TOD, TOC, COD, BOD : คํานิยามทางเทคนิคและความแตกต่างในการประยุกต์ใช้ทางวิศวกรรมของตัวชี้วัดคุณภาพน้ําที่ครอบคลุมสี่ตัว

TOD, TOC, COD, BOD : คํานิยามทางเทคนิคและความแตกต่างในการประยุกต์ใช้ทางวิศวกรรมของตัวชี้วัดคุณภาพน้ําที่ครอบคลุมสี่ตัว

ในโครงการบําบัดน้ําเสียอุตสาหกรรม การตรวจสอบสิ่งแวดล้อม และการบูรณาการระบบบําบัดน้ํา การเลือกตัวชี้วัดปริมาณอินทรีย์คุณภาพน้ําที่เหมาะสมเป็นรากฐานของการออกแบบกระบวนการและการเลือกอุปกรณ์ TOD, TOC, CODและ BODถูกใช้เพื่อระบุปริมาณอินทรียวัตถุทั้งหมดในน้ํา แต่มีความแตกต่างอย่างชัดเจนในหลักการวัด ช่วงตัวเลข และทิศทางทางวิศวกรรม

สําหรับผู้รวมระบบ ผู้ให้บริการโซลูชัน IoTและผู้รับเหมาวิศวกรรม การเข้าใจขอบเขตทางเทคนิคของตัวชี้วัดทั้งสี่นี้ช่วยให้ตัดสินใจได้อย่างแม่นยําในการเริ่มใช้งานโครงการ การเลือกอุปกรณ์ตรวจสอบออนไลน์ และการควบคุมกระบวนการชีวเคมี

1. คํานิยามและหลักการวัดของตัวชี้วัดทั้งสี่

1.1 ความต้องการออกซิเจนรวม (TOD)

ความต้องการออกซิเจนรวมหมายถึงปริมาณออกซิเจนที่บริโภคเมื่อสารรีดิวซ์ในตัวอย่างน้ํา (ส่วนใหญ่เป็นคาร์บอน ไฮโดรเจน ออกซิเจน ไนโตรเจน ฟอสฟอรัส และกํามะถันในอินทรียวัตถุ) ถูกออกซิไดซ์อย่างสมบูรณ์เป็น CO₂, H₂O, NOₓ และ SO₂ ภายใต้สภาวะการเผาไหม้ด้วยตัวเร่งปฏิกิริยาที่อุณหภูมิสูง (mg/L)

เงื่อนไขการวัด: อุณหภูมิสูง 900°C, ตัวเร่งปฏิกิริยาแพลทินัม, เวลาการเผาไหม้ประมาณ 3 นาที ค่า TOD ใกล้เคียงกับความต้องการออกซิเจนในทางทฤษฎี และสามารถใช้ประเมินความต้องการออกซิเจนออกซิเดชันทั้งหมดของสารอินทรีย์เกือบทั้งหมดในตัวอย่างน้ําได้อย่างรวดเร็ว

1.2 คาร์บอนอินทรีย์รวม (TOC)

คาร์บอนอินทรีย์รวมเป็นตัวชี้วัดที่แสดงปริมาณอินทรีย์ทั้งหมดในน้ําเป็นปริมาณคาร์บอน (mg/L (C) โดยตรง

หลักการวัด: ตัวอย่างน้ําจะถูกเผาที่อุณหภูมิ 900°C ด้วยตัวเร่งปฏิกิริยาแพลทินัม และจะวัดและแปลงปริมาณคาร์บอนที่เพิ่มขึ้นเป็นคาร์บอนรวม TOC ไม่เกี่ยวข้องกับการแปลงการใช้ออกซิเจน ดังนั้นจึงเป็นการระบุลักษณะอินทรียวัตถุทั้งหมดโดยตรงมากกว่า BODหรือ CODปริมาณน้ําเสียในน้ําเสียของเทศบาลโดยทั่วไปอยู่ที่ประมาณ 200 มก./ลิตร และหลังการบําบัดชีวเคมีขั้นที่สองมักจะต่ํากว่า 50 มก./ลิตร

1.3 ความต้องการออกซิเจนทางเคมี (COD)

ความต้องการออกซิเจนเคมีหมายถึงออกซิเจนเทียบเท่าที่สอดคล้องกับสารออกซิไดซ์ที่บริโภคเมื่อสารออกซิแดนซ์ที่มีฤทธิ์แรง (โดยปกติคือโพแทสเซียมไดโครเมต) ออกซิไดซ์สารอินทรีย์และสารอนินทรีย์รีดิวซ์บางชนิดในน้ําภายใต้เงื่อนไขเฉพาะ ในหน่วย mg/L

