Trong xử lý nước thải, có rất nhiều chỉ tiêu được đặt ra để tính toán được các mức độ ô nhiễm của như khả năng xử lý của nước. Một trong những chỉ số mà chúng ta thường gặp đó là COD.
COD trong nước thải là gì và có vai trò như thế nào?
COD là viết tắt của Chemical Oxygen Demand - nhu cầu oxy hóa học. Một cách rõ ràng hơn, đây là lượng oxy cần thiết để oxy hóa các thành phần ô nhiễm hữu cơ. Kết quả cuối cùng của quá trình này là các sản phẩm vô cơ.
Toàn bộ lượng oxy sử dụng cho các phản ứng trên được lấy từ oxy hoà tan trong nước [DO]. Bài viết trước đã giải thích về BOD - nhu cầu oxy sinh học cũng mang đặc điểm tương tự. Do vậy, COD và BOD thường được nhắc đến cùng nhau, khi tăng cao sẽ làm giảm nồng độ DO của nước.
COD trong nước thải được xác định như thế nào?
Để đo được COD có thể sử dụng chất oxy hóa mạnh như Kali và các hợp chất của nó trong điều kiện axit. Một cách khác là phân tích so màu sau khi oxy hóa COD bằng axit và sử dụng các hợp chất chỉ thị, chẳng hạn như dichromate hexavalent. Tất cả cách này sẽ giúp xác định khả năng của nước để tiêu thụ oxy trong quá trình phân hủy chất hữu cơ. Đồng thời quan sát được quá trình oxy hóa các hóa chất vô cơ như Amoniac và nitrat.
Ý nghĩa của COD trong nước thải
COD là chỉ số về lượng oxy cần thiết để xử lý các dòng chất thải đến. Nhờ tính toán COD mà người ta chọn ra được phương án xử lý nước thải phù hợp. Thêm vào đó cũng điều chỉnh và tránh lãng phí năng lượng của nhà máy.
Ví dụ như COD thấp thì chỉ cần sục khí để tăng cường oxy hòa tan. BOD/COD càng cao thì nước thải đó càng ô nhiễm và khó xử lý. Đây là lúc xử lý sinh học mới có hiệu quả hiệu quả.
Cách giảm COD hiệu quả và tiết kiệm?
Dùng vi sinh để giảm nhu cầu oxy hóa học hiệu quả với COD gốc hữu cơ. Quá trình này được chia làm hai công đoạn là xử lý kỵ khí và hiếu khí.
- Xử lý bằng vi sinh hiếu khí
Đối với nước thải có nhu cầu oxy hóa học dưới 3000mg/L nên xử lý hiếu khí. COD trong nước thải sẽ giảm do vi sinh vật hiếu khí phân hủy các chất hữu cơ. Chúng là vi sinh vật dị dưỡng, dùng chất hữu cơ trong nước thải làm thức ăn, sau đó phân bào và tạo ra các vi sinh mới, tiếp tục quá trình tiêu hóa chất hữu cơ.
Vì “chủ chốt” của phương pháp này là vi sinh vật, nên việc bổ sung các chủng vi sinh khỏe mạnh là điều quan trọng. Vi sinh hiếu khí WWT của hãng Organica, Anh Quốc là một trong những dòng được khuyên dùng. Vi sinh giúp tăng hiệu suất quá trình xử lý sinh học của hệ thống XLNT.
Xem thêm: 3 cách xử lý bùn vi sinh khó lắng
- Xử lý kỵ khí
Phù hợp với nước thải có hàm lượng COD cao, trên 2000 mg/L. Đây là môi trường xử lý không oxy, dùng trong các bể kỵ khí như UASB. Quá trình xử lý vi sinh thích hợp với nước thải có nhiều chất hữu cơ.
Bổ sung vi sinh kỵ khí ADT từ hãng Organica giúp tăng hiệu suất quá trình xử lý kỵ khí của hệ thống XLNT.
Xem thêm: 6 cách làm giảm COD trong nước thải
Các tin khác
- Vì sao phải hạn chế chất rắn vào bể sinh học?
- Giảm amoni trong nước thải bệnh viện, phòng khám
- Tuổi Bùn Tốt Nhất Trong Quá Trình Bùn Hoạt Tính
- Màu Sắc Của Bọt Và Nước Nói Gì Về Hệ Thống?
- Các Ảnh Hưởng Của pH Tới Hiệu Suất Của Bể Sinh Học
- Tổng Hợp Các Vấn Đề Bùn Khó Lắng Và Nguyên Nhân
- Có Nên Nâng Cấp Thêm Bể Hiếu Khí?
