Khái niệm, ý nghĩa và cách xác định chỉ số COD trong nước thải

Giải thích khái niệm chỉ số COD trong nước thải

Chỉ số COD trong nước thải là gì

Chỉ số COD trong nước thải là viết tắt của từ tiếng anh "Chemical Oxygen Demand", nghĩa là nhu cầu oxy hóa hóa học. Đây là chỉ số dùng để đo lường tổng lượng các chất hữu cơ có trong nước thải. Chỉ số này cho biết lượng oxy hóa cần thiết để có thể oxy hóa các chất hữu cơ này thành khí CO₂ (carbon dioxide) và H₂O (nước) trong môi trường oxy hóa mạnh.

Hàm lượng COD trong nước cao càng cao thì nguồn nước càng chứa nhiều chất hữu cơ gây ô nhiễm. Trong nước thải sinh hoạt, chỉ số COD thường nằm trong khoảng từ 200 – 500 mg/l.

Ý nghĩa của chỉ số COD là gì

Chỉ số COD trong nước có ý nghĩa quan trọng trong việc đánh giá mức độ ô nhiễm của nước thải. Dưới đây là những ý nghĩa chính của chỉ số này:

• Đo lường mức độ ô nhiễm hữu cơ

COD đo lường lượng các chất hữu cơ có trong nước, bao gồm cả các chất hữu cơ dễ và khó phân huỷ. Đây là một chỉ số quan trọng để đánh giá mức độ ô nhiễm của nước từ các nguồn khác nhau như nước thải sinh hoạt, công nghiệp hoặc nước mặt.

• Dự báo khả năng phân hủy hữu cơ

COD cung cấp thông tin về lượng oxy hóa hóa học cần thiết để oxy hóa và phân huỷ các chất hữu cơ có trong nước. Thông tin này có vai trò quan trọng trong việc dự báo và lựa chọn phương pháp xử lý phù hợp để giảm thiểu ô nhiễm.

• Thiết kế phương án và kiểm soát quá trình xử lý nước thải

Với thông tin về chỉ số COD, các đơn vị xử lý nước thải có thể thiết kế phương án và điều chỉnh quá trình xử lý để đạt hiệu quả tối đa. Điều này bao gồm lựa chọn công nghệ phù hợp, định lượng hóa chất cần thiết và đảm bảo tuân thủ các tiêu chuẩn môi trường.

• Đánh giá hiệu quả của hệ thống xử lý nước thải

Thông qua việc đo lường chỉ số COD trước và sau khi xử lý, đơn vị xử lý nước thải có thể đánh giá hiệu quả của các quá trình xử lý nước thải. Điều này giúp cải thiện và tối ưu hóa các hệ thống xử lý để đạt được các tiêu chuẩn về chất lượng nước thải được yêu cầu.

Các cách xác định hàm lượng COD có trong nước thải

Các cách xác định hàm lượng COD có trong nước thải

Có nhiều cách để xác định hàm lượng COD có trong nước thải, trong đó có một số cách điển hình như sau:

Phương pháp chuẩn độ

Đối với phương pháp chuẩn độ, ta sẽ cho Kali Dicromat K₂Cr₂O₇ phản ứng với các chất có trong nước. Khi phản ứng vừa đủ, hàm lượng chất dichromate (ion Cr₂O₇^2-) dư sẽ tiếp tục phản ứng với sắt amoni sulfate (NH₄)₂Fe(SO₄)2.6H₂O, crom hóa trị VI sẽ chuyển hóa thành dạng hóa trị III. Khi đạt tới điểm tương đương (dùng chỉ thị màu để xác định) tức là khi lượng sắt amoni sulfate được thêm vào bằng với lượng dichromate dư, ta có thể tính toán lượng dichromate đã dùng trong quá trình oxy hóa chất hữu cơ dựa vào lượng ban đầu và phần còn lại.

Ưu điểm của phương pháp chuẩn độ này là có thể thực hiện đơn giản tại các phòng thí nghiệm, tuy nhiên việc chuẩn độ lại phụ thuộc vào người làm chuẩn độ. Vậy nên cách làm này cũng khá tốn công sức và độ chính xác có thể bị dao động. 

Sử dụng phương pháp so màu bằng Kali Dicromat

Ngoài phương pháp chuẩn độ, chúng ta cũng có thể xác định lượng dichromate đã sử dụng bằng cách quan sát sự thay đổi độ hấp thụ của mẫu (màu của crom hóa trị III và VI) tại các bước sóng cụ thể. 

