Cập nhật kiến thức xử lý nước thải: COD trong nước thải là gì?

Một trong các chỉ số quan trọng trong quá trình xử lý nước thải chính là COD. Nhiều người chưa hiểu rõ về COD trong nước thải và ý nghĩa của nó trong việc xác định mức độ ô nhiễm nguồn nước. Mời bạn đọc cùng Chế phẩm vi sinh Đức Bình tìm hiểu chi tiết về COD cùng các chỉ số liên quan khác trong lĩnh vực xử lý nước thải.

Các chỉ số quan trọng trong đánh giá chất lượng nước thải

BOD trong nước thải – Nhu cầu oxy sinh hóa

BOD (Biochemical Oxygen Demand) là lượng oxy cần thiết để vi sinh vật phân hủy các chất hữu cơ trong điều kiện tiêu chuẩn về nhiệt độ và thời gian. Chỉ số này cho biết lượng chất hữu cơ có khả năng phân hủy sinh học trong mẫu nước thu thập.

BOD giúp xác định lượng hữu cơ bị phân hủy trong mẫu nước thử

Trong quá trình phân hủy sinh học, vi sinh vật sử dụng oxy hòa tan trong nước. Việc xác định hàm lượng oxy hòa tan cần thiết cho sự phân hủy chất hữu cơ giúp đánh giá tác động của nước thải đến nguồn nước. Nói cách khác, chỉ số BOD cho biết số lượng chất hữu cơ bị oxy hóa bởi vi sinh vật.

COD trong nước thải – Nhu cầu oxy hóa học

COD (Chemical Oxygen Demand) là lượng oxy tối thiểu cần có để phân hủy toàn bộ các hợp chất vô cơ và hữu cơ trong nước thông qua phản ứng hóa học. Khác với BOD chỉ đo lượng oxy để phân hủy chất hữu cơ, COD đo lượng oxy cần thiết để phân hủy mọi hợp chất hóa học trong nước.

COD trong nước thải là gì?

COD đóng vai trò quan trọng trong đánh giá tình trạng ô nhiễm của mọi loại nước (nước thải, nước mặt, nước sinh hoạt) vì nó phản ánh tổng lượng hợp chất hữu cơ hiện diện. Khi hàm lượng COD cao, điều này chứng tỏ nguồn nước chứa nhiều hợp chất hữu cơ gây ô nhiễm.

DO – Chỉ số oxy hòa tan trong nước

DO (Dissolved Oxygen) là lượng oxy hòa tan trong nước cần thiết cho sự sống của sinh vật thủy sinh. DO là kết quả của quá trình hòa tan oxy từ khí quyển hoặc quá trình quang hợp của tảo. Hàm lượng oxy trong nước bị ảnh hưởng bởi nhiều yếu tố như nhiệt độ, áp suất và địa hình. Thông thường, nồng độ DO lý tưởng rơi vào khoảng 8-10 ppm.

Khi nồng độ DO thấp, hàm lượng oxy trong nước giảm, khiến sinh vật thủy sinh suy yếu và chết. Vì vậy, việc theo dõi DO rất quan trọng trong đánh giá ô nhiễm nước và quy trình xử lý nước thải.

Tóm lại, nhu cầu oxy hóa học (COD) và sinh học (BOD) cao sẽ dẫn đến sự suy giảm nồng độ DO, gây hại cho hệ sinh thái thủy sinh. Nước thải hữu cơ, sinh hoạt và hóa chất là những nguyên nhân chính làm tăng các chỉ số BOD và COD.

Phương pháp xác định chỉ số BOD, COD và DO

Mỗi chỉ số có phương pháp xác định riêng, nhưng khi đo các nồng độ này cần lưu ý những điểm sau:

• Đảm bảo nồng độ pH và điều kiện thẩm thấu phù hợp
• Nhận biết các chất gây độc hại cho sinh vật thủy sinh
• Quan tâm đến yếu tố nhiệt độ và dưỡng chất

Xác định chỉ số DO

Để xác định giá trị DO (đơn vị mg/l), có thể sử dụng một trong hai phương pháp sau:

• Phương pháp Winkler (hóa học)
• Phương pháp điện cực oxy hòa tan

Phương pháp điện cực oxy hòa tan đánh giá chỉ số DO

Xác định chỉ số BOD

Để xác định BOD, quy trình truyền thống là: hòa tan mẫu nước cần kiểm tra với nước đã qua khử ion và bão hòa oxy, cùng với một lượng vi sinh vật mầm. Sau đó đo nồng độ oxy hòa tan ban đầu, đậy kín và đặt trong bóng tối ở nhiệt độ 20°C để ngăn quá trình quang hợp. Sau 5 ngày, đo lại nồng độ oxy hòa tan. Sự chênh lệch giữa hai lần đo chính là giá trị BOD.

Hiện nay, phương pháp chai đo BOD Oxitop đã được phát triển, cho phép đo BOD tự động khi môi trường đạt nhiệt độ 20°C. Kết quả sẽ được ghi lại tự động sau một ngày.

Phương pháp chai đo BOD Oxitop giúp đo tự động BOD khi nhiệt độ đạt mức 20 độ C

Xác định chỉ số COD

Trước đây, phương pháp KMnO₄ thường được sử dụng để xác định COD, nhưng hiện nay đã được thay thế bằng tác nhân oxy hóa K₂Cr₂O₇ (Kali dicromat) do hiệu quả cao hơn.

