COD nước thải là gì?

Chỉ số COD (viết tắt của tên tiếng Anh: Chemical Oxygen Demand - nhu cầu oxy hóa học) là lượng oxy cần thiết để oxy hóa các thành phần ô nhiễm trong nước thải (oxy hóa cả chất vô cơ và chất hữu cơ). Đây là một chỉ số quan trọng thường được quy định trong các tài liệu Quy chuẩn kỹ thuật Việt Nam (QCVN).

Ý nghĩa của COD là gì?

Theo Wikipedia, nhu cầu oxy hóa học là phương pháp thứ 2 để ước tính lượng oxy trong nước sau hoạt động của vi khuẩn. Mặc dù việc xét nghiệm BOD (nhu cầu oxy sinh học) được thực hiện bằng các quẩn thể vi sinh vật để nhân bản số lượng tự nhiên trong một khoảng thời gian nhất định. Thì COD sử dụng chất oxy hóa mạnh như Kali dicromat hoặc Kali permanganate để oxy hóa các chất hữu cơ trong mẫu nước thải ở điều kiện nhiệt độ và axit mạnh.

Thử nghiệm COD có ưu điểm là không bị nhiễu từ các vật liệu độc hại. Thời gian hoàn thành chỉ cần 2 đến 3 giờ. Trái với BOD cần thời gian từ 5 đến 7 ngày.

Thử nghiệm COD là hoàn toàn nhân tạo. Tuy nhiên, vẫn mang lại một kết quả có thể sử dụng làm cơ sở ước tính chính xác và tái sản xuất hợp lý các tính chất cần oxy của nước thải. Thử nghiệm COD thường được sử dụng cùng thử nghiệm BOD để ước tính vật liệu hữu cơ không phân hủy sinh học trong nước thải. Trong trường hợp các chất hữu cơ có thể phân hủy sinh học, COD thường ở khoảng 1.3 – 1.5 lần BOD.

Nếu kết quả COD cao gấp đôi so với BOD, có thể 1 phần đáng kể các chất hữu cơ trong mẫu nước không bị phân hủy bởi các vi sinh vật thông thường. Một lưu ý nhỏ nữa, kết quả sau thử nghiệm COD thu được thủy ngân vượt mức giới hạn quy định thì mẫu nước này cần phải bảo quản như loại chất thải nguy hại.

Tổng quan về COD
Cơ sở thử nghiệm COD gần như là tất cả các hợp chất hữu cơ có thể oxy hóa hoàn toàn thành Carbon dioxide với tác nhân oxy hóa mạnh trong điều kiện axit. Lượng oxy cần thiết để oxy hóa hợp chất hữu cơ thành Carbon dioxide, amoniac và nước như sau:

được đưa ra bởi:

CnHaObNc + (n +  –  – c) O2 à nCO2 + ( – c) H2O + cNH3

Phương trình này không bao gồm nhu cầu oxy do quá trình nitrat hóa. Quá trình oxy hóa ammoniac thành nitrat:

NH3 + 2O2 à NO3– + H3O–

Dicromat, tác nhân oxy hóa để xác định COD không oxy hóa ammoniac thành nitrat. Do đó, quá trình nitrat hóa không được đưa vào xét nghiệm COD tiêu chuẩn.

Sử dụng Kali dicromat
Kali dicromat là tác nhân oxy hóa mạnh trong điều kiện axit. Độ axit thường đạt được bằng cách thêm axit sulfuric. Phản ứng của Kali dicromat và các hợp chất hữu cơ nhu sau:

CnHaObNc = dCr2O72- + (8d + c) H+ à  H2O + cNH4+ + 2dCr3+

d =  +  –  –

Thông thường, dung dịch Kali dicromat 0.25 N được sử dụng để xác định COD. Mặc dù đối với các mẫu có COD dưới 50 mg/L nồng độ Kali dicromat thấp hơn được ưu tiến. trong quá trình oxy hóa các chất hữu cơ trong nước, Kali dicromat bị khử. Vì trong tất cả các phản ứng oxy hóa khử, thuốc thử bị oxy hóa và chất còn lại bị khử. Tạo thành Cr3+. Lượng Cr3+ được xác định sau quá trình oxy hóa hoàn tất và được sử dụng như một phép đo gián tiếp về hàm lượng hữu cơ của mẫu nước.

Đo lường lượng dư thừa
Tất cả các chất hữ cơ bị oxy hóa hoàn toàn cần 1 lượng Kali dicromat hoặc bất kỳ tác nhân oxy hóa nào bắt buộc phải có. Sau khi quá trình oxy hóa hoàn tất, phải đo lường lượng Kali dicromat dư thừa để đảm bảo xác định lượng Cr3+ chính xác.

Để làm được như vậy, Kali dicromat dư được chuẩn hóa nồng độ bằng sắt ammonium sulfate FAS cho đến khi tất cả các chất oxy hóa dư đã được giảm xuống Cr3+.