COD và BOD là gì?

Meraki Center

BOD là gì?

HĐQT (viết tắt của Nhu cầu oxy sinh học) là lượng oxy cần thiết để vi sinh vật oxy hóa các chất hữu cơ theo phản ứng:

Vi sinh vật oxy hóa chất hữu cơ theo phương trình:

Chất hữu cơ + O2 -> CO2 + tế bào mới + sản ​​phẩm trung gian.

Trong xử lý nước thải, vi sinh vật học Động vật sử dụng oxy để phân hủy các hợp chất hữu cơ. Về cơ bản, vi sinh vật tiêu thụ chất hữu cơ nhưng phải có đủ oxy trong nước. Nếu không có đủ oxy trong nước, vi sinh vật sẽ chết. Không khí khuếch tán cung cấp cho bể sục khí lượng oxy dồi dào. Các hợp chất hữu cơ trong nước thải cung cấp thức ăn cho vi sinh vật.

BOD là gì?

Vì vi sinh vật sẽ nhân lên trong nước thải theo thời gian nên điều cần thiết là phải có sự cân bằng chính xác giữa Oxy, Chất hữu cơ và Vi sinh vật. Sự mất cân bằng sẽ cản trở nỗ lực xử lý nước thải. Cuối cùng, nước thải sẽ được chuyển sang bể lắng thứ cấp, tại đây các vi sinh vật dư thừa sẽ được loại bỏ dưới dạng bùn hoạt tính thải (WAS). Một phần bùn hoạt tính sẽ được tuần hoàn về bể sục khí để cung cấp nước thải mới có đủ vi sinh vật.

Chú ý khi xác định BOD

• Tránh tiếp xúc với không khí.
• Các mẫu nước bị ô nhiễm nặng cần phải được pha loãng.
• Điều kiện môi trường cần được duy trì phù hợp (pH, t0, loại bỏ các chất độc hại,…)
• Bổ sung dinh dưỡng: N, P,…

Ứng dụng dữ liệu BOD

• Đánh giá tính chất nước thải sinh hoạt và nước thải công nghiệp
• Chỉ số duy nhất xác định lượng chất hữu cơ có khả năng phân hủy sinh học
• Đánh giá khả năng tự làm sạch của nguồn nước.
• Cơ sở lựa chọn phương pháp xử lý
• Cơ sở để xác định quy mô thiết bị xử lý và hiệu quả xử lý.

COD là gì?

COD (Nhu cầu oxy hóa học) là lượng oxy cần thiết để oxy hóa các hợp chất hóa học trong nước, bao gồm cả vô cơ và hữu cơ. Như vậy, COD là lượng oxy cần thiết để oxy hóa tất cả các chất hóa học trong nước, còn BOD là lượng oxy cần thiết để oxy hóa một phần các hợp chất hữu cơ dễ bị phân hủy bởi vi sinh vật.

COD là gì?

Toàn bộ lượng oxy dùng cho các phản ứng trên được lấy từ oxy hòa tan trong nước (DO). Do đó, nhu cầu oxy hóa học và sinh học cao sẽ làm giảm nồng độ DO trong nước, gây hại cho sinh vật nước và hệ sinh thái nước nói chung. Nước thải hữu cơ, nước thải sinh hoạt và nước thải hóa học là những tác nhân tạo ra giá trị BOD và COD cao trong môi trường nước.

Phương pháp xác định COD trong phòng thí nghiệm

Cơ sở lý thuyết của phương pháp xác định COD

• Gần như tất cả các chất hữu cơ đều có thể bị oxy hóa hoàn toàn thành CO2 bằng các tác nhân oxy hóa mạnh như Kali dicromat hoặc Kali permanganat trong môi trường axit.
• Lượng oxy cần thiết cho phản ứng được xác định theo phương trình sau:

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

Sử dụng Kali dicromat

• Kali dicromat là chất 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 như sau:

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

• Thông thường, dung dịch kali dicromat 0,25 N được sử dụng để xác định COD.

