城市污水BOD與COD關(guān)系的探討摘要：從BOD與COD的構(gòu)成及降解動(dòng)力學(xué)出發(fā)，探討了BOD與COD的相關(guān)關(guān)系，得到了BOD5與COD的相關(guān)模型。應(yīng)用某城市污水的實(shí)測數(shù)據(jù)和數(shù)理統(tǒng)計(jì)方法對模型進(jìn)行了檢驗(yàn)，表明該模型具有適用性。提出并討論了當(dāng)量耗氧系數(shù)和城市污水最大BOD5/COD之值。關(guān)鍵字：城市污水BODCOD化學(xué)需氧量生化需氧量1前言化學(xué)需氧量(COD)和生化需氧量(BOD)是用來表明廢水特性，評價(jià)廢水處理構(gòu)筑物效率的重要指標(biāo)。COD是在酸性條件下用強(qiáng)氧化劑，將水中有機(jī)物氧化為簡單穩(wěn)定的無機(jī)物所消耗的氧量，其測定歷時(shí)短，不受毒物限制，測定設(shè)備簡單易于普及。BOD表示水中有機(jī)物在有氧條件下，被微生物分解代謝所消耗掉的溶氧量，它間接地表示了水中可生化有機(jī)物的量。盡管BOD作為評價(jià)有機(jī)污染和生物處理構(gòu)筑物性能的綜合指標(biāo)已被廣泛采用，但是它測定所需歷時(shí)長(一般用5日計(jì)為BOD5)，不能及時(shí)迅速地反映生物處理構(gòu)筑物的運(yùn)行情況，測定條件又要求嚴(yán)格，且易受到水中毒物、營養(yǎng)條件以及菌種的干擾，因此不易操作分析。近年來，諸多環(huán)境學(xué)工作者在快速測定BOD方面做了許多工作。如以30℃BOD代替BOD5[1]，用固定化微生物傳感器測定BOD[2]等；另一方面試圖尋求廢水中BOD5與COD之間的相互關(guān)系[3]～[5]]，以期能根據(jù)測得的COD值和其相關(guān)方程預(yù)報(bào)出BOD5的值。本文擬從BOD與COD構(gòu)成和降解動(dòng)力學(xué)出發(fā)，對BOD與COD的關(guān)系進(jìn)行分析，以求得城市污水BOD5與COD的關(guān)系模型。2

BOD、COD特點(diǎn)的分析2.1COD組成分析在大多數(shù)情況下，污水中許多能被重鉻酸鉀氧化的有機(jī)化合物，不一定能被生物化學(xué)作用氧化，某些無機(jī)離子如硫化物、硫代硫酸鹽、亞硫酸鹽、亞鐵離子等可被重鉻酸鉀氧化，卻不能被BOD實(shí)驗(yàn)測定出含量來。因化COD值主要包括兩部分；即不能被微生物降解的物質(zhì)(CODNB)和能被微生物降解的有機(jī)物質(zhì)(CODB)，表示成關(guān)系式為:COD=CODB十CODNB

(1)2.2CODNB與COD分析以往對BOD5和COD相關(guān)性的研討中，大多是假設(shè)COD中的CODNB為常數(shù)。這一假設(shè)顯然不符合實(shí)際，從普遍意義上講CODNB不可能是常數(shù)，而是一個(gè)時(shí)間序列的隨機(jī)變量。對于同一種廢水、在同一斷面取樣，取樣的時(shí)刻、取樣時(shí)的外部條件、測定中的誤差以及測試反應(yīng)進(jìn)行的程度等會使COD值具有隨機(jī)性，從而使CODNB也具有隨機(jī)特性，但并不意味著兩個(gè)值完全不具有確定性。如前述，CODNB無非是由兩類物質(zhì)造成，即不可被生物降解的有機(jī)物和不能被生物所利用的還原性無機(jī)鹽。就工業(yè)污水而言，如果生產(chǎn)工藝流程固定，生產(chǎn)的產(chǎn)品、原料和生產(chǎn)條件相同，那么污水中COD的相對組成應(yīng)該是穩(wěn)定的，即CODNB/COD的比值應(yīng)保持不變。對于某一地區(qū)的生活污水而言，由于生活習(xí)慣、生活條件、食物結(jié)構(gòu)變化不大或基本相同，那么排出的生活污水中的各種有機(jī)和無機(jī)物的相對組成應(yīng)該是穩(wěn)定的，即是CODNB/COD的比值也應(yīng)保持為常數(shù)。按照這一原則，假定:CODNB=kCOD

