Khi nói đến đánh giá chất lượng nước thải, việc hiểu rõ BOD là gì môi trường không chỉ giúp nhận diện mức độ ô nhiễm hữu cơ mà còn là căn cứ để lựa chọn giải pháp xử lý thích hợp. Đối với doanh nghiệp, nắm vững ý nghĩa và phương pháp quản lý BOD chính là chìa khóa để tuân thủ quy định pháp luật và phát triển bền vững. Trong bài viết này, Nhất Tín sẽ cùng bạn đi sâu tìm hiểu vấn đề này.
→ Xem thêm: Thông tin về Quan trắc môi trường
1. Chỉ số BOD là gì, môi trường nước thải có các chỉ số BOD nào?
Chỉ số BOD (Biochemical Oxygen Demand – nhu cầu oxy sinh học) là lượng oxy hòa tan mà vi sinh vật hiếu khí cần tiêu thụ để phân hủy chất hữu cơ trong nước ở điều kiện nhất định, thường được tính trong 5 ngày ở 20°C. Đây là thông số cốt lõi để đánh giá mức độ ô nhiễm hữu cơ, khả năng tự làm sạch của nguồn nước và hiệu quả xử lý nước thải.
Ý nghĩa của chỉ số BOD trong nước thải:
- Đánh giá mức độ ô nhiễm hữu cơ: BOD càng cao thì nước càng chứa nhiều chất hữu cơ, dễ dẫn tới suy giảm oxy hòa tan và gây hại cho hệ sinh thái thủy sinh.
- Xác định khả năng tự làm sạch của nguồn nước: Khi chỉ số BOD lớn, vi sinh vật cần nhiều oxy để phân hủy chất hữu cơ, dẫn tới tình trạng thiếu oxy và nguồn nước mất khả năng cân bằng tự nhiên.
- Đo lường hiệu quả xử lý nước thải: Sau quá trình xử lý, BOD giảm chứng tỏ hệ thống xử lý hoạt động hiệu quả; nếu vẫn cao, có nghĩa là công nghệ xử lý chưa đáp ứng yêu cầu.
Các chỉ số BOD trong nước thải thường gặp:
- BOD₅: Chỉ số phổ biến nhất, đo lượng oxy vi sinh vật tiêu thụ trong 5 ngày ở 20°C. Thường được dùng để đánh giá nhanh mức độ ô nhiễm hữu cơ.
- BOD₂₀: Đo lượng oxy tiêu thụ trong 20 ngày, phản ánh cả những hợp chất hữu cơ khó phân hủy, cho cái nhìn dài hạn hơn.
- Các chỉ số khác (BOD₇, BOD₁₄): Dùng trong nghiên cứu hoặc yêu cầu quản lý đặc thù, tùy theo mục tiêu quan trắc.
- BOD dễ phân hủy: Là phần chất hữu cơ mà vi sinh vật có thể phân giải nhanh chóng trong thời gian ngắn (thường 5 ngày).
- BOD khó phân hủy: Là phần chất hữu cơ còn lại sau thời gian đầu, bền vững và khó bị phân giải, gây tồn lưu ô nhiễm lâu dài trong môi trường nước.
→ Cập nhật thêm thông tin hữu ích: Sự khác biệt giữa BOD COD là gì? Ý nghĩa của tỷ lệ BOD/COD
2. Đâu là các loại nước thải có chỉ số BOD cao?
Trong thực tế, hầu hết các loại nước thải đều tồn tại chỉ số BOD còn mức độ BOD cao hay thấp sẽ tùy thuộc vào nguồn phát sinh và hàm lượng chất hữu cơ có trong đó. Những ngành công nghiệp sử dụng nhiều nguyên liệu hữu cơ hoặc tạo ra nhiều hợp chất khó phân hủy (cao su, thủy sản, giấy, chăn nuôi) thường có giá trị BOD cao gấp hàng chục lần so với nước thải sinh hoạt.
