd in watermonsters.
- Referentiewaarde voor vergelijking met gemeten BZV- en CZV-waarden.
4. totaal zuurstofverbruik (GOB)
De GOB combineert chemische en biologische zuurstofverbruikswaarden om een volledige beoordeling van alle oxideerbare stoffen in een watermonster mogelijk te maken.
Belang van de zuurstofbehoefte in de praktijk
1. controle van biologische reinigingsprocessen
- Het zuurstofverbruik geeft aan hoeveel zuurstof er nodig is voor de biologische behandeling van afvalwater.
- In Actiefslibtank of Trickling filters is een voortdurende toevoer van zuurstof essentieel:
- Typisch zuurstofverbruik: 1,5-2,5 kg O₂/kg BOD₅.
2. dimensionering van afvalwaterzuiveringsinstallaties
- De COD en BOD worden gebruikt voor het ontwerp van reactoren, beluchtingssystemen en slibbehandelingsfasen.
- Hoge COD/BOD-ratio's vereisen aanvullende maatregelen zoals
3. afvoercontroles
- Industriële en gemeentelijke afvalwaterzuiveringsinstallaties controleren COD en BOD in het influent en effluent om te voldoen aan de milieuwetgeving.
- Lozen van afvalwater in waterlichamen:
- Een hoge zuurstofvraag kan leiden tot zuurstoftekort en eutrofiëring.
Foto: Het beluchtingssysteem van een beluchtingstank (proces: ALMA BHU BIO)
Meetmethoden voor zuurstofverbruik
1. biochemisch zuurstofverbruik (BZV)
- Standaardtest gedurende 5 dagen bij 20 °C in een donkere kamer.
- Gebruik van verdund water en microbiële inoculatie.
- Resultaat: Verschil in opgeloste zuurstof aan het begin en na de incubatieperiode.
2. chemisch zuurstofverbruik (COD)
- Gestandaardiseerde methode volgens DIN 38409.
- Oxidatie van het monster met kaliumdichromaat en terugtitratie van het resterende dichromaat.
3. online metingen
- Gebruik van optische zuurstofsensoren of amperometrie voor continue bewaking.
Uitdagingen en optimalisatie
1. hoge zuurstofverbruikswaarden
- Oorzaken:
- Hoog gehalte aan stoffen die moeilijk af te breken zijn (bijv. oliën, vetten, oppervlakteactieve stoffen).
- Sterke vervuiling door industrieel slib of chemisch afval.
- Oplossing:
- Voorbehandeling door bijvoorbeeld flotatie-installaties.
- Optimalisatie van de beluchtingssystemen om zich aan te passen aan de zuurstofbelasting.
2. ongelijkmatige belasting
- Fluctuerende COD- of BOD-waarden kunnen biologische processen in afvalwaterzuiveringsinstallaties verstoren.
- Oplossing:
- Buffertank om de inlaatbelasting te homogeniseren.
- Real-time bewaking en automatische regeling van ventilatie.
Conclusie
Het zuurstofverbruik is een fundamentele parameter in de water- en afvalwatertechnologie die rechtstreeks de belasting van een systeem met biologisch en chemisch oxideerbare stoffen weergeeft. Nauwkeurige kennis en controle van BZV- en CZV-waarden is essentieel voor het ontwerp, de controle en optimalisatie van water- en afvalwaterzuiveringsinstallaties. Moderne technologieën zoals real-time metingen en geavanceerde oxidatieprocessen ondersteunen de naleving van milieunormen en een grotere efficiëntie in de praktijk.
Voor meer informatie over onze producten kunt u altijd contact met ons opnemen!
