水処理業界では、COD は無視できない中心的な指標です。生活排水であれ、産業排水であれ、ほぼすべての排出基準には COD 制限が含まれています。では、COD とは一体何を表すのでしょうか?廃水中のCODはどこから来るのでしょうか?そして、それを標準にするにはどのような治療ステップが必要でしょうか?この記事ではそんな疑問を一気に解明します。
CODとは何ですか？
CODはChemical Oxygen Demandの略称です。簡単に言えば、化学酸化剤によって酸化される水中のすべての物質（主に有機物ですが、少量の還元性無機物も含む）によって消費される酸素の総量を測定します。
つまり、COD値が高いほど、水中で「汚れたもの」が酸化しやすくなり、水が汚れやすくなります。 COD が低いほど水質はきれいです。
実際の排出基準では、排出先や地域の要求に応じてCOD制限が異なります。たとえば、家庭用廃水処理施設の一般的な排水基準では、COD が 50 mg/L 以下、または 100 mg/L 以下であることが求められます。都市のパイプネットワークや自然水域に排出される産業排水にも、明確に定義された COD 制限があります。
COD はどこから来たのでしょうか?
水中の酸化可能な有機物または還元性物質は COD を形成します。主な情報源は次の 3 つです。
国内：食べ残し、油汚れ、糞便、洗剤、風呂排水。
工業用: 食品工場からのデンプンと砂糖、屠殺場からの血液、印刷と染色からの染料、化学溶剤、製紙からの木材パルプ、家畜糞尿。
その他: 植物の落葉、微生物の死骸、硫化物、亜硝酸塩。
覚えておいてください：「酸化して燃える」可能性のあるものはすべて COD としてカウントされます。
CODはどのようにして排出基準を満たすことができるのでしょうか？
下水処理施設における COD の削減は通常、1 段階のプロセスではなく、複数段階のプロセスを通じて徐々に削減されます。-以下に、標準的な治療プロセスを 5 つの段階に分けて説明します。
ステップ 1: 前処理 – 大きな粒子と浮遊有機物の除去
前処理装置は主にスクリーン、沈砂室、グリストラップ、均圧槽から構成されます。
スクリーンは木の枝、ビニール袋、ぼろ布などの大きな破片を遮断します。
沈砂室には砂や小石が沈殿します。
グリストラップは浮遊油やグリスを除去します。
均圧タンクは水質と水量のバランスをとり、後工程への影響を防ぎます。
このステップにより、浮遊有機物の一部が除去され、暫定的に COD が減少しますが、その減少には限界があります。
ステップ 2: 物理化学的な凝集と沈降 – 懸濁およびコロイド COD の除去
前処理後も水中には微細な浮遊粒子やコロイド状有機物が多数残っています。これらは重力ではすぐに沈降することができないため、凝固と沈殿のために化学薬品を添加する必要があります。
一般的に使用される薬剤: ポリ塩化アルミニウム (PAC) およびポリアクリルアミド (PAM)。
動作原理: 試薬は小さな粒子やコロイドを不安定にし、それらを凝集させて大きなフロックを形成させ、沈降タンクで分離します。このステップにより、懸濁したコロイド状 COD が大幅に除去され、水がより透明になります。
ステップ 3: 生物学的処理 – 溶解した COD を除去するための中心的なステップ
生物処理は、ほとんどの下水処理プラントにおいて COD を削減するための最も重要かつ経済的なステップです。微生物の代謝活動を利用して、水中に溶けている有機物を二酸化炭素と水に分解します。
一般的なプロセスには、A/O プロセス、A²/O プロセス、酸化ディッチ、SBR (シーケンス バッチ リアクター)、MBR (膜バイオリアクター) などが含まれます。
一般に、次の 2 つの環境に分かれています。
嫌気段階: 無酸素条件下では、嫌気性細菌は大きな有機分子を小さな有機酸とメタンに分解し、その後の好気性処理の効率を向上させます。{0}高濃度の有機廃水に適しています。-
好気段階：エアレーションにより酸素が供給され、好気性微生物が急速に増殖し、水中の有機物を急速に消費し、完全に酸化して分解します。
この段階では、COD の 70% ～ 90% 以上を除去できます。これは、準拠した処理を達成するために重要です。
ステップ 4: 高度な処理 – 生物学的処理後の残留 COD を削減する
生物処理後、分解しやすい有機物はほとんど除去されていますが、難分解性有機物が水中に少量残留したり、CODが排出基準を満たさない場合があります。その場合は高度な治療が必要となります。
一般的な方法には次のようなものがあります。
二次沈殿槽：生物処理装置の水から活性汚泥を分離し、排水を清澄します。これは従来のプロセスの一部ですが、それだけでは溶存 COD をさらに削減することはできません。
フェントン酸化: 過酸化水素と第一鉄塩を添加すると、酸化力の高いヒドロキシルラジカルが生成され、安定した分子構造を持つ難治性の有機物を破壊することができます。特に化学および製薬産業からの産業廃水に適しています。
活性炭吸着：活性炭の多孔質構造を利用して残留微量有機物や色を吸着し、CODをさらに低減します。
MBR 膜濾過: 膜モジュールはコロイドと微生物を直接捕捉し、排水中の懸濁物質と COD が極めて少なくなります。
このステップの目的は、生物学的処理では処理できない COD をさらに削減し、最終排水が基準を確実に満たすようにすることです。
ステップ 5: 消毒と排出
最後に、廃水は消毒 (紫外線、次亜塩素酸ナトリウム、またはオゾンなど) を受けて、病原微生物を殺します。同時に、COD、アンモニア態窒素、全リンなどの指標が排出基準を満たしているため、自然水域への排出や再利用（造園、水洗など）が可能です。
水質が異なれば COD 濃度や処理要件も異なるため、実際の条件に基づいて特定のプロセスの組み合わせを設計する必要があります。しかし、この基本的な経路を理解すると、廃水中の COD は何もないところから消えるのではなく、物理的遮断、化学的沈殿、微生物分解、高度な酸化、吸着ろ過によって段階的に減少することが明確にわかります。
あなたの会社やプロジェクトが基準を超える COD に直面している場合、上記の手順に照らして欠陥がないか確認することで、問題解決の方向性が得られることがよくあります。