- Bùn Nổi Ở Bể Lắng Và Tích Tụ Dưới Đáy
Nhu cầu oxy hóa học [COD] là một phép đo xử lý chất thải quan trọng trong mọi lĩnh vực từ các hệ thống nước thải đô thị đến xử lý nước thải trong ngành công nghiệp, sản xuất,…
Thực hiện phép đo COD đúng cách rất quan trọng trong việc xác định hiệu quả xử lý nước thải và có thể giúp phát hiện bất kỳ vấn đề nào trong quá trình xử lý. Trong blog này, chúng tôi sẽ đề cập đến nhu cầu oxy hóa học là gì, cách kiểm tra và cách có được thiết bị tốt nhất cho các phép đo của bạn.
1. COD là gì?
2. Tầm quan trọng của COD
3. Cách đo COD
4. "Để tiến hành một phép đo COD, cần chuẩn bị những gì ?"
1. Nhu cầu oxy hóa học là gì?
Nhu cầu oxy hóa học [COD] là phép đo gián tiếp lượng chất hữu cơ trong mẫu. Với phương pháp này, bạn có thể đo hầu như tất cả các hợp chất hữu cơ có thể được oxy hóa bằng thuốc thử trong quá trình phá mẫu.
COD trái ngược với nhu cầu oxy sinh hóa [BOD], dựa vào việc sử dụng vi sinh vật để phân hủy vật chất hữu cơ trong mẫu bằng cách hô hấp hiếu khí trong suốt thời gian ủ đã được quy định [thường là năm ngày].
BOD và COD tương quan với nhau trong hầu hết các mẫu, nhưng BOD luôn thấp hơn COD vì sự phân hủy sinh hóa của các chất hữu cơ thường không hoàn toàn bằng phương pháp hóa học.
2. Tầm quan trọng của nhu cầu oxy hóa học COD
COD là thước đo để xác định hàm lượng chất hữu cơ trong mẫu, BOD và COD rất quan trọng trong nước thải để xác định lượng chất thải trong nước. Chất thải có nhiều chất hữu cơ cần được xử lý để giảm lượng chất thải hữu cơ trước khi thải ra vùng nước tiếp nhận.
Nếu các cơ sở xử lý nước không làm giảm hàm lượng hữu cơ trong nước thải trước khi nó đến vùng nước tự nhiên, các vi sinh vật trong nước tiếp nhận sẽ tiêu thụ các chất hữu cơ.
Kết quả là, những vi sinh này cũng sẽ tiêu thụ oxy trong nước tiếp nhận như một phần của quá trình phân hủy chất thải hữu cơ. Sự suy giảm oxy này cùng với các điều kiện giàu chất dinh dưỡng được gọi là hiện tượng phú dưỡng, một tình trạng nước tự nhiên có thể dẫn đến cái chết của đời sống động vật.
Các công trình xử lý nước thải làm giảm COD và BOD bằng cách sử dụng chính những vi sinh này trong các điều kiện được kiểm soát. Các cơ sở này tạo các buồng sục khí được tiêm vi khuẩn chuyên biệt có thể phân hủy các chất hữu cơ trong một môi trường không gây hại cho nước tự nhiên. Việc giảm BOD được sử dụng trong các cơ sở này như một tiêu chuẩn cho hiệu quả xử lý.
Vì kiểm tra BOD mất năm ngày để hoàn thành, COD được sử dụng để giám sát quá trình xử lý trong các hoạt động hàng ngày. Quá trình kiểm tra COD chỉ mất vài giờ để hoàn thành.
Nếu BOD luôn được sử dụng, nước thải đã qua xử lý sẽ cần được giữ lại và vấn đề với quy trình xử lý sẽ không được phát hiện cho đến năm ngày sau! Điều này có nghĩa là nước thải sẽ cần được giữ lại cho đến khi kết quả có thể được xác minh.
Lời khuyên của Hanna: Do tốc độ kiểm tra nhanh, các cơ sở thường thiết lập mối tương quan giữa BOD và COD, sau đó chỉ chạy BOD thỉnh thoảng. Tuy nhiên, hãy nhớ kiểm tra với cơ quan quản lý địa phương của bạn để được tư vấn chi tiết về các chế độ kiểm tra BOD và COD.
3. Cách đo nhu cầu oxy hóa học
Như đã đề cập trước đây, COD đo chất hữu cơ bằng cách sử dụng chất oxy hóa hóa học. Điều quan trọng là phải sử dụng chất oxy hóa đủ mạnh để phản ứng với hầu như tất cả các chất hữu cơ trong mẫu. Trong lịch sử, kali permanganate đảm nhiệm vai trò này, nhưng nó được phát hiện là không nhất quán trong khả năng oxy hóa tất cả các chất hữu cơ trong nhiều loại mẫu chất thải.
