COD فاضلاب یا Chemical Oxygen Demand میزان اکسیژن مورد نیاز برای اکسید شدن مواد شیمیایی موجود در فاضلاب است. این شاخص تاثیر بسیار زیادی بر زمان، هزینه و روند تصفیه دارد و مقدار آن در فاضلاب صنعتی و بهداشتی متفاوت است. در پکیج تصفیه فاضلاب متناسب با مقدار COD فرآیندهای مختلفی پیاده سازی میشود. در ادامه به سوالاتی از قبیل COD چیست، روش های کاهش و مقدار مجاز آن در آب آشامیدنی، آبهای سطحی و غیره چقدر است پاسخ خواهیم داد.
COD فاضلاب یا میزان اکسیژن خواهی شیمیایی
در خطوط تولید کارخانه ها، پالایشگاه، پتروشیمی و غیره مقدار زیادی مواد شیمیایی آلی و غیرآلی وارد فاضلاب می شوند. این مواد برای اکسید شدن اکسیژن موجود در فاضلاب را مصرف می کنند. به مقدار کل اکسیژن مورد نیاز برای اکسید شدن کل مواد شیمیایی موجود در فاضلاب اصطلاحا COD یا Chemical Oxygen Demand گفته میشود. هر اندازه مقدار مواد شیمیایی فاضلاب بیشتر باشد، به همان نسبت این شاخص افزایش پیدا می کند. لذا می توان آن را معیاری برای سنجش کیفیت فاضلاب و آب در نظر گرفت و بر همین اساس روش های تصفیه انتخاب می شوند.
نقش COD در تصفیه فاضلاب
در پکیج تصفیه فاضلاب صنعتی و بهداشتی روش ها و فرآیندهای متعددی پیاده سازی میشود که هر یک گروه خاصی از آلاینده ها را هدف قرار می دهند. برای کاهش COD باید آلاینده های شیمیایی آلی و غیرآلی را حذف کرد. لذا فرایندهای بیولوژیکی نمی توانند تاثیری بر روی این شاخص داشته باشند و روش های تصفیه شیمیایی نتیجه بهتری خواهند داشت. در حالت کلی، روند و زمان تصفیه در آب و فاضلاب هایی که COD آنها بالا است، سخت و زمان بر است.
ورود فاضلاب با اکسیژن خواهی شیمیایی بالا به طبیعت به شدت مضر است. چون اکسیژن موجود در آب را مصرف نموده و منجر به مرگ آبزیان خواهد شد.
مقدار COD در فاضلاب صنعتی و بهداشتی
مقدار COD در فاضلاب صنعتی تا حد زیادی به نوع فعالیت کارخانه و مواد تولیدی آنها بستگی دارد. به عنوان مثال، فاضلاب کارخانه های الکل سازی بالاترین مقدار COD را دارند و مقدار آن 45 تا 70 هزار میلی گرم بر لیتر است. بعد از الکل سازی صنایع لبنی، کارخانه های تولید روغن، رستوران ها قرار دارند. در فاضلاب انسانی این شاخص در سطح بالایی نیست و خروجی پکیج تصفیه فاضلاب بهداشتی می تواند آن را تا حد استاندارد کاهش دهد. در جدول زیر مقدار استاندارد COD در فاضلاب خروجی محیط های صنعتی مختلف ارائه شده است.
روش های کاهش COD فاضلاب
با توجه به اینکه این شاخص مقدار اکسیژن خواهی فاضلاب برای اکسید شدن مواد شیمیایی را نشان می دهد، لذا می توان با فرآیندهای تصفیه آن را کاهش داد. برای کاهش این شاخص از روش های تصفیه فاضلاب شیمیایی باید استفاده شود. روش هایی مانند استفاده از مواد منعقدکننده و لخته سازی، تزریق مواد ضدعفونی کننده، الکترولیز از جمله این روش ها به شمار می روند.
روش اندازه گیری COD
یکی از نکات مهم در روند تصفیه فاضلاب، انتخاب روش مناسب بر اساس مقدار COD است. علاوه براین، در بررسی راندمان دستگاه تصفیه فاضلاب شیمیایی این شاخص برای فاضلاب خروجی اندازه گیری میشود. هر اندازه خروجی فاضلاب تجهیزات تصفیه COD کمتری داشته باشد، نشان دهنده راندمان بهتر آن است. در صورت افزایش این شاخص در خروجی تغییراتی در روند تصفیه باید ایجاد شود.
برای اندازه گیری COD روش های متعددی در ازمایشگاه ها استفاده میشود که رایج ترین آنها عبارتند از:
اندازه گیری COD با پتاسیم پرمنگنات
روند اندازه گیری و آزمایش COD در این روش به صورت زیر است:
- پتاسیم پرمنگنات را با آب مقطر بجوشانید.
- از محلول قبل، 100 میلی لیتر را با آب مقطر مخلوط کنید تا وزن آن به یک لیتر برسد.
- اکسالیک اسید و آب مقطر را با هم ترکیب کنید.
- مقدار مشخصی از فاضلاب را در ظرف آزمایش قرار دهید.
- 100 میلی لیتر از نمونه فاضلاب را با 5 میلی لیتر اسید سولفوریک ترکیب و حدود 5 دقیقه حرارت دهید.
- 20 میلی لیتر از پتاسیم پرمنگنات که در گام 2 آماده کرده اید را در فاضلاب گام قبل بریزید.
- حدود 20 دقیقه این ترکیب را حرارت دهید تا بجوشد.
- در حین جوشیدن محلول مرحله قبل به آن اکسالیک اسید کنید تا محلول رنگ بگیرد.
- حال محلول را با پتاسیم پرمنگنات تیتر کنید تا رنگ آن صورتی شود.
- مقدار پتاسیم پرمنگنات را یادداشت کنید و 100 میلی لیتر دیگر از آب مقطر را به آن اضافه کنید.
این مقادیر را بدست آورید و در فرمول COD جایگذاری کنید تا مقدار دقیق آن بدست آید:
- a : مقدار پرمنگنات
- B : حجم پتاسیم پرمنگنات
- f: تیتراسیون پتاسیم پرمنگنات (اگر حجم محلول پتاسیم پرمنگنات در بالا X در نظر گرفته شود در این صورت مقدار F برابر است با f=20/x)
- V: حجم نمونه فاضلاب مورد آزمایش
آزمایش COD با رفلاکس یا پتاسیم دی کرومات
نکته بسیار مهم در استفاده از رفلاکس یا اسپکروفتومتری، فراهم کردن محیط اسیدی است. روند اندازه گیری و آزمایش به صورت زیر است:
- 15 گرم سولفات نقره و 300 میلی گرم اسید سولفوریک را با هم ترکیب کنید تا اسید مورد نیاز برای آزمایش بدست اید.
- پتاسیم دی کرومات را در دمای 103 درجه سانتی گراد حدود 2 ساعت حرارت دهید.
- از ترکیب گام قبل حدود 12.259 گرم را با آب مقطر ترکیب کنید تا وزن آن به یک لیتر برسد.
- یک گرم فنانترولین منو هیدراته و 0.7 گرم از FeSO4.7H2O و 1000 سی سی آب مقطر را با هم ترکیب کنید تا فروئیت بدست آید.
- 39 گرم Fe(NH4)2(SO4)2.6H2O را به آب مقطر اضافه کنید تا سولفات مضاعف بدست آید.
- محلول مرحله قبل را با 20 سی سی اسید سولفوریک و آب مقطر اضافه کنید تا وزن آن به یک لیتر برسد.
- محلول پتاسیم دی کرومات را با آب مقطر ترکیب کنید تا وزن آن یک لیتر شود.
- 30 میلی لیتر اسید سولفوریک را به محلول مرحله قبل اضافه نمایید.
- سپس 3 قطره شناساگر فرویین را به محلول اضافه کنید.
- محلول حاصل شده تا این مرحله را با فروآمونیوم سولفات تیتر کنید
- فاکتور X نشان دهنده مقدار حجم محلول مصرفی برای آزمایش می باشد و بر اساس رابطه f=10/x
- a: حجم فروآمونیوم سولفات بدست آمده در مرحله نمونه گیری
- b: حجم فرو آلمونیوم اسید
- V: حجم نمونه آزمایش
از رابطه زیر می توانید COD را اندازه گیری کنید:
جمع بندی
بر اساس آنچه در طول متن اشاره شد، COD فاضلاب میزان اکسیژن خواهی شیمیایی فاضلاب را نشان می دهد. این شاخص نشان می دهد که چه مقدار اکسیژن در فاضلاب باید وجود داشته باشد تا تمام مواد شیمیایی آن اکسید شوند. هر اندازه مواد شیمیایی بیشتر باشد، اکسیژن بیشتری برای اکسید آنها لازم است و در نهایت COD نیز بیشتر می شود. فاضلاب کارخانه های الکل سازی بیشترین مقدار اکسیژن خواهی شیمیایی را دارا هستند و بعد از آن صنایع لبنی قرار میگیرند. برای کاهش این شاخص از روش های تصفیه فاضلاب شیمیایی باید استفاده شود که در پکیج ها پیاده سازی میشوند.
