COD (Chemical Oxygen Demand) là chỉ số thể hiện lượng oxy cần thiết để oxy hóa hoàn toàn các chất hữu cơ và vô cơ trong nước thải. Đây là một thông số quan trọng trong việc đánh giá mức độ ô nhiễm của nước thải, đặc biệt là trong các hệ thống xử lý nước thải sinh hoạt và công nghiệp. Bài viết này sẽ chia sẻ ý nghĩa và cách xác định chi tiết chỉ số COD trong xử lý nước thải nhằm đảm bảo cho hệ thống xử lý hoạt động hiệu quả, an toàn và đảm bảo đúng yêu cầu nước thải đạt chuẩn đầu ra.
Hàm lượng COD trong nước thải sinh hoạt là gì?
COD trong nước thải là một chỉ số quan trọng phản ánh mức độ ô nhiễm hữu cơ, nếu vượt mức cho phép sẽ gây hại cho môi trường và ảnh hưởng trực tiếp đến sức khỏe con người.
COD càng cao chứng tỏ nước thải sinh hoạt càng bị ô nhiễm. Số liệu thống kê tại Việt Nam vài năm gần đây cho thấy COD luôn có xu hướng gia tăng mạnh mẽ, Ước tính mỗi ngày mỗi người thải ra trung bình khoảng 80 lít nước thải bởi các hoạt động vệ sinh thường nhật, giặt giũ…
Chỉ số COD là một trong những thông số quan trọng giúp đánh giá mức độ ô nhiễm nước thải, mang lại các ý nghĩa sau:
- Đánh giá mức độ ô nhiễm chất hữu cơ: Giá trị COD cao cho thấy nước thải chứa nhiều chất hữu cơ, làm tăng nguy cơ ô nhiễm môi trường.
- Xác định hiệu quả của hệ thống xử lý nước thải: Sự giảm COD sau quá trình xử lý phản ánh khả năng loại bỏ chất hữu cơ của hệ thống.
- Đảm bảo tuân thủ quy định môi trường: Việc kiểm soát COD giúp đáp ứng các tiêu chuẩn môi trường, giảm nguy cơ gây hại cho môi trường tự nhiên.
- Bảo vệ sức khỏe và hệ sinh thái: Duy trì chỉ số COD ở mức an toàn góp phần bảo vệ nguồn nước, giữ gìn sự cân bằng sinh thái và sức khỏe cộng đồng.
- Hỗ trợ quản lý tài nguyên nước: Đo lường và kiểm soát COD là công cụ hữu ích trong việc quản lý, sử dụng hiệu quả và bảo vệ tài nguyên nước.
Cách xác định chỉ số COD trong nước thải
Trước đây, Kali Pemanganat (thuốc tím, KMnO4) thường được sử dụng để xác định chỉ số COD (nhu cầu oxy hóa học) trong nước thải. Phương pháp này dựa trên khả năng oxy hóa các chất hữu cơ trong nước thải khi ở môi trường axit và nhiệt độ khoảng 100°C.
Tuy nhiên, hiện nay phương pháp này ít phổ biến hơn do hiệu quả không đạt yêu cầu như mong đợi. Thay vào đó, Kali Dicromat (K2Cr2O7) được sử dụng rộng rãi hơn nhờ hiệu quả vượt trội. Quá trình xác định COD bằng Kali Dicromat thực hiện trong môi trường axit, ở nhiệt độ cao hơn 100°C, và đo lượng oxy tiêu thụ tương đương. Vì đây là điều kiện oxy hóa mạnh, phép đo COD không phân biệt được rõ ràng giữa các chất hữu cơ bền vững sinh học và các chất dễ phân hủy sinh học. Tuy nhiên, phương pháp này vẫn được ưa chuộng vì hiệu quả phân hủy toàn diện các chất hữu cơ, chỉ mất khoảng 3 giờ để hoàn thành và cho ra kết quả chính xác.
