Chỉ số COD trong nước thải là một chỉ số quan trọng trong việc đánh giá mức độ ô nhiễm của nước thải. Việc đo lường và kiểm soát COD không chỉ giúp các cơ sở sản xuất và xử lý nước thải tuân thủ các quy định về quan trắc môi trường mà còn đảm bảo bảo vệ sức khỏe cộng đồng.
1. Giới thiệu về chỉ số COD trong nước thải
Chỉ số COD trong nước thải, viết tắt của Chemical Oxygen Demand (Nhu cầu oxy hóa học), đo lượng oxy cần thiết để oxy hóa một phần đáng kể các chất hữu cơ và một số chất vô cơ như nitrit trong nước. Phép đo này thường được thực hiện bằng cách sử dụng kali dicromat trong môi trường axit với xúc tác ion bạc ở nhiệt độ 68°C trong khoảng 2 giờ. Kết quả COD được biểu thị bằng đơn vị mg/L (miligam trên lít).
Chỉ số COD là một tiêu chí quan trọng để đánh giá mức độ ô nhiễm hữu cơ trong nước. Một chỉ số COD cao cho thấy hàm lượng chất hữu cơ trong nước đang ở mức cao, điều này có thể gây hại cho môi trường và sức khỏe con người.
COD cao thường dẫn đến thiếu oxy trong nước, vì vi sinh vật phân hủy chất hữu cơ tiêu tốn oxy, gây ra hiện tượng cá chết, phát triển rong tảo, và ảnh hưởng đến hệ sinh thái. Chỉ số COD cũng được sử dụng để thiết lập hệ thống xử lý nước thải, theo dõi hiệu quả hoạt động của hệ thống, và đánh giá, giám sát nước thải sau khi xử lý.
Nguồn gốc COD trong nước thải
- Hoạt động sản xuất công nghiệp: Nước thải từ các ngành công nghiệp như hóa chất, dệt may, da giày, chế biến thực phẩm,… thường chứa hàm lượng COD cao do có nhiều chất hữu cơ độc hại.
- Hoạt động sinh hoạt: COD trong nước thải sinh hoạt từ các khu dân cư, trường học, bệnh viện,… cũng chứa một lượng COD nhất định do các chất hữu cơ như thức ăn thừa, phân thải,…
- Nước thải nông nghiệp: Nước thải từ hoạt động chăn nuôi, trồng trọt sử dụng phân bón hóa học, thuốc trừ sâu,… cũng góp phần làm tăng COD trong nước..
2. Các phương pháp đo chỉ số COD trong nước thải
Xác định COD dựa trên nguyên lý rằng các chất hữu cơ trong nước sẽ bị oxy hóa bởi kali dicromat (K₂Cr₂O₇) trong môi trường axit. Qua việc đo lượng kali dicromat tiêu thụ, chúng ta có thể tính toán chỉ số COD. Hiện nay, hai phương pháp phổ biến để xác định COD là phương pháp chuẩn độ và phương pháp so màu.
Giới thiệu công thức tính COD trong nước thải:
Phương pháp chuẩn độ
Trong phương pháp chuẩn độ, kali dicromat phản ứng với các chất hữu cơ có trong mẫu nước. Khi phản ứng hoàn tất, lượng kali dicromat dư thừa sẽ được phản ứng với sắt amoni sulfate ((NH₄)₂Fe(SO₄)₂·6H₂O).
Khi sắt amoni sulfate được thêm vào từ từ, crom hóa trị VI sẽ được khử thành crom hóa trị III. Điểm tương đương được xác định bằng chỉ thị màu, khi lượng sắt amoni sulfate đã phản ứng hết với lượng kali dicromat dư. Dựa vào sự thay đổi lượng dichromate và lượng sắt amoni sulfate đã dùng, chúng ta có thể tính toán lượng kali dicromat đã tiêu thụ trong quá trình oxy hóa chất hữu cơ.
Mặc dù phương pháp này đơn giản và thường được sử dụng trong các phòng thí nghiệm, nhưng nó đòi hỏi sự chính xác cao và phụ thuộc vào kỹ năng của người thực hiện, điều này có thể dẫn đến sai số.