(2)2.3BOD與COD的分析BOD與COD的關(guān)系，可根據(jù)微生物對有機(jī)物降解生物化學(xué)過程加以分析，如圖1。作為微生物營養(yǎng)基質(zhì)、可被微生物降解的有機(jī)物(COD)，一部分通過微生物的呼吸代謝(異化作用)被氧化分解為無機(jī)物；另一部分通過合成代謝(同化作用)成為細(xì)胞物質(zhì)，即表現(xiàn)為合成細(xì)菌體Ma，而Ma一部分通過內(nèi)源呼吸而無機(jī)化，另一部分則表現(xiàn)為菌體的增殖。因此實(shí)際上BODU≠CODB，而應(yīng)圖1

有機(jī)物降解模式BODU=A·CODB+BC·CODB=(A+BC)·CODB

(3)式中BODU——總生化需氧量CODB——可被微生物降解的化學(xué)需氧量A——呼吸代謝氧化有機(jī)物的比例系數(shù)顫B昌——顯合成代謝氧化吃有機(jī)物的比例長系數(shù)搞C攀——運(yùn)內(nèi)源呼吸氧化澆細(xì)胞物質(zhì)的比項(xiàng)例系數(shù)障3

COD綿與話BOD寬5希的相關(guān)關(guān)系雜3.1感相關(guān)方程持有實(shí)驗(yàn)研缸究表明，城市性污水基質(zhì)的降熱解過程可用一恭級動(dòng)力學(xué)模式坡來描述，亦即凱有聲:哪dC衛(wèi)=-K技C左·C齡(桌4)煩dt定dL鈴=-K禁L牌·L傭(暗5)躍dt援式中京模C柏—朋—術(shù)COD先B踩的濃度迎L抬—旗—墊BOD棋的濃度t——時(shí)間花在只要滿足有凳氧條件、有機(jī)稈物質(zhì)參與生化拴反應(yīng)這一概念喉下，反應(yīng)器內(nèi)齡剩余構(gòu)BOD痰和剩余怎COD目量的降解，應(yīng)琴存在如下關(guān)系賤式票:(6)庸式中砌囑α——媽有機(jī)物在生物過降解時(shí)伴隨的蜘耗氧當(dāng)量系數(shù)咸由式弟(毛6)釀得藏:(7)艷式中罪L(fēng)o首、煌Co洲顛——抹生化反應(yīng)開始病時(shí)微COD盟B察與渾BOD脾的濃度剛因此有，親在反應(yīng)進(jìn)行得另很徹底時(shí)儉:(8)嶄又因舌(捕9)壁由式魯(鹽1)皂和鐮(杠2)挑得堂:

(10)壁將式耐(震9)瞎、每(陸10)婦代入式寬(明8)奇得婦:廢即共

(1自1)令則得：(12)柱表病1

COD吧與府BOD取5沾測定值武序號獻(xiàn)COD返BOD字5支序號毀COD扛BOD哪5萄1戀627.6拳360秘7紗370.9槽180兔2太555.5悟340轎8慮504.0零290巧3護(hù)238.1睬125瞧9惰383.0密210夏4桃437.8輸280訊10輩372.4三200掃5驟300.0健180無11牛324.0欲162碎6曾457.0事280凱

舍

恥

撿圖愁2

COD到與渴BOD扯5質(zhì)的回歸關(guān)系宣表論1裁為重慶市某污杯水干管總排放答口處的實(shí)測資揀料。采用最小氧二乘法對上述聰數(shù)據(jù)進(jìn)行線性妙回歸，得回歸往直線方程為嬸:索BOD據(jù)5捕=0.57西COD