Bảng dưới đây minh họa cụ thể các loại nước thải thường gặp cùng đặc điểm và mức BOD trung bình để dễ hình dung hơn:
| Loại nước thải | Đặc điểm chính | Chỉ số BOD (mg/L) |
| Sinh hoạt | Chứa thức ăn thừa, dầu mỡ, chất thải hữu cơ dễ phân hủy, mức ô nhiễm hữu cơ vừa phải | 100 – 200 |
| Chế biến thủy sản | Giàu protein, mỡ động vật và hợp chất hữu cơ từ cá, tôm, hải sản; dễ gây ô nhiễm nặng | 2000 – 5000 |
| Sản xuất bia | Chứa nhiều đường, bã malt, men và chất hữu cơ dễ phân hủy trong quá trình lên men | 800 – 2000 |
| Nhà máy giấy | Có nhiều xenlulo, hợp chất hữu cơ khó phân hủy, kèm hóa chất tẩy trắng | 2000 – 3000 |
| Sản xuất cao su | Chứa mủ cao su, hợp chất hữu cơ phức tạp, nồng độ BOD rất cao | 3000 – 10.000 |
| Dệt nhuộm | Có thuốc nhuộm, hóa chất hữu cơ, phụ gia xử lý vải; dễ gây màu và BOD cao | 500 – 3000 |
| Chăn nuôi | Có nguồn gốc từ phân, nước tiểu, thức ăn thừa; chứa lượng lớn chất hữu cơ dễ phân hủy | 3000 – 5000 |
| Xi mạ | Chứa dung dịch tẩy rửa và hợp chất hữu cơ phụ gia, mức BOD trung bình | 300 – 1000 |
| Mía đường | Giàu đường, bã mía, mật rỉ; tạo ra BOD cao, dễ gây suy giảm oxy nguồn nước | 1600 – 5000 |
Ngoài mức BOD thực tế, mỗi loại nước thải còn có tiêu chuẩn đầu ra được quy định rõ trong các QCVN để đảm bảo an toàn môi trường và làm tiêu chuẩn quan trắc nước thải. Bảng sau thể hiện giới hạn BOD cho phép đối với một số loại nước thải:
| Nước thải | Đơn vị | Cột A | Cột B | Quy chuẩn áp dụng |
| Sinh hoạt | mg/L | 30 | 50 | QCVN 14:2015/BTNMT |
| Công nghiệp | mg/L | 30 | 50 | QCVN 40:2011/BTNMT |
| Chăn nuôi | mg/L | 40 | 100 | QCVN 62:2016/BTNMT |
| Cao su | mg/L | 30 | 50 | QCVN 01:2015/BTNMT |
| Chế biến thủy sản | mg/L | 30 | 50 | QCVN 11:2015/BTNMT |
→ Đọc bài viết liên quan: COD trong nước thải là gì? Ý nghĩa, quy chuẩn và cách xử lý
3. Hậu quả nếu vượt ngưỡng BOD trong nước thải là gì?
Nước thải có BOD cao có thể gây ra nhiều hệ lụy nghiêm trọng như:
- Mất oxy hòa tan (hypoxia hoặc anoxia): BOD cao khiến vi sinh vật tập trung tiêu thụ oxy để phân hủy chất hữu cơ, dẫn tới lượng oxy hòa tan trong nước giảm mạnh, ảnh hưởng đến sự sống của cá, tôm và các sinh vật thủy sinh khác.
- Ô nhiễm môi trường nước: Các chất hữu cơ không phân hủy kịp hoặc tồn lưu sẽ làm tăng mức ô nhiễm, gây mùi hôi, màu nước đục, ảnh hưởng tới khả năng sử dụng nguồn nước và làm tăng chi phí xử lý nước cấp hoặc tái sử dụng.