Phương pháp so màu
Phương pháp so màu đo lượng kali dicromat tiêu thụ bằng cách phân tích sự thay đổi trong độ hấp thụ của mẫu tại các bước sóng nhất định.
Sau khi phá mẫu, crom hóa trị III và VI được xác định bằng cách đo độ hấp thụ của ánh sáng ở bước sóng 600 nm và 420 nm lần lượt, thông qua máy quang phổ. Mức hấp thụ ánh sáng ở các bước sóng này cho phép xác định lượng crom dư và lượng crom đã sử dụng trong quá trình oxy hóa. Từ đó, chỉ số COD có thể được tính toán.
Phương pháp so màu dễ thực hiện và yêu cầu ít nhân lực hơn, vì sử dụng mẫu chuẩn do nhà sản xuất cung cấp và máy đo quang phổ, giúp giảm thiểu lỗi và tăng cường hiệu quả trong việc xác định COD.
3. Phương pháp làm giảm hàm lượng COD trong nước thải
Giảm hàm lượng COD trong nước thải là một bước quan trọng để nâng cao chất lượng nước và bảo vệ môi trường. Để xử lý nước thải cod cao, hiện nay có nhiều phương pháp phổ biến được áp dụng. Dưới đây là các phương pháp chính để làm giảm hàm lượng COD hiệu quả:
Phương pháp hóa lý – Kết tủa, keo tụ và tạo bông
Phương pháp làm giảm COD trong nước thải này có nguồn gốc từ các chất rắn hòa tan (TSS) hoặc không tan (bùn, cặn). Bằng cách thêm các hóa chất trợ lắng như PAC (Polyaluminum Chloride) hoặc polytetsu vào nước, các hạt rắn sẽ liên kết lại thành bông cặn lớn hơn, kết tủa và lắng xuống đáy. Quá trình này giúp tách bùn ra khỏi nước, giảm đáng kể COD. Để quá trình tạo bông cặn hiệu quả, cần đảm bảo khuấy trộn tốt, tránh làm vỡ bông cặn trước khi lắng.
Phương pháp vi sinh – Sử dụng vi sinh vật hữu hiệu
Phương pháp này khử hàm lượng COD trong nước thải sinh hoạt nói riêng và nước thải nói chung tồn tại dưới dạng các hợp chất hữu cơ hòa tan thông qua việc sử dụng vi sinh vật. Quá trình xử lý có thể áp dụng cả kỵ khí và hiếu khí. Vi sinh vật sẽ phân hủy các hợp chất hữu cơ, sử dụng chúng như nguồn dinh dưỡng, tạo ra các sản phẩm đơn giản hơn và khí thoát ra ngoài, từ đó giảm COD. Phương pháp này thường được áp dụng cho nước thải có COD dưới 3000 mg/L đối với xử lý hiếu khí và trên 2000 mg/L đối với xử lý kỵ khí.
Phương pháp hóa học – Sử dụng chất oxy hóa
Phương pháp này thường được áp dụng cho nước thải chứa ít chất hữu cơ phân hủy sinh học và giàu các chất không phân hủy sinh học như phenol hoặc chất hoạt động bề mặt. Các chất oxy hóa mạnh như clo, hydro peroxide và ozone được sử dụng để phân hủy các hợp chất hữu cơ thành các sản phẩm đơn giản hơn. Một ví dụ phổ biến là phản ứng Fenton, sử dụng hydro peroxide và sắt II sunfat (FeSO4) để tạo ra gốc hydroxyl, phá hủy các hợp chất hữu cơ, chuyển chúng thành CO2 và H2O. Tuy nhiên, cần chú ý đến liều lượng chất oxy hóa sử dụng để tránh tác động xấu đến các vi sinh vật trong bể sinh học.
Các phương pháp bổ sung khác:
- Lọc và hấp phụ bằng than hoạt tính: Than hoạt tính được sử dụng để hấp phụ các chất hữu cơ và các hóa chất còn sót lại sau quá trình xử lý sơ cấp, giúp giảm COD, khử mùi, màu và các hóa chất độc hại khác.