Có thể định lượng được lượng crom III trong mẫu sau khi phá mẫu bằng cách đo độ hấp thụ của mẫu tại bước sóng 600nm trong máy đo quang hoặc máy quang phổ. Ngoài ra, mức hấp thụ của crom VI ở bước sóng 420nm có thể được sử dụng để xác định lượng crom dư. Từ độ hấp thụ ánh sáng, chúng ta có thể xác định được lượng Crom dùng ban đầu và lượng dư lúc sau. Lấy hiệu của chúng, ta sẽ có lượng crom đã sử dụng. Từ đó tính được chỉ số COD. 

Ưu điểm của phương pháp so màu này là dễ thực hiện. Vì là mẫu chuẩn do nhà sản xuất cung cấp nên chúng ta chỉ cần pha mẫu và sử dụng máy đo quang. Nhờ đó mà việc đo COD sẽ tiết kiệm được nhân lực và giảm thiểu sai sót khi chuẩn độ. 

Dùng Kali Pemangat

Nguyên tắc của phương pháp này là dựa trên việc oxy hóa các chất hữu cơ có trong nước bằng dung dịch Kali Pemanganat KMnO₄ 0.1 N. Điều kiện phản ứng là thực hiện trong môi trường axit và ở nhiệt độ sôi. Lượng dư KMnO₄ được chuẩn độ bằng axit oxalic 0.1 N.

Một số phương pháp làm giảm chỉ số COD trong nước thải

Một số phương pháp làm giảm chỉ số COD trong nước thải

Xử lý chỉ số COD trong nước thải sinh hoạt là một quá trình quan trọng để giảm thiểu tác động của các chất hữu cơ gây ô nhiễm đối với môi trường. Dưới đây là một số phương pháp chính để xử lý COD trong nước thải:

Dùng chất oxy hóa

Phương pháp này thích hợp dùng cho những loại nước thải ít chất hữu cơ và giàu chất sinh học phân hủy.  Thông qua quá trình oxy hóa, các chất hữu cơ phức tạp sẽ chuyển thành dạng dễ dàng phân hủy hơn. Các loại hóa chất dùng trong phương pháp này đó là ozone, chlorin và hydrogen peroxide.

Phương pháp keo tụ, tạo bông

Phương pháp này sẽ sử dụng các chất tạo bông như phèn nhôm, phèn sắt, PAC để tạo kết tủa và khiến chúng liên kết với nhau, sau đó lắng xuống đáy thành lớp bùn. Các lớp cặn bùn này sau đó sẽ được loại bỏ bằng phương pháp phù hợp.

Nhược điểm của phương pháp này là hiệu quả đạt được không cao mà chi phí hóa chất lại lớn. Vậy nên nó ít được sử dụng.

Sử dụng phản ứng Fenton

Phản ứng Fenton là phản ứng dùng chất oxy hóa để phá hủy các chất gây ô nhiễm. Trong đó, hydrogen peroxide sẽ phản ứng với sắt hóa trị II, sunfat để tạo ra một gốc tự do hydroxyl. Nếu các phản ứng xảy ra hoàn toàn, những hợp chất hữu cơ bị oxy hóa sẽ tạo thành khí cacbonic và nước.

Sử dụng công nghệ AOP

AOP được viết tắt của từ tiếng anh là Advanced Oxidation Processes. Đây là một công nghệ hiện đại đem lại hiệu quả xử lý cao nhờ khả năng xử lý triệt để các chất hữu cơ khó phân hủy. Phương pháp này áp dụng trong quá trình oxy hóa nâng cao dựa theo phản ứng Fenton khi có mặt khí ozone.

Ưu điểm của phương pháp này là thời gian xử lý ngắn, không dùng nhiều hóa chất và tốn ít diện tích. 

Sử dụng than hoạt tính

Phương pháp lọc và hấp thụ bằng than hoạt tính được sử dụng ở bước cuối cùng hoặc ngay sau quá trình xử lý sơ cấp. Các chất hữu cơ, vô cơ trong nước sẽ bị than hoạt tính hấp thụ và giữ lại, qua đó làm giảm lượng COD cần thiết để phân hủy chúng. Tuy phương pháp này mang lại độ an toàn tốt nhưng nó lại không mang lại hiệu quả cao như các phương pháp khác. Vậy nên nó cũng ít được sử dụng hơn các phương pháp kể trên.

Quá trình xử lý COD trong nước thải sinh hoạt thường yêu cầu sự kết hợp của nhiều phương pháp khác nhau để đạt được hiệu quả cao nhất. Các quy trình này thường được thiết kế và điều chỉnh dựa trên tính chất cụ thể của nước thải và các yếu tố môi trường xung quanh. Vậy nên các bạn hãy cân nhắc, tính toán thật kỹ phương án trước khi thực hiện và đừng quên chia sẻ bài viết về chỉ số COD trong nước thải của chúng tôi tới mọi người nhé.