Phản ứng tổng quát khi sử dụng Kali Dicromat làm chất oxy hóa có thể được biểu diễn như sau (dạng chưa cân bằng):
Chất hữu cơ (CaHbOc) + Cr207-2 + H+ à Cr+3 + CO2 + H2O
Phân tích COD thường được áp dụng để đánh giá lượng chất hữu cơ trong nước thải, đặc biệt là nước thải công nghiệp và đô thị, những nơi chứa các chất gây hại cho sinh vật. Chỉ số COD thường cao hơn chỉ số BOD (nhu cầu oxy sinh hóa) vì nhiều hợp chất bị oxy hóa bằng phương pháp hóa học nhưng không bị phân hủy sinh học.
Theo quan điểm hóa học, chất hữu cơ trong nước thải sinh hoạt có thể được biểu diễn bằng công thức C7H11NO3. Nếu các chất hữu cơ này bị oxy hóa hoàn toàn thành CO2, H2O và NO3, lượng oxy tiêu thụ có thể tính toán theo phương trình:
C7H11NO3 + 9O2 à 7CO2 + 5/2H2O + NO3
Để oxy hóa hoàn toàn 1g chất hữu cơ, cần khoảng 2g oxy, nghĩa là 1g chất hữu cơ tương ứng với 2g oxy.
Trong nước thải sinh hoạt, chỉ số BOD20 thường chiếm khoảng 86% COD. Trong khi đó, đối với nước thải công nghiệp, tỷ lệ này thay đổi tùy thuộc vào loại chất bẩn hữu cơ và ngành công nghiệp cụ thể. Ví dụ, trong nước thải ngành công nghiệp hóa chất, chỉ số BOD20 chỉ đạt khoảng 20% COD.
Vì vậy, khi thiết kế các hệ thống xử lý nước thải công nghiệp hoặc hỗn hợp giữa nước thải sinh hoạt và công nghiệp, việc xác định cả BOD20 và COD là điều cần thiết.
Xem thêm: Chỉ số BOB là gì? Ý nghĩa chỉ số bod trong xử lý nước thải
Biện pháp xử lý COD trong nước thải
Hiện nay, có nhiều phương pháp hiện đại để xử lý COD trong nước thải, mỗi phương pháp đều có những ưu nhược điểm riêng biệt. Một số phương pháp phổ biến có thể kể đến như:
- Sử dụng hóa chất oxy hóa mạnh: Áp dụng các chất oxy hóa như Hydrogen Peroxide, Ozone, hoặc Clo để phá vỡ cấu trúc của các chất hữu cơ gây ô nhiễm.
- Phản ứng keo tụ – tạo bông: Dùng hóa chất keo tụ như PAC, phèn nhôm, hoặc phèn sắt để hình thành các hạt bông lớn, giúp loại bỏ các chất ô nhiễm thông qua quá trình lắng.
- Phản ứng Fenton: Dựa trên sự kết hợp giữa hydro peroxit và sắt (III) Sunfat để tạo ra gốc tự do hydroxyl. Gốc này có khả năng phân hủy mạnh mẽ các hợp chất hữu cơ khó xử lý.
- Lọc và hấp phụ bằng than hoạt tính: Phương pháp này thường được áp dụng ở giai đoạn cuối hoặc ngay sau bước xử lý sơ bộ, giúp loại bỏ các chất hữu cơ còn sót lại.
- Các phương pháp xử lý sinh học: Bao gồm xử lý hiếu khí và kỵ khí, sử dụng vi sinh vật để phân hủy chất hữu cơ trong nước thải.
Trong số các phương pháp trên, xử lý sinh học được đánh giá cao nhất vì khả năng xử lý hiệu quả và thân thiện với môi trường, đặc biệt khi áp dụng cho các loại nước thải chứa hàm lượng chất hữu cơ cao.
Kết luận
Chỉ số COD không chỉ là công cụ kỹ thuật trong kiểm tra chất lượng nước thải mà còn mang ý nghĩa chiến lược trong việc bảo vệ môi trường và phát triển bền vững. Việc giám sát và quản lý COD chặt chẽ là yếu tố then chốt để giảm thiểu tác động tiêu cực của nước thải lên môi trường và hệ sinh thái.