เมื่อใช้โพแทสเซียมไดโครเมต จะเรียกว่า COD _{ซีอาร์}โดยมีอัตราการออกซิเดชัน 90%–95% เมื่อใช้โพแทสเซียมเปอร์แมงกาเนต จะเรียกว่า COD _อืม (ดัชนีเปอร์แมงกาเนต) ซึ่งมีความสามารถในการออกซิเดชันอ่อนกว่าและส่วนใหญ่ใช้สําหรับการประเมินน้ําผิวดินหรือน้ําดื่ม COD _{ซีอาร์} ส่วนใหญ่ใช้เป็นตัวชี้วัดควบคุมแบบดั้งเดิมสําหรับน้ําเสียอุตสาหกรรมและการบําบัดน้ําเสีย

1.4 ความต้องการออกซิเจนทางชีวเคมี (BOD)

ความต้องการออกซิเจนทางชีวเคมี หมายถึงปริมาณออกซิเจนละลายที่จุลินทรีย์ที่ใช้ในการย่อยสลายอินทรียวัตถุในน้ําภายใต้สภาวะออกซิเจน 20°C สะท้อนถึงความเข้มข้นของอินทรียวัตถุที่ย่อยสลายได้ BOD ₅ (ความต้องการออกซิเจนทางชีวเคมี 5 วัน) มักใช้เป็นตัวชี้วัดทางวิศวกรรม ในหน่วย mg/L

The BOD ₅ รอบการวัดคือ 5 วัน และไม่สามารถใช้สําหรับการควบคุมกระบวนการแบบเรียลไทม์ได้ แต่ยังคงเป็นพารามิเตอร์หลักในการประเมินความสามารถในการย่อยสลายทางชีวภาพของน้ําเสีย

2. ความสัมพันธ์เชิงตัวเลขและความสําคัญทางวิศวกรรมของตัวชี้วัดทั้งสี่

สําหรับตัวอย่างน้ําเดียวกัน ค่าที่วัดได้ของตัวชี้วัดทั้งสี่มักไม่เท่ากัน ลําดับตามค่าตัวเลขคือ:

TOD > COD _{ซีอาร์} > BOD ₅ สารบัญ>

เหตุผลหลัก:

• TOD รวมการบริโภคออกซิเจนออกซิเดชันของสารรีดิวซ์ทั้งหมด (รวมถึงกํามะถัน ฟอสฟอรัส ไนโตรเจน ฯลฯ) เพื่อให้ได้ค่าสูงสุด

• COD _{ซีอาร์} สามารถออกซิไดซ์สารอินทรีย์ได้ 90%–95% แต่บางสารสายยาวหรือสารอะโรเมติกบางชนิดยังไม่ออกซิไดซ์อย่างสมบูรณ์

• BOD ₅ แสดงเฉพาะส่วนที่จุลินทรีย์ย่อยสลายได้ภายใน 5 วัน โดยปกติคิดเป็น 30%–80% ของ COD _{ซีอาร์}.

• TOC แสดงเฉพาะปริมาณคาร์บอนและไม่รวมน้ําหนักการวัดของธาตุออกซิเจน ส่งผลให้ได้ค่าที่ต่ําที่สุด

อัตราส่วนอ้างอิงทางวิศวกรรม (แปรผันตามลักษณะของน้ําเสีย):

• BOD ₅ / TOD: 0.1–0.6

• COD _{ซีอาร์} / TOD: 0.5–0.9

• BOD ₅ / COD _{ซีอาร์}: >0.3 หมายถึงการย่อยสลายทางชีวภาพที่ดี; <0.2 หมายถึงไม่แนะนําให้ใช้การบําบัดทางชีวภาพโดยตรง

3. การเปรียบเทียบพารามิเตอร์ทางเทคนิค

4. ตรรกะการคัดเลือกในงานวิศวกรรม

สถานการณ์การตรวจสอบออนไลน์
TOD และ TOC มีเวลาตอบสนองในการวัดสั้น (3–5 นาที) และเหมาะสําหรับการตรวจสอบแบบเรียลไทม์ TOD ใกล้เคียงกับความต้องการออกซิเจนในทางทฤษฎีมากกว่า ในขณะที่ TOC ไม่ได้รับผลกระทบจากการเปลี่ยนแปลงเทียบเท่าออกซิเจน เมื่อกําหนดค่าเครื่องวิเคราะห์คุณภาพน้ําออนไลน์ ผู้รวมระบบควรให้ความสําคัญกับเซ็นเซอร์ TOD หรือ TOC หากกระบวนการต้องการการสะท้อนการเปลี่ยนแปลงของโหลดอินทรีย์อย่างรวดเร็ว

สถานการณ์การควบคุมกระบวนการ
โรงบําบัดน้ําเสียโดยทั่วไปใช้ COD _{ซีอาร์} เป็นตัวชี้วัดควบคุมรายวัน รอบการวัดสามารถควบคุมได้ภายใน 4 ชั่วโมง เพื่อตอบสนองความต้องการของการปรับกระบวนการในวันเดียวกัน สําหรับโรงบําบัดน้ําเสียเทศบาลที่ดําเนินงานอย่างมั่นคง มีแบบจําลองความสัมพันธ์ทางสถิติระหว่าง COD _{ซีอาร์} และ BOD ₅ สามารถกําหนดเพื่อประมาณการ BODน้ําเสีย ₅.

สถานการณ์การตัดสินการย่อยสลายทางชีวภาพ
ในการประเมินเบื้องต้นของโครงการน้ําเสียอุตสาหกรรม BOD ₅ ต้องถูกวัดและ BOD ₅/ COD _{ซีอาร์} คํานวณอัตราส่วนแล้ว เมื่ออัตราส่วนนี้ต่ํากว่า 0.2 ควรพิจารณาการออกซิเดชันขั้นสูง การไฮโดรไลซิส การบําบัดก่อนการทําให้เป็นกรด หรือเส้นทางฟิสิกส์เคมี

สถานการณ์การควบคุมน้ําผิวดินและการปล่อยน้ํา
มาตรฐานคุณภาพสิ่งแวดล้อมน้ําผิวดินส่วนใหญ่ใช้ COD _อืม, BOD ₅, และสารบัญ มาตรฐานการปล่อยประจุ (เช่น GB 8978-1996) ใช้ COD _{ซีอาร์} และ BOD ₅ ในฐานะตัวชี้วัดที่จําเป็น

คําถามที่พบบ่อย

Q1. อะไรใกล้เคียงกับความต้องการออกซิเจนในทางทฤษฎีมากกว่า ระหว่าง TOD หรือ COD?

TOD เนื่องจาก TOD ออกซิไดซ์สารรีดิวซ์ทั้งหมด เช่น กํามะถัน ฟอสฟอรัส และไนโตรเจน ที่อุณหภูมิ 900°C ขณะที่ COD _{ซีอาร์} ถูกจํากัดด้วยความสามารถในการออกซิเดชัน โดยมีอัตราการเกิดออกซิเดชันประมาณ 90%–95%

Q2. ทําไมตัวอย่างน้ําเดียวกันถึงมีค่า TOC ต่ําสุด?

TOC แสดงเพียงความเข้มข้นของมวลธาตุคาร์บอน ในขณะที่ TOD และ CODแทนมวลของออกซิเจนที่ต้องการในกระบวนการออกซิเดชัน ธาตุเช่นไฮโดรเจนและกํามะถันในสารอินทรีย์ก็ใช้ออกซิเจนเช่นกัน แต่ไม่ได้มีส่วนช่วยในค่า TOC

Q3. BOD ₅ การวัดใช้เวลานานเกินไป — สามารถแทนที่ด้วย CODได้หรือไม่?

ในน้ําเสียเฉพาะที่มีความสัมพันธ์ที่มั่นคง CODสามารถใช้ประมาณการ BOD ₅แต่ไม่สามารถทดแทนได้อย่างสมบูรณ์ การตัดสินใจเรื่องการย่อยสลายทางชีวภาพและการประเมินผลกระทบของกระบวนการทางชีวภาพยังคงต้องการการ BODโดยตรง ₅ การวัด

Q4. ทําไมโรงบําบัดน้ําเสียจึงใช้ CODแทน TOD ในการดําเนินงานประจําวัน?

อุปกรณ์วัด CODมีจําหน่ายอย่างแพร่หลาย ต้นทุนสารตั้งต้นต่ํา และขั้นตอนการทํางานมีความสมบูรณ์ TOD ต้องการเครื่องวิเคราะห์การเผาไหม้ที่อุณหภูมิสูงโดยเฉพาะ ซึ่งมีต้นทุนการซื้อและบํารุงรักษาสูงกว่า ทําให้เหมาะสมกับสถานการณ์การตรวจสอบแบบรวดเร็วออนไลน์มากขึ้น

Q5. เกณฑ์ขั้นต่ําในการตัดสินความสามารถในการย่อยสลายทางชีวภาพของน้ําเสียอุตสาหกรรมคืออะไร?

BOD ₅/ COD _{ซีอาร์} > 0.3: เหมาะสําหรับการบําบัดทางชีวภาพ; 0.2–0.3: ต้องการการเตรียมก่อนเพื่อปรับปรุงการย่อยสลายทางชีวภาพ; < 0.2: ไม่แนะนํากระบวนการชีวเคมีแบบดั้งเดิม

Q6. ความแตกต่างหลักระหว่างเครื่องวิเคราะห์ออนไลน์ TOD และ TOC คืออะไร?

