ما هو الطلب البيولوجي البيوكيميائي على مياه الصرف الصحي؟ الطلب البيولوجي للأكسجين

يقدم

في مجال معالجة مياه الصرف الصحي وإدارة جودة المياه،    يعد الطلب الكيميائي الحيوي للأكسجين (BOD   )    أحد أهم المعايير لقياس التلوث العضوي. يخبرنا هذا المقياس الرئيسي عن كمية الأكسجين التي تحتاجها الكائنات الحية الدقيقة لتحليل المواد العضوية في الماء. في هذه المقالة الشاملة، سنلقي نظرة متعمقة على ما هو الطلب البيوكيميائي للأكسجين، وكيف يتم قياسه، وأهميته في معالجة مياه الصرف الصحي، والمعايير المعنية.

1. تعريف ومفهوم الطلب البيولوجي البيوكيميائي

1-1. ما هو الطلب البيولوجي البيوكيميائي؟

BOD هو كمية الأكسجين المطلوبة للكائنات الحية الدقيقة الهوائية لتحلل المواد العضوية في الماء أو مياه الصرف الصحي في ظل الظروف المختبرية القياسية. يتم التعبير عن هذه المعلمة بالمليغرام من الأكسجين لكل لتر (ملغ/لتر).

1-2. لماذا يعتبر الطلب البيولوجي البيوكيميائي مهمًا؟

• يشير إلى درجة التلوث العضوي للمياه.

• قياس فعالية أنظمة معالجة مياه الصرف الصحي

• المساعدة في تصميم أنظمة المعالجة البيولوجية.

• التنبؤ بتأثير تصريفات مياه الصرف الصحي على الموارد المائية

1-3. الفرق بين الطلب البيولوجي البيوكيميائي والطلب الكيميائي

يقيس الطلب البيولوجي البيوكيميائي (BOD) المواد العضوية القابلة للتحلل البيولوجي فقط، في حين   يشمل الطلب الكيميائي للأكسجين ( COD    ) جميع المواد العضوية القابلة للأكسدة كيميائيًا. تتراوح نسبة الطلب البيوكيميائي للأكسجين إلى الطلب الكيميائي للأكسجين في مياه الصرف الصحي البلدية عادة بين 0.4 و 0.8.

2. طريقة قياس الطلب البيولوجي البيوكيميائي

2-1. طريقة BOD5 القياسية

الطريقة الأكثر استخدامًا هي قياس الطلب البيولوجي البيوكيميائي لمدة 5 أيام عند 20 درجة مئوية (BOD5). خطوات العمل:

1. أخذ العينات وإعداد التخفيفات المناسبة
2. القياس الأولي للأكسجين المذاب (DO)
3. الحضانة في الظلام لمدة 5 أيام
4. القياس النهائي للأكسجين المذاب
5. حساب الطلب البيولوجي البيوكيميائي باستخدام الصيغة التالية:

الطلب البيولوجي البيوكيميائي (ملغ/لتر) = (الطلب الأولي على الأكسجين المذاب – الطلب النهائي على الأكسجين المذاب) × عامل التخفيف

2-2. طريقة أسرع

• قياس الضغط (قياس التنفس)

• طريقة الاستشعار الكهروكيميائي

• البصريات والقياس الطيفي

23. العوامل المؤثرة على دقة القياس

• درجة حرارة

• الرقم الهيدروجيني

• وجود مواد سامة

• السكان الميكروبيون

• ضوء

3. قيم الطلب البيولوجي البيوكيميائي النموذجية من مصادر مختلفة

3-1. الطلب البيولوجي البيوكيميائي على المسطحات المائية الطبيعية

• مياه الشرب: <1 ملغ/لتر

• مياه النهر النظيفة: 2-3 ملغم/لتر

• مياه البحيرة: 3-5 ملغم/لتر

3-2. الطلب البيولوجي البيوكيميائي لمياه الصرف الصحي المختلفة

• مياه الصرف الصحي المنزلية: 100-300 ملغم/لتر

• مياه الصرف الصحي في المستشفيات: 200-500 ملغم/لتر

• مياه الصرف الصحي لصناعة الأغذية: 1000-10000 ملغم/لتر

• مياه الصرف الكيميائي: ما يصل إلى 30000 ملغم/لتر

4. أهمية الطلب البيولوجي البيوكيميائي في معالجة مياه الصرف الصحي

4-1. تصميم أنظمة التنقية

تلعب قيمة BOD المدخلة دورًا مهمًا في اختيار نوع عملية المعالجة (هوائية، لاهوائية، مشتركة).