時(shí)伶理

(1零3)手回歸直線阻如圖橋2驟所示。廣3.2桌直線回歸方程灘的檢驗(yàn)事在求得回南歸直線方程后鞭，其規(guī)律性強(qiáng)廉不強(qiáng)以及能否綠利用它來根據(jù)團(tuán)COD粉的測定值預(yù)報(bào)噸BOD攻5的值捆?煉是這類回歸經(jīng)裂驗(yàn)方程實(shí)用性抄好壞的關(guān)鍵。拿因此，必須通輝過對回歸直線叔方程進(jìn)行假設(shè)讀檢驗(yàn)，即檢驗(yàn)搞線性回歸模型丈是否成立，而遞最終歸結(jié)為回置歸系數(shù)的檢驗(yàn)扁。根據(jù)數(shù)理統(tǒng)航計(jì)知，檢驗(yàn)線聯(lián)性回歸的方法山是獄:蹈給定顯著水平峰α圖，計(jì)算得瘦:膚柴虎

(14炕)湖的數(shù)值，艷若響|T嶺|敏≥方t他α測/2掩(n-2)惑館則認(rèn)為線性回某歸顯著。球式中敞T資——蠅統(tǒng)計(jì)變量扔——加回歸系數(shù)的無脾偏估計(jì)值固Xi嶼勇——撓自變量實(shí)測值園——販自變量算術(shù)平臥均值海δ噸*恢代——漿方差的無偏估鋸計(jì)值替t搏α家/2瘋(n-2幫)禿——派自由度為窩(予n-2)灘的療t但分布窩n青——電子樣容量留此處，取勤α懷=1%愉，經(jīng)計(jì)算湊T=4.94著31旅，查表捆t截豆α裝/2愛(9)=3詢.2498扶[6]沈因?yàn)橐?guī)T>t墊使α層/2(9)善，所以線性回遷歸顯著。悶BOD快5跡與散COD防兩者線性相關(guān)財(cái)性很好。葡研究廢水土BOD豪與李COD酒的相關(guān)性并建駝立回歸方程的嚴(yán)目的之一，是演利用易測的背COD餅指標(biāo)來預(yù)報(bào)廢收水的淋BOD肌5炸。如表不2瓦所示城市污水務(wù)BOD卻5潮的實(shí)測值與預(yù)扮報(bào)值的比較中夜可以看出，預(yù)勒報(bào)的最大絕對喚誤差為繭-31.41匯mg/L稈，最大相對誤蹤差為豐-17.5%環(huán)；平均絕對誤春差為胳0.17mg沫/L欠，平均相對誤何差為較-3.7%訴。因此可以認(rèn)煌為預(yù)報(bào)的精度蠟較高。銷表紐2

鞠城市污水惡BOD籌5余實(shí)測值與預(yù)測江值比較供序號爽實(shí)測值絡(luò)(避mg/l)紅預(yù)測值殖(木mg/l)變絕對誤差畝(義mg/l)燥相對誤差他(站%)級1駕360刪357.73初2.27濫0.6嗚2檔340謠316.64瓶23.36看6.9擔(dān)3抬125垂135.72翼-10.72瘦-8.6猜4越280首249.55常30.45褲10.9證5秘180搖171.0論9.0醬5.0結(jié)6申280辟260.49葬19.51斜7.0湊7到180炮211.41少-31.41溫17.5社8烈290洋297.28赴2.72召0.9跌9鹿210臉218.31種-8.31助-4.0和10悔200遺212.27龜-12.27沙-6.1獄11碰162慢184.68嗚22.68梯-14.0夏平均哲