- Kích thích phát triển tảo và vi khuẩn có hại: BOD cao là thức ăn cho vi sinh vật hiếu khí, tạo điều kiện thuận lợi cho tảo phát triển mạnh, dẫn đến hiện tượng phú dưỡng, giảm chất lượng nước, xuất hiện mùi hôi và điều kiện sống kém cho sinh vật thủy sinh.
- Giảm khả năng tự làm sạch của nguồn nước: Khi BOD cao, vi sinh vật phải tiêu thụ nhiều oxy để phân hủy chất hữu cơ, nên nguồn nước mất khả năng tự cân bằng và phục hồi trạng thái ban đầu.
- Rủi ro gây chết cá hoặc sinh vật thủy sinh: Thiếu oxy trầm trọng do BOD cao có thể gây hiện tượng cá chết hàng loạt hoặc các loài nhạy cảm không sống được trong môi trường bị ô nhiễm.
- Ảnh hưởng đến sức khỏe con người và kinh tế: Nước bị ô nhiễm do BOD cao khi được sử dụng (nước sinh hoạt, nông nghiệp) có thể chứa vi sinh vật, chất độc, gây bệnh đường ruột, da liễu. Đồng thời, ô nhiễm nước còn làm giảm sản lượng thủy sản, ảnh hưởng đến nông nghiệp và du lịch tại vùng thải nước.
→ Xem bài viết liên quan: Quy chuẩn 40 nước thải công nghiệp 2025: Thay đổi chính cần biết
4. Cách xác định chỉ số BOD trong nước thải
Để xác định chỉ số BOD trong nước thải, người ta tiến hành thử nghiệm bằng cách chuẩn bị và ủ mẫu nước trong điều kiện tiêu chuẩn nhằm đo lượng oxy hòa tan bị vi sinh vật tiêu thụ trong quá trình phân hủy chất hữu cơ.
Trước hết, mẫu nước thải cần được lấy cẩn thận, hạn chế tối đa việc tiếp xúc trực tiếp với không khí để tránh oxy hóa không mong muốn. Nếu nồng độ chất hữu cơ trong mẫu quá cao, mẫu sẽ được pha loãng với nước đã khử ion và bão hòa oxy để đảm bảo vi sinh vật hoạt động hiệu quả trong suốt quá trình thí nghiệm.
Sau đó, mẫu được cho thêm một lượng vi sinh vật mầm mống cố định, đo lượng oxy hòa tan ban đầu, rồi đậy chặt nắp để ngăn oxy từ bên ngoài xâm nhập. Mẫu được giữ ở điều kiện nhiệt độ 20°C, đặt trong bóng tối để loại bỏ tác động của quang hợp và duy trì trong 5 ngày.
Sau thời gian này, lượng oxy hòa tan còn lại được đo và sự chênh lệch giữa nồng độ oxy ban đầu và oxy sau 5 ngày chính là chỉ số BOD. Giá trị đo từ mẫu đối chứng sẽ được trừ đi để hiệu chỉnh sai số, nhờ đó kết quả BOD của mẫu thử chính xác hơn.
Ngoài phương pháp thủ công này, hiện nay còn có phương pháp sử dụng chai đo BOD Oxitop. Các chai được đặt trong tủ duy trì 20°C, kết quả BOD sẽ được hệ thống tự động ghi nhận mỗi 24 giờ, giúp việc đo nhanh chóng và thuận tiện hơn.
Trong quá trình đo, để đảm bảo kết quả đáng tin cậy, cần lưu ý rằng có nhiều yếu tố có thể ảnh hưởng trực tiếp đến chỉ số BOD, bao gồm:
- Nhiệt độ: Nếu không duy trì ổn định ở 20°C, hoạt động vi sinh vật sẽ bị thay đổi, ảnh hưởng đến tốc độ phân hủy và kết quả đo.
- Độ pH của mẫu: Vi sinh vật chỉ hoạt động tốt trong khoảng pH thích hợp (thường từ 6,5 – 7,5), pH quá thấp hoặc quá cao đều làm sai lệch giá trị BOD.
