Trong công tác bảo vệ môi trường, việc theo dõi và xử lý nước thải là một khâu then chốt giúp hạn chế ô nhiễm và đảm bảo phát triển bền vững. Một trong những chỉ số quan trọng nhất để đánh giá chất lượng nước thải chính là COD. Vậy COD trong nước thải là gì và tại sao nó lại có ý nghĩa quyết định trong quản lý nguồn thải và doanh nghiệp? Cùng Nhất Tín phân tích chi tiết trong bài viết sau.
→ Xem thêm: Thông tin về Quan trắc môi trường
1. COD là gì trong nước thải?
COD (Chemical Oxygen Demand – nhu cầu oxy hóa học) là một chỉ số quan trọng dùng để đánh giá chất lượng nước thải, phản ánh lượng oxy cần thiết để các chất oxy hóa mạnh phân hủy hoàn toàn các hợp chất hữu cơ và một phần hợp chất vô cơ có trong nước.
Nói một cách dễ hiểu, COD cho thấy nước thải ô nhiễm đến mức nào thông qua việc đo lượng oxy cần thiết để xử lý những chất bẩn này. Chỉ số COD càng cao thì hàm lượng chất hữu cơ càng lớn, mức độ ô nhiễm càng nặng, và ngược lại.
Ý nghĩa của việc đo nồng độ COD trong nước không chỉ nằm ở khía cạnh kỹ thuật mà còn liên quan trực tiếp đến bảo vệ môi trường và sức khỏe con người:
- Xác định hiệu quả xử lý nước thải: So sánh COD trước và sau xử lý giúp đo lường khả năng loại bỏ chất hữu cơ của hệ thống.
- Tuân thủ quy định môi trường: Kiểm soát COD đảm bảo cơ sở sản xuất đáp ứng tiêu chuẩn, tránh vi phạm pháp luật.
- Bảo vệ sức khỏe và hệ sinh thái: COD được kiểm soát tốt giúp duy trì oxy hòa tan trong nước, bảo vệ thủy sinh và cân bằng sinh thái.
- Hỗ trợ quản lý tài nguyên nước: Đo COD định kỳ giúp quản lý và sử dụng nguồn nước hiệu quả, tránh suy giảm chất lượng.
Có nhiều nguyên nhân khiến COD trong nước thải tăng cao:
- Nước thải sinh hoạt: Thức ăn thừa, dầu mỡ, chất tẩy rửa tích tụ làm COD tăng mạnh.
- Nước thải công nghiệp: Các hợp chất hữu cơ độc hại như phenol, amoni hoặc hóa chất phụ gia sản xuất làm tăng COD.
- Nước rỉ rác từ bãi chôn lấp: Quá trình phân hủy yếm khí chất hữu cơ trong rác và bùn thải sinh ra COD rất cao.
- Hiện tượng phú dưỡng: Dư thừa chất dinh dưỡng làm tảo và sinh vật phù du phát triển quá mức, góp phần làm COD tăng bất thường trong nguồn nước.
→ Đọc thêm về: BOD trong nước thải là gì? Ý nghĩa, cách đo và biện pháp xử lý
2. Hậu quả khôn lường nếu COD trong nước thải vượt ngưỡng cho phép
Theo QCVN 40:2011/BTNMT, mức giới hạn COD trong nước thải công nghiệp được quy định như sau:
- Nước thải chảy trực tiếp ra nguồn tiếp nhận: 100 – 200 mg/L
- Nước thải chảy vào hệ thống thoát nước đô thị: 300 – 500 mg/L
- Nước thải xả vào cống chung của khu sản xuất, kinh doanh, dịch vụ: 300 – 600 mg/L
Nếu vượt ngưỡng cho phép, COD trong nước thải sẽ để lại những hậu quả khôn lường:
- Suy giảm oxy hòa tan trong nước: COD cao làm tiêu thụ nhiều oxy hòa tan, gây ngạt thở cho cá và thủy sinh vật, dẫn tới hiện tượng chết hàng loạt, phá vỡ cân bằng sinh thái.
- Ô nhiễm nguồn nước ngầm và sông hồ: Nước thải chứa COD cao thấm xuống đất gây ô nhiễm nguồn nước ngầm, đồng thời theo dòng chảy làm suy giảm chất lượng nước mặt, ảnh hưởng trực tiếp tới nước sinh hoạt và nông nghiệp.
- Hình thành các khí độc hại: Sự phát triển mạnh của vi khuẩn kỵ khí trong môi trường thiếu oxy sinh ra khí H₂S, CH₄… vừa gây mùi hôi khó chịu vừa làm trầm trọng thêm ô nhiễm không khí và nước.
- Suy giảm chất lượng nguồn nước tiếp nhận: COD cao làm tiêu tốn lượng lớn oxy của sông, hồ, khiến nguồn nước bị “nghèo oxy”, giảm khả năng tự làm sạch tự nhiên.
- Đe dọa sức khỏe con người: Nguồn nước bị ô nhiễm COD cao có nguy cơ lan truyền vi khuẩn gây bệnh, đồng thời các hợp chất hữu cơ chưa phân hủy có thể tích tụ và gây hại lâu dài cho sức khỏe cộng đồng.
→ Cập nhật thêm thông tin hữu ích: Quy chuẩn 40 nước thải công nghiệp 2025: Thay đổi chính cần biết
3. Các phương pháp xác định chỉ số COD trong nước thải là gì?
Các phương pháp xác định chỉ số COD trong nước thải hiện nay khá đa dạng. Dưới đây là những cách phổ biến nhất:
3.1. Dùng thuốc tím (KMnO4)
Đây là phương pháp truyền thống, dựa trên nguyên tắc oxy hóa các hợp chất hữu cơ trong mẫu nước bằng dung dịch Kali Permanganat 0,1N trong môi trường axit ở nhiệt độ sôi (khoảng 100°C). Sau khi phản ứng, lượng KMnO₄ dư sẽ được chuẩn độ lại bằng dung dịch Axit Oxalic 0,1N. Tuy nhiên, phương pháp này chỉ oxy hóa được một phần các hợp chất hữu cơ, do đó hiện nay ít được dùng trong phân tích chính xác mà chủ yếu để đánh giá sơ bộ COD.
3.2. Dùng Kali Dicromat (K2Cr2O7)
Đây là phương pháp tiêu chuẩn và được sử dụng rộng rãi nhất hiện nay. Nguyên tắc là dùng Kali Dicromat – chất oxy hóa mạnh – trong môi trường axit (thường có thêm xúc tác bạc sunfat) để oxy hóa hầu hết các hợp chất hữu cơ trong mẫu.
Phần K₂Cr₂O₇ dư sau phản ứng được chuẩn độ bằng dung dịch muối Mohr (sắt (II) amoni sunfat). Phương pháp này có độ chính xác cao, thời gian phản ứng nhanh (khoảng 2–3 giờ) và có khả năng xử lý các hợp chất hữu cơ phức tạp, nên được dùng phổ biến trong phòng thí nghiệm để xác định COD của cả nước thải sinh hoạt lẫn công nghiệp.
→ Tìm hiểu thêm: Sự khác biệt giữa BOD COD là gì? Ý nghĩa của tỷ lệ BOD/COD
3.3. Phương pháp chuẩn độ
Đây là phương pháp hóa học định lượng cổ điển, thường gắn liền với việc sử dụng các chất oxy hóa mạnh như K₂Cr₂O₇. Mẫu nước thải được xử lý với chất oxy hóa, sau đó lượng chất oxy hóa dư sẽ được xác định thông qua chuẩn độ với dung dịch chuẩn.
COD được tính dựa trên lượng chất oxy hóa đã phản ứng. Phương pháp này chính xác, nhưng đòi hỏi người thực hiện phải có kỹ năng tốt và tốn nhiều thời gian hơn so với các phương pháp đo nhanh.
3.4. Phương pháp quang phổ
Dựa trên việc đo độ hấp thụ ánh sáng của dung dịch sau phản ứng oxy hóa. Khi chất hữu cơ bị oxy hóa, các sản phẩm tạo màu sẽ hấp thụ ánh sáng ở bước sóng nhất định. Cường độ hấp thụ ánh sáng tỷ lệ thuận với nồng độ COD trong mẫu.
Với máy quang phổ, người ta có thể phân tích nhanh, đồng thời xử lý nhiều mẫu một lúc. Đây là phương pháp nhanh gọn, dễ thực hiện, nhưng độ chính xác phụ thuộc vào hiệu chuẩn máy và điều kiện đo.
