COD (Chemical Oxygen Demand – nhu cầu oxy hóa học) trong nước thải là chỉ số thể hiện lượng oxy cần thiết để oxy hóa các hợp chất hữu cơ và một phần chất vô cơ trong nước thải, thông qua các tác nhân oxy hóa mạnh như kali bicromat. COD cao cho thấy nước thải chứa nhiều chất hữu cơ khó phân hủy sinh học, làm suy giảm oxy hòa tan và gây tác động tiêu cực đến hệ sinh thái thủy sinh. Cùng Nhất Tín tìm hiểu COD trong nước thải là gì, vai trò và các giải pháp kiểm soát COD hiệu quả nhằm đáp ứng quy chuẩn xả thải trong nội dung dưới đây.
→ Xem thêm: Thông tin về Quan trắc môi trường
1. COD nước thải là gì? Ý nghĩa của chỉ số COD là gì trong nước thải?
COD (Chemical Oxygen Demand – nhu cầu oxy hóa học) là chỉ số biểu thị lượng oxy cần thiết để các chất oxy hóa mạnh (thường là K₂Cr₂O₇) oxy hóa các hợp chất hữu cơ và một phần hợp chất vô cơ có thể bị oxy hóa trong nước thải, được tính bằng mg O₂/L. Chỉ số này dùng để đánh giá mức độ ô nhiễm hữu cơ tổng thể của nguồn nước.
Việc hiểu rõ cod là gì trong nước thải giúp đánh giá chính xác mức độ ô nhiễm hữu cơ và là cơ sở quan trọng để thiết kế, vận hành hệ thống xử lý nước thải phù hợp. COD phản ánh trực tiếp tổng tải lượng chất hữu cơ trong nước thải, bao gồm cả các hợp chất dễ và khó phân hủy sinh học. Giá trị COD càng cao thì mức độ ô nhiễm càng lớn và áp lực lên môi trường tiếp nhận cũng như hệ thống xử lý càng nghiêm trọng.
Trong thực tế, COD chủ yếu phát sinh từ nước các hợp chất hữu cơ có trong nước thải sinh hoạt, nước thải công nghiệp, nước rỉ rác và sự gia tăng sinh khối do hiện tượng phú dưỡng. Khi các chất này bị oxy hóa, chúng tiêu thụ nhiều oxy hòa tan, làm suy giảm khả năng tự làm sạch của nguồn nước. Đây cũng là lý do vì sao khi tìm hiểu COD trong nước thải là gì, các chuyên gia môi trường luôn xem COD là chỉ tiêu nền tảng trong đánh giá chất lượng nước.
Ý nghĩa của chỉ số COD trong nước thải là gì:
- Đánh giá mức độ ô nhiễm hữu cơ tổng thể: COD cho biết nước thải “bẩn” đến mức nào về mặt hóa học. COD cao đồng nghĩa với hàm lượng chất hữu cơ lớn, nguy cơ gây ô nhiễm nghiêm trọng cho sông, hồ và nước ngầm.
- Phản ánh nguy cơ suy giảm oxy hòa tan (DO): Khi xả nước thải có COD cao ra môi trường, quá trình oxy hóa các chất hữu cơ sẽ tiêu thụ nhiều oxy hòa tan, dễ gây thiếu oxy, làm cá và sinh vật thủy sinh chết hàng loạt.
- Cơ sở kiểm soát và thiết kế hệ thống xử lý nước thải: COD là thông số đầu vào quan trọng để lựa chọn công nghệ xử lý (hóa lý, sinh học, kỵ khí – hiếu khí) và tính toán tải trọng, thể tích bể, thời gian lưu phù hợp.
- Đánh giá hiệu quả xử lý nước thải: So sánh COD trước và sau xử lý cho thấy khả năng loại bỏ chất hữu cơ của hệ thống. COD giảm càng nhiều, hiệu suất xử lý càng cao.
- Đảm bảo tuân thủ quy chuẩn xả thải: COD là chỉ tiêu bắt buộc trong các QCVN về nước thải. Kiểm soát COD giúp doanh nghiệp tránh vi phạm pháp luật, giảm nguy cơ bị xử phạt hành chính hoặc đình chỉ hoạt động.
