A la indústria del tractament d'aigües, el DQO és un indicador bàsic que no es pot ignorar. Tant si es tracta d'aigües residuals domèstiques com d'aigües residuals industrials, gairebé tots els estàndards d'abocament inclouen límits de COD. Aleshores, què representa exactament el COD? D'on prové el DQO a les aigües residuals? I quins passos de tractament calen per portar-lo a l'estàndard? Aquest article aclareix aquestes preguntes alhora.
Què és el COD?
COD és l'abreviatura de Chemical Oxygen Demand. En poques paraules, mesura la quantitat total d'oxigen consumida per totes les substàncies de l'aigua que poden ser oxidades per oxidants químics (principalment matèria orgànica, però també inclou una petita quantitat de matèria inorgànica reductora).
És a dir, com més alt sigui el valor de DQO, més "coses brutes" es poden oxidar a l'aigua i més contaminada és l'aigua. Com més baix sigui el DQ, més neta serà la qualitat de l'aigua.
En els estàndards de descàrrega reals, els límits de COD varien en funció de la destinació de la descàrrega i dels requisits locals. Per exemple, els estàndards comuns sobre efluents per a les plantes de tractament d'aigües residuals domèstiques requereixen DQO inferior o igual a 50 mg/L o inferior o igual a 100 mg/L. Les aigües residuals industrials abocades a xarxes de canonades municipals o masses d'aigua naturals també tenen límits de DQO clarament definits.
D'on prové el COD?
Qualsevol matèria orgànica o substància reductora de l'aigua que es pugui oxidar formarà DQO. Hi ha tres fonts principals:
Domèstic: restes de menjar, taques d'oli, femta, detergents, aigües residuals de bany.
Industrial: midó i sucres de fàbriques d'aliments, sang dels escorxadors, tints d'estampació i tintura, dissolvents químics, pasta de fusta procedent de la fabricació de paper, fems ramaders.
Altres: fullaraca vegetal, restes microbianes, sulfurs, nitrits.
Simplement recordeu: qualsevol cosa que es pugui "oxidar i cremar" compta com a COD.
Com pot el COD complir els estàndards de descàrrega?
La reducció del DQO a les plantes de tractament d'aigües residuals no sol ser un procés d'un-pas, sinó una reducció gradual mitjançant processos de diverses-etapes. A continuació es descriu el procés de tractament estàndard en cinc etapes.
Pas 1: pretractament: eliminació de partícules grans i part de la matèria orgànica en suspensió
La unitat de pretractament inclou principalment: una pantalla, una cambra de sorra, una trampa de greixos i un dipòsit d'equalització.
La pantalla intercepta grans deixalles com branques d'arbres, bosses de plàstic i draps.
La cambra de sorra permet que la sorra i les pedres petites s'assentin.
La trampa de greixos elimina l'oli flotant i el greix.
El dipòsit d'equalització equilibra la qualitat i la quantitat d'aigua per evitar l'impacte en processos posteriors.
Aquest pas elimina part de la matèria orgànica en suspensió i flotant, donant lloc a una disminució preliminar del DQO, però la reducció és limitada.
Pas 2: coagulació fisicoquímica i sedimentació: eliminació de la DQO suspesa i col·loïdal
Després del pretractament, encara queden a l'aigua un gran nombre de fines partícules en suspensió i matèria orgànica col·loïdal. Aquests no es poden assentar ràpidament per gravetat i requereixen l'addició d'agents químics per a la coagulació i la sedimentació.
Agents d'ús habitual: Clorur de polialumini (PAC) i poliacrilamida (PAM).
Principi de funcionament: el reactiu desestabilitza partícules i col·loides minúscules, fent que s'agreguin en flóculs més grans, que després es separen en un dipòsit de sedimentació. Aquest pas elimina significativament el DQO en suspensió i col·loïdal, fent que l'aigua sigui molt més clara.
Pas 3: Tractament biològic: el pas bàsic per eliminar la DQO dissolta
El tractament biològic és el pas més crucial i econòmic a la majoria de les plantes de tractament d'aigües residuals per reduir la DQO. Utilitza l'activitat metabòlica dels microorganismes per descompondre la matèria orgànica dissolta a l'aigua en diòxid de carboni i aigua.
Els processos comuns inclouen: procés A/O, procés A²/O, rasa d'oxidació, SBR (reactor de lots de seqüenciació), MBR (bioreactor de membrana), etc.
En general, es divideix en dos ambients:
Etapa anaeròbica: en condicions lliures d'oxigen-, els bacteris anaeròbics descomponen grans molècules orgàniques en àcids orgànics i metà més petits, millorant l'eficiència del tractament aeròbic posterior. Apte per a aigües residuals orgàniques d'-alta concentració.
Etapa aeròbica: L'aireació aporta oxigen, permetent que els microorganismes aeròbics es multipliquin ràpidament i consumin ràpidament la matèria orgànica de l'aigua, oxidant-la i descomposant-la completament.
Aquesta etapa pot eliminar del 70% al 90% o més de la DQO, la qual cosa és crucial per aconseguir un tractament compatible.
Pas 4: Tractament avançat: reducció de DQO residual després del tractament biològic
Després del tractament biològic, la matèria orgànica més fàcilment degradable s'ha eliminat, però una petita quantitat de matèria orgànica recalcitrant encara pot romandre a l'aigua o el DQO encara no compleix els estàndards de descàrrega. Aleshores cal un tractament avançat.
Els mètodes comuns inclouen:
Dipòsit de sedimentació secundària: Separa els fangs activats de l'aigua del sistema de tractament biològic, aclarint l'efluent. Això forma part del procés convencional, però el seu ús per si sol no pot reduir encara més la DQO dissolta.
Oxidació Fenton: l'addició de peròxid d'hidrogen i sals ferroses genera radicals hidroxil altament oxidants, que poden destruir la matèria orgànica recalcitrant amb estructures moleculars estables. Especialment indicat per a aigües residuals industrials de les indústries química i farmacèutica.
Adsorció de carbó activat: utilitza l'estructura porosa del carbó activat per adsorbir la matèria orgànica residual i el color, reduint encara més el DQO.
Filtració de membrana MBR: el mòdul de membrana atrapa directament col·loides i microorganismes, donant lloc a sòlids en suspensió i DQO extremadament baixos a l'efluent.
L'objectiu d'aquest pas és reduir encara més el DQO que el tractament biològic no pot gestionar, assegurant que l'efluent final compleix els estàndards.
Pas 5: desinfecció i descàrrega
Finalment, les aigües residuals es desinfecten (per exemple, llum ultraviolada, hipoclorit de sodi o ozó) per matar els microorganismes patògens. Simultàniament, indicadors com el DQO, el nitrogen d'amoníac i el fòsfor total compleixen els estàndards de descàrrega, cosa que permet abocar-lo a masses d'aigua naturals o reutilitzar-lo (p. ex., per a jardineria, rentat, etc.).
Les diferents qualitats d'aigua tenen diferents concentracions de DQO i requisits de tractament, i s'han de dissenyar combinacions de processos específiques en funció de les condicions reals. No obstant això, entendre aquest camí bàsic mostra clarament que el DQO a les aigües residuals no desapareix de l'aire, sinó que es redueix pas a pas mitjançant la intercepció física, la precipitació química, la degradació microbiana, l'oxidació avançada i la filtració per adsorció.
Si la vostra empresa o projecte s'enfronta a un COD que supera els estàndards, comprovar si hi ha deficiències amb els passos anteriors sovint proporcionarà una direcció per resoldre el problema.