4-2. تقييم أداء أنظمة التنقية

يشير الانخفاض في الطلب البيولوجي البيوكيميائي عند المخرج مقارنة بالمدخل إلى كفاءة النظام.

4-3. معايير الانبعاثات

تنص منظمات حماية البيئة على أن الحدود المسموح بها للطلب البيولوجي البيوكيميائي لمياه الصرف الصحي هي:

• التصريف إلى المياه السطحية: عمومًا <30 ملغم/لتر

• التفريغ إلى بئر الامتصاص: <100 ملغ/لتر

• للري: <100 ملغم/لتر

5. طرق تقليل الطلب البيولوجي البيوكيميائي في مياه الصرف الصحي

5-1. الأساليب الفيزيائية

• جمع القمامة

• مستعمرة

• التعويم

5-2. الطرق الكيميائية

• التخثر والتكتل

• الأكسدة الكيميائية

5-3. الأساليب البيولوجية

• الحمأة المنشطة

• مرشح التنقيط

• المفاعل الحيوي الغشائي (MBR)

• نظام النمو اللاصق

6. المشاكل المتعلقة بارتفاع الطلب البيولوجي البيوكيميائي

6-1. التأثير البيئي

• تقليل الأكسجين المذاب في المياه المستقبلة

• موت الحيوانات المائية

• ينتج رائحة كريهة

• انخفاض جودة مياه الشرب للبشر

6-2. تحديات التصفية

• هناك حاجة إلى مزيد من الطاقة

• زيادة إنتاج الحمأة

• يحتاج إلى مساحة أكبر

7. معايير الطلب الأوكسجيني البيولوجي الدولية

7-1. لوائح وكالة حماية البيئة الأمريكية

• الحد الأقصى لـ BOD5 المتدفق إلى المياه السطحية: 30 ملجم/لتر

• الحد الأقصى لمتوسط ​​BOD5 الشهري: 20 ملغم/لتر

7-2. قواعد الاتحاد الأوروبي

• التوجيه 91/271/EEC: الحد الأقصى للتركيز  لمحطات المعالجة الكبيرة هو 25 ملجم/لتر

7-3. المعايير الإيرانية

• حد تصريف المياه السطحية: 30 ملجم/لتر

• حد الانبعاثات المسموح به لشبكات التجميع: 250 ملغم/لتر

8. الابتكار في خفض الطلب البيولوجي البيوكيميائي

8-1. التكنولوجيا الجديدة

• استخدام  الجسيمات النانوية

• النظام الكهروكيميائي

• مفاعل حيوي غشائي

8-2. استخدام الذكاء الاصطناعي

• التنبؤ بالطلب البيولوجي البيولوجي

• تحسين عملية التنقية

8-3. طرق الجمع

• الجمع بين العمليات البيولوجية والكيميائية

• استخدام الطحالب لتقليل الطلب البيولوجي البيوكيميائي

ختاماً

باعتباره أحد أهم معايير جودة المياه والصرف الصحي، يلعب الطلب البيوكيميائي للأكسجين دورًا مهمًا في تصميم وتشغيل ومراقبة أنظمة المعالجة. إن الفهم الصحيح لهذا المفهوم يمكن أن يساعد المهندسين والمتخصصين في مجال البيئة  على تقديم حلول أكثر فعالية لإدارة   تلوث المياه العضوي . ومع تقدم تكنولوجيات المعالجة، يتم تطوير طرق أكثر دقة وسرعة لقياس وتخفيض الطلب البيولوجي البيوكيميائي، مما يبشر بمستقبل مشرق لإدارة موارد المياه المستدامة.

الكلمات المفتاحية:    الطلب البيولوجي البيوكيميائي، الطلب البيولوجي على الأكسجين، معالجة مياه الصرف الصحي، التلوث العضوي، معايير مياه الصرف الصحي، قياس الطلب البيولوجي البيوكيميائي، خفض الطلب البيولوجي البيوكيميائي، جودة المياه