- Hỗ trợ quản lý và bảo vệ tài nguyên nước: Quan trắc COD định kỳ giúp phát hiện sớm xu hướng ô nhiễm, từ đó chủ động điều chỉnh vận hành và bảo vệ chất lượng nguồn nước lâu dài.
→ Đọc thêm về: BOD trong nước thải là gì? Ý nghĩa, cách đo và biện pháp xử lý
2. Nồng độ cho phép của COD trong nước thải là gì?
Sau khi làm rõ COD nước thải là gì, việc tiếp theo là xác định nồng độ COD cho phép theo các quy chuẩn hiện hành. 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
→ Cập nhật thêm thông tin hữu ích: Quy chuẩn 40 nước thải công nghiệp 2025: Thay đổi chính cần biết
3. Hệ luỵ nếu vượt ngưỡng COD nước thải là gì?
Trên thực tế, nhiều doanh nghiệp chưa hiểu đầy đủ COD nước thải là gì, dẫn đến việc xả thải vượt ngưỡng COD và gây ra nhiều hệ lụy nghiêm trọng:
- Suy giảm nghiêm trọng oxy hòa tan (DO) trong nước: COD cao khiến quá trình oxy hóa và phân hủy chất hữu cơ tiêu thụ lượng lớn oxy hòa tan, làm thủy sinh vật bị thiếu oxy, dẫn đến chết hàng loạt cá, tôm và sinh vật đáy, phá vỡ cân bằng hệ sinh thái nước.
- Suy thoái chất lượng sông, hồ và nguồn tiếp nhận: Nguồn nước tiếp nhận bị “nghèo oxy”, đục bẩn, có mùi hôi và mất khả năng tự làm sạch tự nhiên, làm suy giảm nghiêm trọng giá trị sinh thái và khả năng sử dụng của nguồn nước.
- Ô nhiễm lan rộng nguồn nước mặt và nước ngầm: Nước thải có COD cao thấm qua đất gây ô nhiễm tầng nước ngầm, đồng thời theo dòng chảy lan truyền ô nhiễm ra sông, hồ, kênh rạch, ảnh hưởng trực tiếp đến nước sinh hoạt và sản xuất nông nghiệp.
- Phát sinh khí độc và mùi hôi kéo dài: Trong điều kiện thiếu oxy, vi khuẩn kỵ khí phát triển mạnh, sinh ra các khí độc như H₂S, CH₄, NH₃…, gây mùi hôi thối, ăn mòn công trình và làm trầm trọng thêm ô nhiễm môi trường xung quanh.
- Đe dọa trực tiếp đến sức khỏe con người: Nguồn nước ô nhiễm COD cao là môi trường thuận lợi cho vi khuẩn, mầm bệnh phát triển; các hợp chất hữu cơ chưa phân hủy có thể tích tụ lâu dài, làm gia tăng nguy cơ bệnh đường ruột, bệnh truyền nhiễm và ảnh hưởng sức khỏe cộng đồng.
4. Các phương pháp xác định chỉ số COD trong nước thải là gì?
Các phương pháp xác định chỉ số COD là gì trong nước thải hiện nay khá đa dạng. Dưới đây là những cách phổ biến nhất:
4.1. 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.
4.2. 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
4.3. 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.
4.4. 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.
4.5. 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
5. Biện pháp tối ưu nhất để xử lý COD trong nước thải là gì?
Khi đã hiểu bản chất COD là gì trong nước thải, việc lựa chọn công nghệ và phương án xử lý COD phù hợp sẽ trở nên chính xác và hiệu quả hơn. Tùy thuộc vào tính chất nguồn thải và yêu cầu đầu ra, có thể áp dụng các biện pháp như xử lý hóa học, keo tụ, hấp phụ bằng than hoạt tính hoặc xử lý sinh học kỵ khí – hiếu khí.
5.1. 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.
5.2. 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
5.3. 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.
5.4. 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:
