Nội dung bài viết
COD là gì ?
Những anh chị em làm trong ngành môi trường, hay xử lý nước đều chắc chắn đã từng nghe về COD. Nhiều trong số các bạn đều biết rằng COD là chemical oxygen demand, nghĩa là nhu cầu oxy hóa học.
Hiểu cặn kẽ hơn một xíu nữa, nhu cầu oxy hóa học là lượng oxy cần thiết để oxy hóa hóa hòa toàn các chất có trong nước thành CO2 và H2O. Như vậy COD là lượng oxy cần thiết cho những phản ứng hóa học để chuyển đổi các chất có trong nước thành CO2 và H2O.
Hiểu sâu thêm một tí nữa, áp dụng trong lĩnh vực xử lý nước, thì COD chính là lượng oxy chúng ta cần cấp vào nước thải để các phản ứng hóa học chuyển đổi hết các chất ô nhiễm có trong nước thành CO2 và nước. Khi đó CO2 đi ra khỏi nước thải và nước hết ô nhiễm.
Từ đó chúng ta cũng hiểu được là nước có COD càng cao, thì lượng tạp chất càng cao, nghĩa là nước càng ô nhiễm.
Phản ứng hóa học oxy hóa các chất ô nhiễm trong nước được biểu diễn như bên dưới:
CnHaObNc + (n + a/4 – b/2 – 3c/4)*O2 --> nCO2 + (a/2 + 3c/2)*H2O + cNH3
Tóm lại, COD là đại lượng mô tả cho mức độ ô nhiễm của một nguồn nước thông qua lượng oxy cần sử dụng để chuyển hóa hết các chất ô nhiễm có trong nước thành CO2 và nước.
chọn
Ứng dụng của phép tính lượng COD trong nước thải từ một loại hóa chất được châm vào nước
Phép tính lượng COD không những có ý nghĩa thực tiễn trong xử lý nước thải mà còn ở mức độ ngăn ngừa, giảm thiểu ô nhiễm tại nguồn. Cụ thể, phép tính này áp dụng trong thực tế như sau:
Áp dụng để tính toán lựa chọn loại chất nào dùng vào sản xuất tạo ra COD thấp hơn, nghĩa là thải ra nước thải ít ô nhiễm hơn.
Ví dụ:
Nhà máy A đang phân vân xử dụng hai loại háo chất có cùng tính năng, hiệu quả và giá thành sản xuất. Nên chọn loại nào để giảm nồng độ COD trong nước thải.
Hướng dẫn tính toán lượng COD trong nước thải từ một loại hóa chất được châm vào nước
Bước 1: Xác định công thức hóa học của loại hóa chất châm vào nguồn nước
Bằng việc xác định loại hóa chất đã châm vào nước, chúng ta sẽ xác định được khối lượng phân tử của chất đó, giá trị này sẽ được dùng ở bước tiếp theo.
Ví dụ như, có một nhà máy nọ, họ đang phân vân giữa việc dùng hai loại acid hữu cơ là formic acid hay acetic acid cho việc tẩy rửa. Trong bước này, chúng ta cần xác định acid acetic có công thức hóa học là C2H4O2, còn acid formic có công thức hóa học là CH2O2. Từ công thức này ta xác định được khối lượng phân tử của C2H4O2 là 60, khối lượng phân tử của CH2O2 là 46.
Bước 2: Xác định số mol của chất châm vào nguồn nước
Chúng ta xác định số mol của chất châm vào nguồn nước dựa vào công thức:
n = m /M
Trong đó:
- n là số mol
- m là khối lượng của chất
- M là khối lượng phân tử của chất ô nhiễm đã xác định ở bước 1.
Như vậy, để tính ra số mol. Chúng ta cần đi tìm khối lượng của chất đó đã châm vào nguồn nước. Sẽ có hai trường hợp xảy ra.
Nếu chất châm vào nguồn nước là chất rắn thì chúng ta chỉ việc cân khối lượng của chất đó là có được con số m.
Nếu chất châm vào nguồn nước là chất lỏng thì chúng ta cần phải dựa vào nồng độ của chất đó để tính ra khối lượng. Ví dụ, một dung dịch 10 kg acid acetic 70% thì khối lượng của chất đó là mct = mdd*% = 7 kg.