TOD วัดการใช้ออกซิเจน ขณะที่ TOC วัดปริมาณคาร์บอนที่แปลงจากคาร์บอนไดออกไซด์ เครื่องมือ TOD ตอบสนองต่ออินทรียวัตถุที่มีซัลเฟอร์ ฟอสฟอรัส และไนโตรเจนได้อย่างสมบูรณ์ยิ่งขึ้น ขณะที่เครื่องมือ TOC สะท้อนอินทรียวัตถุทั้งหมดได้โดยตรงโดยไม่ได้รับผลกระทบจากประสิทธิภาพของอนุมูลอิสระ

Q7. ในสถานการณ์ใดบ้างที่ดัชนีเปอร์แมงกาเนต COD _อืม ยังใช้อยู่ไหม?

มันถูกใช้ในการตรวจสอบน้ําดื่ม น้ําผิวดิน และน้ําทะเล เนื่องจากแหล่งน้ําเหล่านี้มีความเข้มข้นอินทรีย์ต่ํา วิธีโพแทสเซียมไดโครเมตมีขีดจํากัดการตรวจจับไม่เพียงพอ และโพแทสเซียมเปอร์แมงกาเนตมีความสม่ําเสมอในการตอบสนองต่อฮิวมัสและอินทรียวัตถุอื่น ๆ ในแหล่งน้ําธรรมชาติ

Q8. เมื่อจัดซื้ออุปกรณ์ตรวจสอบคุณภาพน้ํา ผู้บูรณาการระบบควรให้ความสําคัญกับตัวชี้วัดใด?

ขึ้นอยู่กับขั้นตอนของโครงการ: สําหรับการควบคุมข้อมูลย้อนกลับแบบเรียลไทม์ของกระบวนการชีวเคมี ให้เลือกเครื่องวิเคราะห์ออนไลน์ TOD หรือ TOC; สําหรับการตรวจสอบการปฏิบัติตามข้อกําหนดการปล่อย CODและ BOD ₅ ต้องรวมความสามารถในการตรวจจับไว้ด้วย; สําหรับการประเมินความสามารถในการย่อยสลายทางชีวภาพของน้ําเสียอุตสาหกรรม ห้องปฏิบัติการจําเป็นต้อง BOD ₅ เงื่อนไขการวัด

สรุป:

TOD, TOC, CODและ BODสามารถระบุความเข้มข้นของอินทรียวัตถุในน้ําได้จาก 4 มิติที่แตกต่างกัน ได้แก่ ความต้องการออกซิเจนจากการออกซิเดชันสมบูรณ์, ปริมาณคาร์บอนรวม, การบริโภคออกซิเจนจากการออกซิเดชันทางเคมี และการบริโภคออกซิเจนจากการออกซิเดชันทางชีวภาพ TOD และ TOC มีความเร็วในการตอบสนองที่รวดเร็วและเหมาะสําหรับการตรวจสอบออนไลน์และควบคุมกระบวนการ; CODเป็นพารามิเตอร์หลักสําหรับการดําเนินงานประจําวันของการบําบัดน้ําเสีย; BOD ₅ เป็นพื้นฐานที่ไม่สามารถทดแทนได้สําหรับการตัดสินใจเรื่องการย่อยสลายทางชีวภาพ

ในทางปฏิบัติทางวิศวกรรม ตัวชี้วัดเดียวไม่สามารถอธิบายลักษณะของมลพิษอินทรีย์ในน้ําได้อย่างสมบูรณ์ ผู้รวมระบบและผู้รับเหมาวิศวกรรมควรผสมผสานตัวชี้วัดทั้งสี่อย่างอย่างสมเหตุสมผลตามขั้นตอนกระบวนการ ข้อกําหนดทางกฎระเบียบ และต้นทุนอุปกรณ์ และจัดทําแบบจําลองความสัมพันธ์อัตราส่วนสําหรับคุณภาพน้ําเฉพาะ เพื่อเพิ่มประสิทธิภาพการตรวจสอบและความแม่นยําในการควบคุมกระบวนการ

แผ่นข้อมูลเซ็นเซอร์คุณภาพน้ํา

NBL-WQ-CLเซ็นเซอร์คุณภาพน้ําออนไลน์ Sensor.pdf คลอรีนตกค้าง    

NBL-WQ-DOSensor.pdf ออกซิเจนละลายฟลูออเรสเซนซ์ออนไลน์    

NBL-WQ-NHNSensor.pdf น้ําไนโตรเจนแอมโมเนีย    

NBL-WQ-CODCODSensor.pdf คุณภาพน้ําออนไลน์    

NBL-WQ-PHSensor.pdf pHคุณภาพน้ําออนไลน์    

NBL-WQ-ECsensor.pdf การนําไฟฟ้าคุณภาพน้ํา    

NBL-WQ-BOD-4ABODSensor.pdf ออนไลน์    

NBL-WQ-TH-4Ssensor.pdf ความแข็งรวมออนไลน์