申

炕0.17臥-3.74討論農(nóng)4.1點(diǎn)耗氧當(dāng)量系數(shù)憲a應(yīng)的意義賴由式禽(沾3)腰和式可(挺7)幣有奪:(15)著式牛(傭15)啟說明，耗氧當(dāng)謙量系數(shù)范α能是呼吸代謝、鋤合成代謝和內(nèi)香源呼吸代謝的遠(yuǎn)綜合指標(biāo)，是棚隨生化反應(yīng)進(jìn)務(wù)程歷時(shí)變化的齊一個(gè)過程變量淚，它與鐮BOD永和奸COD雷B茫的反應(yīng)速度常柿數(shù)有關(guān)，表達(dá)啞了辯BOD衰與錘COD穿之間的關(guān)系，竟具有普遍意義羽，不同于以往止研究中關(guān)于柱BOD集與公COD光的簡單常數(shù)比啄例關(guān)系。而系綿數(shù)鎖A扛、楊B西、洋C陶是一種描述物曬質(zhì)比例關(guān)系的魯狀態(tài)量，因此彈a亡把過程量和狀漆態(tài)量聯(lián)系了起已來。僅當(dāng)殃BOD繡和稻COD冬B鏟的反應(yīng)速度常癢數(shù)相等功(潑K園L語=K乓C段)陜時(shí)或者反應(yīng)歷爬時(shí)足夠長時(shí)，與它才在數(shù)值上卵等于呼吸代謝胳氧化比例系數(shù)員加上合成代謝抖氧化比例系數(shù)偏與內(nèi)源呼吸比對例系數(shù)乘積的瓶和，并且對于只同一種污水才醋可能是常數(shù)。遠(yuǎn)也就是說不同截污水具有不同晌的疤BOD鑒與償COD差比例關(guān)系，是敞由于所含有機(jī)依物的性質(zhì)和數(shù)潮量不同，以及孕反應(yīng)器內(nèi)微生弄物生長狀況、雞生化反應(yīng)過程生和微生物生態(tài)巧系統(tǒng)的不同而肝產(chǎn)生的。涼4.2數(shù)關(guān)于最大掠BOD鍛5野/COD咬的值猛由前面分昨析知籮:(16)(17)鼠由此可見，做BOD隱5脾/COD陽的值直接與缺BOD億的降解速率常貍數(shù)激(而K輕L允)潤有關(guān)，也與脆A貼、菠B腫、呼C渾代謝常數(shù)有關(guān)植。這些系數(shù)可珍以通過平行的卻間歇式生化培愧養(yǎng)實(shí)驗(yàn)來確定賊，在匪20贏℃捎下連續(xù)培養(yǎng)隔20d珠以上，逐日測外定其同一份培滔養(yǎng)液的畫COD嘉和列BOD巖并分析培養(yǎng)液色的組份，回歸遼有機(jī)物降解過洋程線確定枯K符L道和比例系數(shù)豬A途、甚B遮、撲C覽值。對于城市阻污水，一般認(rèn)問為煉A=1/3謊、驟B=2/3旱、監(jiān)C=0.8候[7]吵，在痰20督℃固時(shí)浩K抱L寒=0.23咐則鉆BOD桐5盲/COD芝的最大值為掃0.593遮，本試驗(yàn)測得調(diào)的抗BOD邁5叔/COD葛最大值為往0.639訂，兩個(gè)值相當(dāng)冒接近。5結(jié)論秤①招BOD俘與嘩COD廊B松普遍講是不相德等的，它們之浸間的關(guān)系依賴們于污水的組成滾、微生物的反掘應(yīng)及生態(tài)系統(tǒng)哈。席②令在假設(shè)反應(yīng)進(jìn)題行得很徹底的喪條件下，得寺BOD登5混與紫COD僵的關(guān)系式惰BOD端5糾=K·CO塔D歇，同時(shí)對某城騙市污水的實(shí)測響資料得康BOD蘿5詢=0.57C帆OD樂，通過模型檢次驗(yàn)證明了上述月關(guān)系有相當(dāng)?shù)母F合理性和準(zhǔn)確鬧性。述③晉討論了城市污閥水畢BOD給5各/COD糧的最大值，得嗎最大經(jīng)典理論獵值為餡0.593鄰。6參考文獻(xiàn)三1.網(wǎng)丁淑芹、閻立不榮，《環(huán)境科枕技》陪No3市，參1989稼。枕2.K.予Riedel選,etal思"Amicr屠obial蘿Sensor援forB俗OD",Wa友t.Res.恰Vol.2攔4,No7太,1990.愉跟3.柴顧其祥，渾“助某些純有機(jī)化痕合物的生化需沈氧量和化學(xué)需純氧量富”宮，《給水排水菌》誕No1痛，語1978暴。瞞