Hiện tại, hầu hết các xét nghiệm COD sử dụng kali dichromate làm chất oxy hóa. Kali dichromate là một muối crom hóa trị sáu có màu cam sáng và là một chất oxy hóa rất mạnh. Từ 95-100% vật liệu hữu cơ có thể bị oxy hóa bởi dichromate. Khi dichromate oxy hóa một chất, nó sẽ chuyển thành dạng crom hóa trị ba, có màu xanh lục sẫm.
Quá trình phá mẫu được thực hiện trên các mẫu với một lượng chất oxy hóa, axit sulfuric và nhiệt [150° C] đã cài đặt sẵn. Muối kim loại sẽ được thêm vào để ngăn chặn bất kỳ sự cản trở nào và để xúc tác quá trình phá mẫu. Quá trình hóa mẫu thường mất hai giờ để thực hiện.
Trong quá trình phá mẫu, cần phải có chất oxy hóa dư thừa; điều này đảm bảo quá trình oxy hóa mẫu xảy ra hoàn toàn. Do đó, điều quan trọng là phải xác định lượng chất oxy hóa dư thừa. Hai phương pháp phổ biến nhất là chuẩn độ và so màu.
Phương pháp chuẩn độ xác định COD
Trong phương pháp chuẩn độ để xác định COD, lượng dichromate dư được phản ứng với chất khử là sắt amoni sulfate. Khi bổ sung từ từ sắt amoni sulfate [FAS] vào, lượng dicromat dư được chuyển thành dạng hóa trị ba.
Ngay sau khi tất cả lượng dichromate dư phản ứng, điểm tương đương đạt được. Điểm này có nghĩa là lượng sắt amoni sulfate đã thêm vào bằng với lượng dichromate dư. Các chất chỉ thị màu cũng có thể báo hiệu điểm cuối này, nhưng quá trình có thể được tự động hóa với một chất chỉ thị điện thế [như một điện cực].
Sau đó, bạn có thể tính toán lượng dichromate dùng trong quá trình oxy hóa chất hữu cơ dựa trên lượng ban đầu chúng ta thêm vào và lượng còn lại.
Máy chuẩn độ điện thế tự động Hanna Instruments thực hiện phép đo xác định COD
Phương pháp so màu xác định COD
Bạn cũng có thể xem mức tiêu thụ dichromate bằng cách xem xét sự thay đổi độ hấp thụ của mẫu. Các mẫu hấp thụ ở các bước sóng cụ thể do màu của crom hóa trị ba [Cr3+] và crom hóa trị sáu [Cr6+].
Bạn có thể định lượng lượng crom hóa trị ba trong mẫu sau khi phá mẫu bằng cách đo độ hấp thụ của mẫu ở bước sóng 600 nm trong máy đo quang hoặc máy quang phổ. Ngoài ra, độ hấp thụ của crom hóa trị sáu ở bước sóng 420 nm có thể được sử dụng để xác định lượng crom dư khi kết thúc quá trình phá mẫu để xác định giá trị COD.
Máy quang đo COD và đa chỉ tiêu Hanna Instruments
1. Tiến hành phá mẫu đo và mẫu blank. [Mẫu blank là ống thuốc thử được thêm vào đó nước khử ion]. [Bạn có thể sử dụng lại mẫu blank miễn là thuốc thử sử dụng làm ống blank và ống đo mẫu có cùng số lot]
2. Sau khi phá mẫu để nguội các ống thuốc thử chứa mẫu đo và mẫu blank.
3. Zero máy đo với ống blank
4. Đọc giá trị COD của các ống mẫu
Phương pháp nào là tốt nhất?
Mặc dù cả hai phương pháp đều được EPA chấp thuận, nhưng chúng có những ưu và nhược điểm riêng.
Chuẩn độ ít tốn thiết bị hơn vì thiết bị duy nhất bạn cần là một buret, máy phá mẫu và ống phá mẫu. Tuy nhiên, thủ tục tốn nhiều công sức hơn một chút. Máy chuẩn độ tự động có thể giảm yêu cầu về nhận lực và có thể được sử dụng cho các ứng dụng khác trong nước thải [ví dụ: độ kiềm, độ axit dễ bay hơi].