- Phương pháp keo tụ bằng hóa chất: Sử dụng các chất như PAC, phèn nhôm hoặc phèn sắt để kết tủa các chất rắn không tan, từ đó giảm nồng độ COD.
Việc lựa chọn phương pháp xử lý phụ thuộc vào đặc điểm cụ thể của nước thải và yêu cầu xử lý. Các phương pháp này không chỉ giúp giảm COD mà còn góp phần bảo vệ môi trường, đảm bảo nước thải đáp ứng các tiêu chuẩn môi trường hiện hành.
4. Quy định pháp luật về COD trong nước thải
Hiện nay, quy định về COD nước thải tại Việt Nam được dựa trên hai văn bản chính:
Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về chất lượng nước thải
- QCVN 14:2015/BTNMT quy định giới hạn COD trong nước thải xả thải trực tiếp hoặc gián tiếp ra nguồn nước tiếp nhận. Mức giới hạn này phụ thuộc vào loại nguồn nước tiếp nhận và quy trình xử lý nước thải.
- QCVN 40:2019/BTNMT quy định giới hạn chỉ tiêu COD trong nước sinh hoạt xả thải vào hệ thống thu gom nước thải sinh hoạt.
Nghị định số 25/2013/NĐ-CP về phí bảo vệ môi trường
Nghị định này quy định mức phí bảo vệ môi trường đối với nước thải xả thải ra môi trường. Mức phí này được tính toán dựa trên lưu lượng và nồng độ COD trong nước.
Ngoài ra, một số văn bản khác cũng có liên quan đến quy định về COD và xử lý trong nước thải như:
- Luật Bảo vệ môi trường 2014
- Nghị định số 80/2016/NĐ-CP về quản lý chất thải nguy hại
- Thông tư số 46/2017/BTNMT hướng dẫn quy trình thanh toán, thu và quản lý phí bảo vệ môi trường
5. Thiết bị đo chỉ số COD trong nước thải phổ biến nhất hiện nay
Thiết bị đo chỉ số COD UV 705 IQ SAC – WTW – Xuất xứ Đức
Cảm biến đo trực tiếp COD và UVT (độ truyền tia cực tím) trong nước áp dụng công nghệ SAC mới, hoạt động ở bước sóng 254 nm để xác định lượng chất hữu cơ. Thiết bị không cần sử dụng hóa chất để đo COD, có khả năng tự động hiệu chuẩn để loại bỏ ảnh hưởng của độ đục, và tích hợp hệ thống tự làm sạch bên trong, không cần bộ phận chuyển động.
Thiết bị này được sử dụng để giám sát và kiểm soát nước thải trong các nhà máy xử lý nước thải đô thị và công nghiệp, đánh giá hiệu quả xử lý của hệ thống, và đảm bảo nước thải đầu ra đáp ứng các quy chuẩn về COD. Ngoài ra, thiết bị còn được áp dụng trong các lĩnh vực kiểm soát chất lượng nước khác.
Cảm biến cung cấp đo lường COD nhanh chóng, chính xác và đáng tin cậy. Với thiết kế không cần hóa chất, thiết bị giúp tiết kiệm chi phí vận hành và giảm thiểu tiếp xúc với hóa chất độc hại. Hệ thống tự làm sạch đơn giản hóa việc bảo trì và cung cấp dữ liệu liên tục để kiểm soát hiệu quả quy trình xử lý nước thải.
Xem thêm về thiết bị đo chỉ số COD trong nước thải.
6. Kết luận
Việc đo lường và kiểm soát chỉ số COD trong nước thải đóng vai trò quan trọng trong quản lý môi trường và sức khỏe cộng đồng. Việt An là đối tác tin cậy cung cấp các giải pháp hiện đại và thiết bị đo lường chính xác cho việc giám sát chỉ số COD trong nước thải. Với cam kết đảm bảo chất lượng và hỗ trợ kỹ thuật chuyên nghiệp, Việt An giúp các cơ sở sản xuất và xử lý nước thải tuân thủ nghiêm ngặt các quy định môi trường, đồng thời nâng cao hiệu quả quy trình xử lý.
Vietnamese 
English