Kali dicromat có nhiều ưu điểm: hiệu quả cao, giá thành hợp lý, dễ điều chế và có khả năng phân hủy hoàn toàn các chất hữu cơ. Phương pháp này cho kết quả chỉ sau 3 giờ, và số liệu COD có thể quy đổi sang BOD khi có đủ số lượng thí nghiệm để rút ra hệ số tương quan đáng tin cậy. Đơn vị đo là mg/l.

Các phương pháp giảm COD trong nước thải

Xử lý bằng vi sinh vật

Phương pháp vi sinh có hiệu quả đối với COD nguồn gốc hữu cơ. Có hai quy trình chính:

● Xử lý với vi sinh hiếu khí

Phương pháp này thích hợp với nước thải có nhu cầu oxy hóa học < 3000 mg/L. Vi sinh vật hiếu khí sẽ oxy hóa các chất hữu cơ, làm giảm COD. Các vi sinh vật dị dưỡng sử dụng chất hữu cơ trong nước thải làm thức ăn, phân bào tạo thành các vi sinh vật mới và tiếp tục phân hủy chất hữu cơ.

Xử lý vi sinh hiếu khí dùng cho nước thải có nhu cầu oxy hóa học < 3000 mg/L

Hiệu quả của phương pháp này phụ thuộc vào chất lượng các chủng vi sinh vật được sử dụng.

● Xử lý kỵ khí

Phương pháp này phù hợp với nước thải có hàm lượng COD > 2000 mg/L. Xử lý kỵ khí được thực hiện trong môi trường không có oxy, thường áp dụng cho các bể kỵ khí như UASB. Quy trình này đặc biệt hiệu quả với nước thải chứa nhiều chất hữu cơ.

Việc bổ sung vi sinh kỵ khí có thể giúp tăng hiệu suất xử lý trong hệ thống nước thải.

Sử dụng hóa chất oxy hóa

Phương pháp này phù hợp với nước thải có ít chất hữu cơ nhưng nhiều chất không phân hủy sinh học như phenol. Các hóa chất oxy hóa thường được sử dụng bao gồm Clo, hydrogen peroxide và ozone. Tuy nhiên, cần sử dụng với liều lượng thích hợp để tránh gây hại cho vi sinh vật xử lý nước thải.

Chất oxy hóa được dùng cho nước thải chứa ít hữu cơ và nhiều chất không phân hủy

Phản ứng Fenton

Phản ứng Fenton sử dụng chất oxy hóa để phân hủy các chất ô nhiễm. Hỗn hợp H₂O₂ + FeSO₄ tạo ra gốc tự do hydroxyl có khả năng phá hủy các chất hữu cơ. Khi phản ứng diễn ra hoàn toàn, một số chất hữu cơ sẽ chuyển hóa thành CO₂ và nước.

Công nghệ AOP (Advanced Oxidation Processes)

AOP là công nghệ tiên tiến nhất hiện nay trong xử lý nước thải, có thể xử lý COD > 100.000 mg/L. Công nghệ này phát triển từ phản ứng Fenton với sự bổ sung của ozone, tạo thêm gốc hydroxyl tự do có khả năng oxy hóa các hóa chất trong nước.

Công nghệ mới AOP giúp làm giảm lượng COD trong nước thải có nhiều điểm cộng vượt trội

Công nghệ AOP có những ưu điểm vượt trội:

• Tốc độ phản ứng nhanh: chỉ mất vài giờ hoặc thậm chí vài phút, so với phương pháp vi sinh vật có thể mất nhiều ngày
• Tiết kiệm diện tích so với các công nghệ khác
• Không yêu cầu sử dụng nhiều hóa chất

Lọc và hấp thụ bằng than hoạt tính

Phương pháp này thường được áp dụng trong giai đoạn cuối hoặc sau quá trình xử lý sơ cấp. Than hoạt tính có khả năng hấp thụ các chất hữu cơ, ozone hay clo còn sót lại trong nước, giúp nước sạch hơn và an toàn hơn. Phương pháp lọc than hoạt tính cũng được sử dụng khi cần khử mùi và giảm lượng hóa chất trong nước.

Sử dụng hóa chất keo tụ

Phần lớn COD có nguồn gốc từ TSS (tổng chất rắn lơ lửng) hoặc chất rắn không hòa tan. Việc sử dụng hóa chất keo tụ như PAC, phèn nhôm và sắt giúp các chất rắn kết tủa và gắn kết với nhau tạo thành khối bùn lớn, sau đó lắng xuống đáy bể lắng sơ cấp do trọng lực.

Phương pháp sử dụng hóa chất keo tụ giúp giảm lượng COD nước thải hiệu quả

Quá trình lắng này ảnh hưởng trực tiếp đến nồng độ COD, đặc biệt trong môi trường nước thải có hàm lượng TSS cao. Việc thao tác khuấy trộn đúng cách giúp phản ứng kết tủa diễn ra hiệu quả hơn, từ đó cải thiện quá trình giảm COD trong nước thải.

Với những thông tin trên, bạn đã hiểu rõ hơn về BOD, DO, COD trong nước thải cũng như các phương pháp xác định và giảm thiểu COD. Để được tư vấn cụ thể và cung cấp sản phẩm vi sinh xử lý nước thải tốt nhất, hãy liên hệ với Trung tâm phân phối chế phẩm sinh học tại địa chỉ: chephamvisinh.vn

Tìm hiểu thêm: Chỉ số BOD là gì và chúng có ý nghĩa như thế nào?