- Nồng độ chất hữu cơ: Nếu mẫu quá đặc, vi sinh vật có thể thiếu oxy trước khi hết thời gian đo, do đó phải pha loãng để có kết quả đúng.
- Loại vi sinh vật trong mẫu: Vi sinh vật yếu hoặc bị thiếu nguồn dinh dưỡng sẽ tiêu thụ oxy chậm, dẫn đến giá trị BOD thấp hơn thực tế.
- Điều kiện bảo quản mẫu: Nếu mẫu tiếp xúc với ánh sáng, xảy ra quang hợp hoặc có oxy bổ sung từ ngoài vào, kết quả BOD sẽ không phản ánh đúng tình trạng ban đầu của nước thải.
→ Xem thêm: TSS là gì? Giới hạn, cách đo và xử lý TSS trong nước thải
5. Các phương pháp phổ biến trong xử lý BOD trong nước thải là gì?
5.1. Phương pháp cơ học
Trong xử lý nước thải, phương pháp cơ học đóng vai trò tiền xử lý quan trọng, giúp giảm khoảng 20% BOD, 60% tạp chất không hòa tan và một phần chất hữu cơ dạng keo ra khỏi dòng nước thải, tạo điều kiện tối ưu để các công nghệ sinh học và hóa học xử lý triệt để hơn ở các bước sau.
Các phương pháp cơ học phổ biến trong xử lý BOD:
- Song chắn rác: Dùng để giữ lại các vật thể lớn như lá cây, nilon, gỗ, xương, vỏ sò… ngăn không cho chúng đi vào hệ thống xử lý phía sau.
- Bể lắng cát: Tách các hạt vô cơ nặng (như cát, sỏi, xỉ) ra khỏi nước thải bằng cách cho chúng lắng xuống đáy nhờ trọng lực.
- Tuyển nổi: Sử dụng các bọt khí nhỏ để kéo các chất rắn lơ lửng hoặc dầu mỡ nổi lên bề mặt, sau đó gạt bỏ chúng ra ngoài.
- Bể điều hòa: Có chức năng ổn định lưu lượng và nồng độ ô nhiễm trong nước thải, tránh tình trạng sốc tải cho các công đoạn xử lý tiếp theo.
→ Cập nhật thêm thông tin hữu ích: Các loại đồng hồ đo lưu lượng nước thải | Nên chọn loại nào?
5.2. Phương pháp sinh học
Sinh học là phương pháp thường được dùng để loại bỏ nồng độ BOD. Cơ chế chung của phương pháp này là sử dụng các chủng vi sinh vật để phân hủy chất hữu cơ, biến chúng thành sinh khối, CO₂ và nước – những sản phẩm không gây hại đến môi trường.
Tùy vào điều kiện có oxy hay không, sẽ lựa chọn nhóm vi sinh vật thích hợp để xử lý. Trước đó, khoảng 30% BOD đã được loại bỏ ở khâu xử lý sơ bộ (như song chắn rác, bể tách dầu mỡ, bể lắng sơ bộ), sau đó mới đến giai đoạn sinh học để đạt hiệu quả cao nhất.
Các phương pháp sinh học phổ biến trong xử lý BOD:
- Xử lý sinh học hiếu khí: Sử dụng vi sinh vật oxy hóa chất hữu cơ trong điều kiện có oxy. Có thể diễn ra tự nhiên hoặc trong công trình nhân tạo được kiểm soát. Ưu điểm là hiệu suất xử lý nhanh, phù hợp cho hầu hết hệ thống xử lý nước thải công nghiệp và sinh hoạt.
- Xử lý sinh học thiếu khí: Ứng dụng vi sinh vật trong môi trường thiếu oxy để khử Nitơ, biến đổi thành N₂ và sinh khối mới. Phương pháp này thường được kết hợp cùng hiếu khí hoặc kỵ khí để xử lý đồng thời nhiều thông số, không chỉ BOD mà còn cả hợp chất nitơ.