Mặc dù phép đo màu yêu cầu máy quang phổ hoặc máy đo quang, nó mang lại sự tiện lợi vì hầu hết các nhà sản xuất đều cung cấp thuốc thử trộn sẵn, vì vậy tất cả những gì bạn cần làm là chạy mẫu với hóa chất phá mẫu và hạn chế tiếp xúc.
Phép đo màu cũng giúp việc đo mẫu dễ dàng hơn vì tất cả những gì cần làm là phá mẫu và máy đo sẽ thực hiện các công đoạn còn lại. Vì những lý do này, phép so màu là phương pháp phổ biến nhất để đo COD.
4. "Quy trình đo COD bằng phương pháp so màu?"
Để tiến hành đo COD cần chuẩn bị một vài thiết bị. Dưới đây là những điều cơ bản về những gì bạn cần:
1. Máy phá mẫu
Cả hai phương pháp để kiểm tra COD đều yêu cầu bước phá mẫu, vì vậy quá trình phá mẫu của bạn là rất quan trọng để đảm bảo kết quả chính xác và có thể lặp lại. Để có kết quả tốt nhất, hãy tìm máy phá mẫu có nhiều nhiệt độ để bạn có thể sử dụng cho các ứng dụng khác, chẳng hạn như phốt pho tổng. Hầu hết các máy phá mẫu đều có bộ hẹn giờ, điều này rất quan trọng để giữ cho thời gian phá mẫu ổn định trong nhiều lần chạy.
Để an toàn hơn, hãy sử dụng nắp chắn bảo vệ trong quá trình phá mẫu để đảm bảo an toàn cho người thực hiện.
Máy phá mẫu Hanna Instruments
2. Máy đo màu hoặc máy quang phổ
Máy đo màu hoặc máy quang phổ là thiết bị sẽ đọc độ hấp thụ của các mẫu sau khi phá mẫu để tương quan với nồng độ COD. Cả hai thiết bị này đều có thể được sử dụng để đo COD, nhưng hai thiết bị này hơi khác nhau một chút.
Máy đo màu sử dụng bộ lọc để đo ánh sáng dưới dạng bước sóng cụ thể, nhưng máy quang phổ sử dụng một thiết bị cho phép đo trên một phổ rộng. Bất kể bạn chọn thiết bị nào, hãy tìm các kiểu máy có các phương thức được lập trình trước cho COD để dễ sử dụng.
3. Thuốc thử
Thuốc thử đo COD
Thuốc thử là một trong những thành phần quan trọng nhất của hệ thống kiểm tra COD. Những hóa chất này có nhiệm vụ oxy hóa chất hữu cơ. Có thể chuẩn bị sẵn thuốc thử trong nhà, nhưng tốt nhất nên mua khi có nhu cầu sử dụng để giảm thiểu sự tiếp xúc với crom hóa trị sáu và axit mạnh. Những ống thuốc thửu COD này đã được trộn sẵn và sẵn sàng để sử dụng. Có một số loại thuốc thử được bán trên thị trường:
• Thuốc thử theo tiêu chuẩn EPA: Những ống thuốc thử này tuân theo phương pháp EPA 410.4 và Phương pháp tiêu chuẩn 5220D. Các thuốc thử này sử dụng công thức cho phương pháp này, chứa thủy ngân sulfate, kali dichromate và axit sulfuric. Chọn thuốc thử này nếu công việc của bạn yêu cầu bạn phải báo cáo kết quả COD cho cơ quan quản lý yêu cầu phương pháp EPA.
• Thuốc thử theo tiêu chuẩn ISO: Tuân theo các phương pháp ISO 15705: 2002 về thành phần của chúng. Thành phần của các ống thuốc thử COD này tương tự như tiêu chuẩn EPA, vì vậy chúng cũng chứa thủy ngân.
• Thuốc thử không chứa thủy ngân: Hầu hết các ống thuốc thử COD đều chứa thủy ngân sulfate để loại bỏ các chất cản trở clorua, nếu không sẽ tạo ra giá trị COD cao hơn giá trị COD thực tế của mẫu. Các ống thuốc thử không chứa thủy ngân, khiến chúng dễ bị ảnh hưởng bởi sự cản trở của clorua, nhưng làm giảm đáng kể rủi ro về an toàn và môi trường khi xử lý thủy ngân. Do đó, những thuốc thử này là lý tưởng để phân tích thông thường khi không có hoặc rất thấp nồng độ clorua trong mẫu.
Qúy khách hàng có thể xem thêm hướng dẫn chi tiết cách đo COD với máy đo quang đa chỉ tiêu của Hanna tại kênh youtube chính thức của Hanna Instruments Việt Nam.