COD فاضلاب چیست؟

COD یا میزان اکسیژن خواهی شیمیایی فاضلاب از جمله فاکتورهای مهم و تاثیرگذار در فرآیند تصفیه فاضلاب های صنعتی و بهداشتی می باشد که با مقدار مواد اکسید شونده در پساب ها ارتباط مستقیم دارد. این فاکتور در واقع مقدار اکسیژن مورد نیاز برای اکسید شدن مواد شیمیایی موجود در فاضلاب را مشخص می کند. گروه صنعتی هفت در ادامه به معرفی کامل COD (Chemical Oxygen Demand) پرداخته و نحوه اندازه گیری و آزمایش آن و همچنین مقدار متوسط این پارامتر در فاضلاب های صنعتی و بهداشتی را بررسی خواهد نمود.

آنچه در این مطلب می خوانید:

• COD یا میزان اکسیژن خواهی شیمیایی فاضلاب
• مقدار COD فاضلاب
• دلایل اهمیت اندازه گیری COD
• روش آزمایش و اندازه گیری COD
• اندازه گیری COD با پتاسیم دی کرومات یا رفلاکس
• آزمایش COD فاضلاب با پتاسیم پرمنگنات

COD یا میزان اکسیژن خواهی شیمیایی فاضلاب

پساب های تولید شده در محیط های صنعتی و بهداشتی به مرور با حجم بالایی از مواد آلاینده آلی و غیر آلی و مواد شیمیایی ترکیب میشوند. برخی از این مواد با کمک تصفیه بیولوژیکی و به کمک میکروارگانیسم ها تجزیه شده و مابقی لازم است به شیوه های دیگری تصفیه شوند. مواد شیمیایی موجود در فاضلاب در تماس با اکسیژن وارد واکنش شده و اصطلاحا اکسید میشوند و در این فرایند اکسیژن موجود در پساب ها مصرف خواهد شد. به مقدار اکسیژنی که لازم است در پساب ها موجود باشد تا تمام مواد شیمیایی موجود در آنها اکسید شوند COD یا Chemical Oxygen Demand گفته میشود.

با توجه به تعریف این پارامتر، هر چه مواد شیمیایی موجود در پساب ها بیشتر باشد، به همان نسبت به اکسیژن بیشتری برای اکسیداسیون آنها نیاز می باشد و در نهایت باعث افزایش مقدار پارامتر COD در فاضلاب می گردد. به عبارت دیگر، هر چه مقدار اکسیژن خواهی شیمیایی فاضلاب بیشتر باشد، مقدار مواد شیمیایی اکسید شونده در آن بیشتر بوده و پساب ها آلوده تر هستند.

مقدار COD فاضلاب

همان طور که اشاره شد، مقدار COD فاضلاب هر چه بیشتر باشد، نشان دهنده وجود مواد شیمیایی بیشتر در آن بوده و به همین دلیل ورود این پساب ها بدون تصفیه برای طبیعت خطر بیشتری را به همراه دارند. لازم به ذکر است که این پارامتر با BOD فاضلاب کاملا متفاوت بوده و به مقدار اکسیژن برای انجام فرآیندهای بیولوژیکی ارتباطی ندارد. بر اساس اندازه گیری های صورت گرفته در فاضلاب های مختلف صنعتی و بهداشتی و شهری مقدار اکسیژن خواهی شیمیایی این پساب ها به صورت زیر می باشد:

همان طور که در جدول نمایش داده شده است، هر چه محیط صنعتی تر باشد، به همان نسبت مقدار COD در آنها بیشتر میشود چون در این محیط ها مصرف مواد شیمیایی بیشتر از محیط های مسکونی می باشد. به عنوان مثال، در کارخانجات تولید روغن و مارگارین یه مقدار بسیار بیشتری اکسیژن برای اکسیداسیون مواد شیمیایی موجود در فاضلاب آنها نسبت به پساب های تولید شده در محیط های مسکونی نیاز می باشد. به همین دلیل این گروه از پساب ها به طور مستقیم نباید وارد طبیعت شده و لازم است با استفاده از پکیج تصفیه فاضلاب صنعتی یا سایر تجهیزات مورد نیاز در این زمینه به استانداردهای مطلوب دست پیدا کنند.

دلایل اهمیت اندازه گیری COD

از مهم ترین گام ها در طراحی پکیج تصفیه فاضلاب بهداشتی و صنعتی، شناسایی نوع فاضلاب و مواد آلاینده موجود در آنها می باشد. در نهایت بر همین اساس روش های موثر برای کاهش آلودگی در آنها شناسایی و با تجهیزات مورد نیاز در پکیج پیاده سازی میشوند. با اندازه گیری COD فاضلاب در واقع به چند مساله مهم می توان پی برد که مهم ترین آنها عبارتند از:

• تعیین روش های مورد نیاز برای تصفیه پساب ها و کاهش مقدار مواد شیمیایی موجود در آنها
• بررسی راندمان تجهیزات و فرآیندهای تصفیه به کار رفته در پکیج یا حوضچه های تصفیه

روش آزمایش و اندازه گیری COD

اندازه گیری و آزمایش COD با استفاده از مواد اکسید کننده استفاده میشود و روش های مختلفی برای آن ارائه شده است. از جمله روش های کاربردی برای این منظور می توان به گزینه های زیر اشاره نمود:

اندازه گیری COD با پتاسیم دی کرومات یا رفلاکس

این روش که اندازه گیری COD بر اساس رفلاکس و اسپکروفتومتری معروف می باشد، نیاز به محیط اسیدی و همچنین اسید مخصوص دارد. اسید مخصوص مورد نیاز برای این آزمایش با اضافه شدن سولفات نقره به اسید سولفوریک بدست می آید. علاوه براین، لازم است پتاسیم دی کرومات را به مدت 2 ساعت در درجه دمایی 103 درجه سانتی گراد حرارت داده تا خشک شود. سپس 12.259 گرم را به محلول آب مقطر اضافه نمایید تا حجم حاصر یک لیتر شود. اسید مخصوص این آزمایش با ترکیب 15 گرم از سولفات نقره جامد و 300 میلی گرم اسید سولفوریک حاصل میشود و در نهایت لازم است حجم آن را به یک لیتر افزایش دهید.

علاوه بر موارد فوق، به فروئین و سولفات مضاعف، آلومینیوم و آهن نیز نیاز می باشد. فروئیت در این آزمایش ترکیبی از یک گرم فنانترولین منو هیدراته و 0.7 گرم از FeSO4.7H2O و هزار سی سی آب مقطر می باشد. علاوه براین، برای بدست آوردن سولفات مضاعف و آهن و آلومینیوم نیز لازم است 39 گرم از Fe(NH4)2(SO4)2.6H2O به آب مقطر اضافه شود. سپس محلول بدست آمده را با 20 سی سی اسید سولفوریک اضافه نموده و در نهایت با آب مقطر حجم محلول بدست آمده را تا یک لیتر افزایش دهید.

• پس از بدست آمدن مواد مورد نیاز، گام های زیر برای اندازه گیری cod طی خواهند شد:
• محلول پتاسیم دی کرومات که در به آن اشاره شد را با آب رقیق کنید تا حجم آن به یک لیتر برسد.
• 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

در نهایت پس از محاسبه این مقادیر، به کمک رابطه زیر می توانید مقدار cod فاضلاب را اندازه گیری کنید.

آزمایش COD فاضلاب با پتاسیم پرمنگنات

یکی از رایج ترین روش ها برای اندازه گیری و آزمایش COD استفاده از پتاسیم پرمنگنات به همراه اسید سولفوریک و اکسالیک اسید می باشد. برای این منظور ابتدا لازم است پتاسیم پرمنگنات را با آب مقطر بجوشانید و سپس 100 میلی لیتر از محلول را مجدد با آب مقطر مخلوط کنید تا یک لیتر از این محلول بدست آید. علاوه براین، به محلول اکسالیک اسید و آب مقطر و همچنین اسید سولفوریک نیز برای این آزمایش نیاز دارید. پس از آماده شدن این مواد لازم است گام های زیر را طی کنید:

• با توجه به استانداردهای نمونه برداری از فاضلاب، نمونه اولیه را تهیه و در دمای مناسب نگهداری کنید. سپس 100 میلی لیتر از این نمونه را با 5 میلی لیتر اسید سولفوریک مخلوط نموده و تا 5 دقیقه به آن حرارت دهید.
• 20 میلی لیتر از پتاسیم پرمنگنات که در ابتدای آزمایش تهیه کردید را درون ظرف حاوی نمونه فاضلاب و اسید سولفوریک وارد کنید.
• به محلول فوق 20 دقیقه زمان بدهید تا حرارت دیده و بجوشد.
• سپس اکسالیک اسید را به محلول در حال جوشیدن اضافه کنید. اضافه کردن این محلول را تا زمانی ادامه دهید که رنگ آن از بین برود.
• محلول به دست آمده در مرحله قبل را پتاسیم پرمنگنات تیتر کنید. در این مرحله رنگ محلول صورتی خواهد شد.
• مقدار پتاسیم پرمنگنات را اندازه گیری و یادداشت کنید.
• سپس 100 میلی لیتر دیگر از آب مقطر را به محلول قبل اضافه نمایید.

رابطه محاسبه مقدار COD به صورت زیر می باشد:

با توجه به فاکتورهای زیر مقدار COD را می توانید محاسبه کنید:

• a: مقدار پرمنگنات
• B: حجم پتاسیم پرمنگنات
• f: تیتراسیون پتاسیم پرمنگنات (اگر حجم محلول پتاسیم پرمنگنات در بالا X در نظر کرفته شود در این صورت مقدار F برابر است با f=20/x)
• V: حجم نمونه فاضلاب مورد آزمایش