- Xử lý sinh học kỵ khí: Dựa vào vi sinh vật kỵ khí phân hủy chất hữu cơ trong điều kiện không có oxy. Quá trình này giúp giảm BOD, đồng thời tạo ra khí sinh học (biogas) có thể tận dụng làm năng lượng. Hiệu quả cao đối với nước thải có nồng độ hữu cơ lớn như chế biến thực phẩm, thủy sản, cao su.
- Kết hợp hiếu khí – thiếu khí – kỵ khí: Nhiều hệ thống hiện đại thiết kế theo mô hình kết hợp các giai đoạn để xử lý triệt để BOD, đồng thời giảm COD, TSS và Nitơ. Đây là hướng đi tối ưu cho các cơ sở xả thải lớn.
Ngoài các công nghệ trên, các chế phẩm vi sinh công nghiệp như Microbe-Lift IND cũng thường được dùng bổ sung để tăng mật độ vi sinh, đẩy nhanh quá trình phân hủy chất hữu cơ, giảm tình trạng sốc tải, lắng và giảm thể tích bùn thải sau xử lý và phục hồi hệ thống sau sự cố.
5.3. Phương pháp hóa học
Phương pháp hóa học được sử dụng như một bước hỗ trợ và tăng cường cho các công nghệ sinh học. Cơ chế của phương pháp này là tác động trực tiếp đến các chất hợp chất hữu cơ khó phân hủy sinh học thông qua phản ứng hóa học, từ đó biến đổi chúng thành chất khác ít độc hại hơn hoặc tạo thành cặn lắng dễ loại bỏ.
Các phương pháp hóa học phổ biến trong xử lý BOD:
- Keo tụ – tạo bông: Thêm các chất keo tụ như phèn nhôm, PAC hoặc polyme để gom các hạt lơ lửng, chất hữu cơ dạng keo thành bông lớn, sau đó lắng hoặc lọc ra khỏi nước thải.
- Phản ứng oxy hóa – khử: Sử dụng các chất oxy hóa mạnh (như Clo, Ozone, KMnO₄) hoặc chất khử để phá vỡ các hợp chất hữu cơ phức tạp thành chất dễ xử lý hơn, góp phần giảm BOD và khử mùi.
- Quy trình Fenton: Ứng dụng hỗn hợp Fe²⁺ và H₂O₂ để tạo gốc hydroxyl (•OH) có tính oxy hóa rất mạnh, giúp phân hủy nhanh các chất hữu cơ khó xử lý bằng phương pháp sinh học thông thường.
- Trao đổi ion: Dùng hạt nhựa trao đổi ion để loại bỏ các hợp chất hữu cơ hòa tan hoặc kim loại nặng, đồng thời làm giảm một phần chỉ số BOD.
- Hấp phụ bằng than hoạt tính: Các phân tử hữu cơ sẽ bị giữ lại trên bề mặt lỗ xốp của than hoạt tính, giúp loại bỏ các hợp chất khó phân hủy, màu và mùi trong nước thải.
Qua những phân tích trên, có thể thấy chỉ số BOD không đơn thuần là một thông số kỹ thuật mà còn là “thước đo” quan trọng phản ánh chất lượng nước thải và tác động của nó tới hệ sinh thái. Kiểm soát BOD hiệu quả đồng nghĩa với việc giảm thiểu rủi ro ô nhiễm và nâng cao hiệu quả xử lý nước thải cho doanh nghiệp. Hy vọng rằng với những chia sẻ từ Nhất Tín, bạn đã hiểu rõ hơn BOD là gì môi trường và có thêm cơ sở để áp dụng các giải pháp phù hợp trong thực tiễn.
→ Xem bài viết liên quan: Trạm quan trắc nước thải tự động là gì? Đối tượng, ứng dụng