3.5. Sử dụng test kit và các thiết bị đo lường trực tiếp
Đây là các phương pháp đo nhanh, rất tiện lợi để sử dụng tại hiện trường. Nguyên tắc chung là dựa vào phản ứng hóa học tạo màu hoặc cảm biến điện hóa, sau đó so màu hoặc đọc kết quả trực tiếp bằng thiết bị cầm tay.
Ưu điểm là nhanh chóng, đơn giản, dễ áp dụng, đặc biệt phù hợp cho công tác giám sát COD thường xuyên. Tuy nhiên, độ chính xác và độ lặp lại thường thấp hơn so với các phương pháp chuẩn độ hoặc quang phổ trong phòng thí nghiệm.
→ Xem thêm: Quan trắc nước thải: Đối tượng, tần suất, chỉ tiêu, mức phạt
4. Biện pháp tối ưu nhất để xử lý COD trong nước thải là gì?
Tùy thuộc vào tính chất nguồn thải và yêu cầu đầu ra, có nhiều phương án để xử lý COD trong nước thải. Dưới đây là các biện pháp chính:
4.1. Sử dụng hóa chất oxy hóa
Áp dụng các chất oxy hóa mạnh như Clo, Ozone, Hydrogen Peroxide (H₂O₂) để phá hủy hợp chất hữu cơ khó phân hủy trong nước thải. Phản ứng oxy hóa giúp chuyển các chất ô nhiễm thành dạng vô cơ đơn giản hơn, dễ xử lý tiếp theo. Phương pháp này nhanh, hiệu quả nhưng chi phí hóa chất cao và có thể phát sinh sản phẩm phụ cần kiểm soát.
4.2. Sử dụng hóa chất keo tụ
Dùng các chất keo tụ như PAC, phèn nhôm, muối sắt để trung hòa điện tích các hạt lơ lửng, làm chúng kết dính lại thành bông cặn lớn. Các bông này sau đó dễ dàng được loại bỏ bằng lắng hoặc lọc. Phương pháp keo tụ hiệu quả đối với COD có nguồn gốc từ chất rắn lơ lửng và hợp chất hữu cơ dạng keo, thường kết hợp trong giai đoạn xử lý sơ cấp.
→ Xem thêm: TSS là gì? Giới hạn, cách đo và xử lý TSS trong nước thải
4.3. Sử dụng than hoạt tính
Thường được ứng dụng ở bước xử lý bậc cao, sau khi nước thải đã qua xử lý hóa lý hoặc sinh học. Than hoạt tính có khả năng hấp phụ mạnh các hợp chất hữu cơ khó phân hủy, giúp giảm COD xuống mức rất thấp. Có thể dùng than hoạt tính dạng bột (PAC) hoặc dạng hạt (GAC), sau đó thay thế hoặc tái sinh khi bão hòa.
4.4. Sử dụng các phương pháp sinh học
Đây là biện pháp tối ưu và bền vững nhất hiện nay. Nước thải được đưa vào hệ thống xử lý kỵ khí (ví dụ: UASB, bể Biogas) hoặc hiếu khí (bể Aerotank, MBR). Vi sinh vật sẽ phân hủy các hợp chất hữu cơ thành CO₂, H₂O và sinh khối vi sinh mới.
Để tăng hiệu suất, nhiều hệ thống bổ sung men vi sinh chuyên dụng như Microbe-Lift IND, có khả năng phân hủy cả các hợp chất hữu cơ khó xử lý (BTX), chịu được sốc tải COD cao và phục hồi hệ thống nhanh sau sự cố. Đây được coi là phương pháp tối ưu nhất vì vừa hiệu quả, vừa thân thiện với môi trường và có thể giảm COD tới 80–90%.
Như vậy, COD là thước đo quan trọng phản ánh mức độ ô nhiễm hữu cơ và hiệu quả xử lý nước thải. Nếu vượt ngưỡng cho phép, hậu quả không chỉ ảnh hưởng tới môi trường tự nhiên mà còn tác động đến kinh tế và sức khỏe con người. Vì vậy, nắm vững COD trong nước thải là gì, cách xác định và phương pháp xử lý sẽ giúp doanh nghiệp chủ động kiểm soát nguồn thải, hạn chế rủi ro và duy trì hoạt động bền vững.
→ Đọc thêm các bài viết liên quan:
