Trước hết, khi nói về các chỉ tiêu chất hữu cơ trong nước, mọi người nên nghĩ tới chúng được chia thành hai loại: một loại gồm các chỉ số biểu thị bằng nhu cầu oxy (O2) tương đương với lượng chất hữu cơ có trong nước, và loại kia gồm các chỉ số biểu thị bằng carbon (C). Chỉ báo nhu cầu oxy là BOD/COD/TOD và chỉ báo carbon là TOC. Dưới đây tôi sẽ giới thiệu chi tiết các chỉ tiêu nêu trên về chất hữu cơ trong nước.

Thứ tự của các chỉ tiêu trên theo giá trị số từ lớn nhất đến nhỏ nhất là:TOD > COD > BOD > TOC. Phân tích cụ thể như sau:

[Tổng nhu cầu oxy TOD]

Tổng nhu cầu oxy (TOD) là lượng oxy cần thiết khi các chất khử trong nước bị đốt cháy ở nhiệt độ cao và chuyển thành oxit ổn định, kết quả được tính bằng mg/L. Giá trị TOD có thể phản ánh lượng oxy tiêu thụ cần thiết khi hầu hết các chất hữu cơ có trong nước (bao gồm các thành phần như carbon C, hydro H, oxy O, nitơ N, phốt pho P, lưu huỳnh S, v.v.) bị đốt cháy và chuyển thành CO2, H2O, NOx, SO2, v.v.

[Tổng lượng cacbon hữu cơ TOC]

Tổng lượng Carbon hữu cơ (TOC) là một chỉ số toàn diện, gián tiếp thể hiện hàm lượng chất hữu cơ trong nước. Dữ liệu hiển thị là tổng hàm lượng carbon của chất hữu cơ trong nước thải, tính bằng mg/L carbon (C). Nhìn chung, TOC của nước thải đô thị có thể đạt tới 200 mg/L. Phạm vi TOC của nước thải công nghiệp rất rộng, cao nhất đạt tới hàng chục nghìn mg/L. TOC của nước thải sau khi xử lý sinh học thứ cấp nói chung là< 50 mg/L.

[Nhu cầu oxy sinh hóa BOD]

Nhu cầu oxy sinh hóa, viết tắt là BOD, thể hiện lượng oxy hòa tan tiêu thụ trong quá trình oxy hóa sinh hóa của các vi sinh vật hiếu khí phân hủy chất hữu cơ trong nước ở điều kiện 20°C và oxy. Đó là lượng oxy cần thiết để ổn định chất hữu cơ có thể phân hủy sinh học trong nước, tính bằng mg/L. BOD không chỉ bao gồm lượng oxy tiêu thụ trong quá trình sinh trưởng, sinh sản hoặc hô hấp của các vi sinh vật hiếu khí trong nước mà còn bao gồm lượng oxy tiêu thụ bằng cách khử các chất vô cơ như sunfua và sắt kim loại, mặc dù phần này thường chiếm một tỷ lệ rất nhỏ.

Trong điều kiện tự nhiên ở 20°C, thời gian cần thiết để chất hữu cơ oxy hóa đến giai đoạn nitrat hóa – nghĩa là đạt được sự phân hủy và ổn định hoàn toàn – là hơn 100 ngày. Tuy nhiên, trên thực tế, nhu cầu oxy sinh hóa trong 20 ngày (BOD20) ở 20°C thường được sử dụng để đại diện gần đúng cho nhu cầu oxy sinh hóa. Trong các ứng dụng sản xuất, 20 ngày vẫn được coi là quá dài và nhu cầu oxy sinh hóa (BOD5) trong 5 ngày ở 20°C thường được sử dụng làm chỉ số để đo hàm lượng chất hữu cơ trong nước thải.

[Nhu cầu oxy hóa học COD]

Nhu cầu oxy hóa học (COD) đề cập đến lượng chất oxy hóa được tiêu thụ do tác động của chất hữu cơ trong nước với chất oxy hóa mạnh trong những điều kiện nhất định, chuyển đổi thành oxy và được tính bằng mg/L oxy. Khi kali dicromat được sử dụng làm chất oxy hóa, gần như tất cả (90% -95%) chất hữu cơ trong nước đều có thể bị oxy hóa. Tại thời điểm này, lượng chất oxy hóa tiêu thụ chuyển hóa thành oxy thường được gọi là nhu cầu oxy hóa học, thường viết tắt là CODcr. Giá trị CODcr của nước thải không chỉ bao gồm lượng oxy tiêu thụ của hầu hết các chất hữu cơ trong nước bị oxy hóa mà còn bao gồm lượng oxy tiêu thụ để khử các chất vô cơ như nitrit, muối sắt và sunfua trong nước bị oxy hóa.

YexSensor Ma trận lựa chọn giám sát trực tuyến cho chất hữu cơ

Câu hỏi thường gặp (FAQ)

Câu hỏi 1: Tại sao việc giám sát quang phổ UV COD thường được khuyến nghị thay vì phương pháp kali dicromat để tích hợp trực tuyến?
Trả lời: Phương pháp kali dicromat đòi hỏi chi phí bảo trì cao, axit mạnh và thuốc thử kim loại nặng, cộng với việc xử lý chất thải nguy hại. Quang phổ UV (YEX-COD-206) không cần thuốc thử, cung cấp dữ liệu theo thời gian thực và phù hợp hơn nhiều cho các hệ thống tự động hóa và cảnh báo sớm.

Câu 2: Mối quan hệ giữa BOD5 và COD được áp dụng trong kỹ thuật như thế nào?
Đáp: Bằng cách xác định tỷ lệ B/C (BOD5/COD), các nhà tích hợp có thể đánh giá khả năng phân hủy sinh học. Nếu B/C< 0.2, the wastewater is generally unsuitable for direct biological treatment, and advanced oxidation pre-treatment units should be integrated.

Câu hỏi 3: Chỉ báo TOD là bắt buộc trong trường hợp nào?
Trả lời: TOD thường được yêu cầu đối với các loại nước thải công nghiệp cụ thể có tải lượng rất cao hoặc làm cơ sở để nghiên cứu về tổng tiềm năng oxy hóa theo lý thuyết của một vùng nước. Đối với hầu hết hoạt động giám sát chất thải công nghiệp và đô thị, COD và TOC là đủ.

Câu hỏi 4: Độ chính xác của việc chuyển đổi TOC sang COD được đảm bảo như thế nào?
Đáp: Độ chính xác phụ thuộc vào độ ổn định của thành phần nước. Trong các dây chuyền sản xuất có bộ phận cố định, TOC và COD có mối tương quan tuyến tính cao (R² > 0,9). YexSensor cho phép nhập hệ số bù vào bộ điều khiển để mô phỏng có độ chính xác cao.

Câu hỏi 5: Cảm biến UV254 có bị hỏng trong nước thải có sắc độ cao (có màu sắc cao), chẳng hạn như nước thải thuốc nhuộm không?
A: Màu sắc mạnh ảnh hưởng đến sự hấp thụ ánh sáng. YexSensor sử dụng bù bước sóng kép (thêm đường tham chiếu 365nm hoặc 546nm) để loại bỏ các lỗi đo do độ đục và một số nhiễu màu gây ra.

Câu hỏi 6: Những cảm biến này được tích hợp vào nền tảng IoT như thế nào?
Đáp: Mỗi YexSensor có một ID Modbus duy nhất. Các nhà tích hợp chỉ cần treo chúng trên bus RS485 được kết nối với DTU hoặc PLC và đọc các giá trị dấu phẩy động theo bản đồ thanh ghi được cung cấp.

Câu 7: Sự khác biệt giữa BOD20 và BOD5 là gì?
A: BOD20 đại diện cho tổng nhu cầu oxy cho quá trình oxy hóa sinh hóa hoàn toàn trong 20 ngày; tuy nhiên, do khoảng thời gian này quá dài để sử dụng thực tế nên chỉ báo 5 ngày (BOD5) được sử dụng rộng rãi làm tiêu chuẩn đo lường.

Câu hỏi 8: Chu kỳ bảo trì điển hình cho các cảm biến này là gì?
Đáp: Khi được trang bị tính năng làm sạch tự động, chu kỳ kiểm tra và hiệu chuẩn định kỳ của cảm biến kỹ thuật số YexSensor thường là 3-6 tháng, tùy thuộc vào mức độ nghiêm trọng của cặn và cặn trong nước.

Kết luận: Tương lai của việc tích hợp môi trường nước dựa trên dữ liệu

Việc giám sát chất hữu cơ trong nước đã chuyển từ phân tích gián đoạn trong phòng thí nghiệm sang nhận thức trực tuyến trong mọi thời tiết. Đối với các nhà tích hợp hệ thống, việc hiểu rõ logic bên trong của TOD, COD, BOD và TOC, đồng thời lựa chọn các cảm biến có khả năng giao tiếp hiệu suất cao và tự làm sạch là chìa khóa để nâng cao khả năng cạnh tranh của dự án.

YexSensorsẽ tiếp tục cung cấp hỗ trợ kỹ thuật cơ bản cho các đối tác công nghiệp, giúp xây dựng các hệ thống tích hợp xử lý nước thông minh hơn, hiệu quả hơn và xanh hơn thông qua các chỉ số kỹ thuật số chính xác.

Hỗ trợ & Tích hợp Kỹ thuật:
Để nhận sổ tay hướng dẫn giao tiếp Modbus chi tiết, bảng lựa chọn thiết bị hoặc lời khuyên tích hợp cho các ngành cụ thể, vui lòng liên hệ với Trung tâm Kỹ thuật YexSensor.