Đo lượng dư thừa

• Gần như tất cả các chất hữu cơ đều bị oxy hóa hoàn toàn cần một lượng kali dicromat hoặc bất kỳ chất oxy hóa cần thiết nào khác.
• Sau quá trình oxy hóa, lượng Kali dicromat dư phải được đo để đảm bảo xác định Cr3+ chính xác.
• Để làm như vậy, Kali dicromat (dư lượng) được chuẩn độ bằng sắt amoni sunfat FAS cho đến khi tất cả các chất oxy hóa còn lại được khử thành Cr3+.
• Thông thường, chất chỉ thị oxy hóa khử ferroin cũng được thêm vào trong bước chuẩn hóa nồng độ này.
• Khi giảm hết lượng dicromat dư, chất chỉ thị ferroin chuyển màu từ xanh sang nâu đỏ. Khi đó, lượng amoni sunfat thêm vào tương đương với lượng kali dicromat dư trong mẫu ban đầu.

Thời gian xác định COD và BOD5

Ghi chú:

• Chất chỉ thị ferroin có màu đỏ tươi nhưng khi thêm vào mẫu chứa kali dicromat thì nó chuyển sang màu xanh lục.
• Trong quá trình chuẩn hóa nồng độ, màu chỉ thị thay đổi từ xanh lục sang xanh lam sáng. Cuối cùng nó chuyển sang màu nâu đỏ.
• Chất chỉ thị ferroin chuyển từ màu nâu đỏ sang màu xanh nhạt khi bị oxy hóa.

Chuẩn bị chỉ thị Ferroin

• Chuẩn bị dung dịch 1,485g 1,10-phenanthroline monohydrat thêm 695mg dung dịch FeSO4.7H2O vào nước cất.
• Dung dịch màu đỏ thu được được pha loãng thành 100ml.

Sự can thiệp vô cơ

• Một số mẫu nước chứa hàm lượng cao các chất vô cơ oxy hóa có thể cản trở việc xác định COD.
• Do nồng độ cao trong hầu hết nước thải nên clorua thường là nguồn gây nhiễu nghiêm trọng nhất. Phản ứng với Kali dicromat như sau:

6Cl– + Cr2O72- + 14H+ à 3Cl2 + 2Cr3+ + 7H2O

• Trước khi sử dụng các thuốc thử khác, nên sử dụng thủy ngân sunfat trước để loại bỏ sự can thiệp của clorua.
• Một số chất vô cơ khác gây nhiễu như: Nitrit, sắt, sunfua. Nitrite có thể sử dụng axit sulfamic để ngăn chặn nhiễu. Sản phẩm thu được là khí N2.

>>>Xem thêm: Hóa chất xử lý nước thải

Mối liên hệ giữa COD và BOD

• Giống như BOD, COD là phương pháp dùng để đo lượng oxy trong nước sau hoạt động của vi sinh vật.
• Việc xác định nhu cầu oxy sinh học BOD được thực hiện bằng cách sử dụng các quần thể sinh khối đang phát triển trong khoảng thời gian nhất định khoảng 20 ngày hoặc 5 ngày đối với BOD5. Trong khi đó COD sử dụng các chất oxy hóa mạnh như Kali dicromat hoặc Kali permanganat để oxy hóa các chất hữu cơ có trong mẫu nước thải ở nhiệt độ thường trong môi trường axit mạnh.
• Quá trình tính COD có ưu điểm là không bị nhiễu bởi các chất độc hại. Thời gian thực hiện cho đến khi có kết quả khoảng 2 – 3 giờ. Còn BOD thì thường là 20 ngày còn BOD5 là 5-7 ngày.
• Các phương pháp xác định COD đều được thực hiện bởi con người trong phòng thí nghiệm. Nhưng nó vẫn cho kết quả chính xác và có thể dùng làm cơ sở để xác định chính xác quá trình tự nhiên xác định nhu cầu oxy trong nước thải.
• Việc xác định COD được thực hiện song song với việc xác định BOD để ước tính các chất hữu cơ không phân hủy sinh học có trong nước thải.
• Đối với chất hữu cơ dễ phân hủy sinh học, COD thường nằm trong khoảng 1,3 – 1,5 lần BOD.
• Trường hợp COD cao gấp đôi BOD sẽ xác định được lượng chất hữu cơ trong mẫu nước không bị phân hủy bởi vi sinh vật thông thường.
• Mối quan hệ COD BOD

Mối quan hệ BOD và COD

Lưu ý trong thực tế:

• Nếu kết quả xét nghiệm COD cho thấy nồng độ thủy ngân cao hơn quy định thì mẫu phải được lưu giữ như chất thải nguy hại.