Sau khi có được con số khối lượng của chất đó, chúng ta áp dụng vào công thức thì tính ra số mol của chất ô nhiễm đã châm vào nước.
N = m/ M = 7/ 60 = 0.117 Kmol
Bước 3: Xác định tỉ lệ oxy cần thiết trên tỉ lệ hóa chất đã châm vào nguồn nước
Bản chất của việc đi tính lượng COD chính là đi xác định cần bao nhiêu oxy để oxy hóa toàn bộ khối lượng chất ô nhiễm đã châm vào nước. Để xác định điều này chúng ta cần dựa vào phản ứng háo học để xác định tỉ lệ oxy cần thiết theo phương trình phản ứng sau:
CnHaObNc + (n + a/4 – b/2 – 3c/4)*O2 --> nCO2 + (a/2 + 3c/2)*H2O + cNH3
Ví dụ:
C2H4O2 + 2 O2 -> 2 CO2 + 2H2O
Như vậy, cần 2 mol oxy để oxy hóa hết 1 mol C2H4O2.
Bước 4: Tính ra lượng oxy cần thiết để oxy hóa hết lượng hóa chất đã châm vào nguồn nước
Từ bước 3 chúng ta tính ra được như sau:
Số mol oxy cần thiết để oxy hóa hết lượng C2H4O2 = 0.117 x 2= 0.23 Kmol
Lượng oxy cần thiết để oxy hóa hết lượng C2H4O2 = 0.23 x 32 = 7.5 kg
Bước 5: Tính ra lượng COD
Khối lượng hóa chất ở bước 1 được châm vào một thể tích nước nhất định. Ví dụ 300 m3.
Khi đó, tương ứng lượng oxy trên cũng được hào vào thể tích nước này, khi đó COD sẽ được tính theo khối lượng chia cho thể tích dung dịch: = 7.5 kg/300 m3 = 25 mg/l.
Ví dụ áp dụng thực tiễn
Một nhà máy bia muốn dùng hóa chất để rửa chai. Họ đang phân vân sử dụng chất tẩy rửa là hợp chất của CaCO3 với axit formic hay của CaCO3 với axit acetic.
Họ không có hệ thống xử lý nước thải, nước thải được thải chung vào khu công nghiệp và được tính tiền theo nồng độ COD.
Bạn hãy giúp nhà máy lựa chọn loại hóa chất tẩy rửa. Biết rằng lượng hóa chất cần cho quá trình tẩy rửa như bảng bên dưới:
| Formula | axit formic | axit acetic |
Đơn vị |
| Dosing solution | 80% | 85% | % |
| Dosing rate acid | 200 | 350 | lít/ngày |
| Wastewater flow | 300 | 300 | m3/ngày |
Bước 1: Xác định công thức hóa học và khối lượng phân tử:
axit formic CH2O2: 60
axit acetic C2H4O2: 46
Bước 2: Xác định số mol của chất châm vào nguồn nước
axit acetic C2H4O2 = m/M = 85%*350/46 = 2.67 Kmol
axit formic CH2O2 = m/M = 80%*200/60 = 6.46 Kmol
Bước 3: Xác định tỉ lệ oxy cần thiết trên tỉ lệ hóa chất đã châm vào nguồn nước
1 C2H4O2 + 2 O2 -> 2 CO2 + 2H2O
=> mol O2 = 2.67 * 2 = 5.33 Kmol
1 CH2O2 + 1/2 O2 -> CO2 +H2O
=> mol O2 = 6.46 * 1/2 = 3.23 Kmol
Bước 4: Tính ra lượng oxy cần thiết để oxy hóa hết lượng hóa chất đã châm vào nguồn nước
Lượng oxy cần thiết để oxy hóa hết lượng C2H4O2 = n x M= kg
Lượng oxy cần thiết để oxy hóa hết lượng CH2O2 = n x M= kg
Bước 5: Tính ra lượng COD
Để được tư vấn cách giảm tải lượng ô nhiễm từ nguồn nước thải, các bạn có thể liên hệ:
- Senior engineer: Trương Tường Tân
- Phone: 0909 407 547
- Email: tuongtan3t77@gmail.com
