难降解废水中 COD 组分的特性与影响分析

难降解废水中 COD 组分的特性与影响分析

在污水处理领域，化学需氧量（COD）是衡量水体中有机物及还原性无机物污染程度的核心指标，其数值高低直接反映水体的可生化性与净化难度。COD 的构成并非单一物质，而是由复杂的无机组分与有机组分共同组成，不同组分的 COD 当量差异显著，对污水处理工艺的选择、运行参数优化及最终处理效果均具有关键影响。本文基于相关实验数据，系统剖析污水处理中主要 COD 组分的特性、贡献及应对思路，为污水净化实践提供理论参考。

一、无机组分：易被忽视的 COD 贡献者

在传统认知中，COD 往往被等同于有机污染，但实际污水中部分无机组分因具有还原性，同样会消耗氧化剂，形成不可忽视的 “无机 COD”。这类组分虽不涉及有机碳的降解，但其存在会干扰 COD 检测结果的准确性，还可能在处理过程中与药剂反应、影响微生物活性，需针对性管控。

根据检测数据，常见还原性无机组分的 COD 当量呈现明显差异（见表 1）。其中，S??（硫化物）的 COD 当量最高达 1.85mg O/mg，是无机 COD 的主要贡献者之一。在实际污水中，S??多来源于工业废水（如印染、造纸、石油化工废水），其不仅会提高 COD 数值，还可能与水中重金属离子结合形成硫化物沉淀，或在厌氧环境下产生毒性气体，对后续生物处理单元的微生物造成抑制。其次是SCN?（硫氰酸盐），COD 当量为 0.93mg O/mg，常见于焦化、冶金废水，虽毒性低于 S??，但长期积累仍会影响生化系统的稳定性。

相比之下，S?O???（硫代硫酸盐）、CN?（氰化物）、NO??（亚硝酸盐） 的 COD 当量依次为 0.50mg O/mg、0.40mg O/mg、0.33mg O/mg，贡献相对较低，但需注意CN?的强毒性 —— 即使浓度不高，也可能对生物处理系统造成不可逆损害，可优先通过化学氧化（如次氯酸钠氧化）进行预处理。而Cl?（氯离子）的 COD 当量为 0.27mg O/mg，虽本身还原性较弱，但高浓度 Cl?会腐蚀处理设备、降低微生物活性，尤其在采用膜分离或高级氧化工艺时需重点控制。

表 1 污水处理中主要无机组分的 COD 当量

序号	组分	COD(mg O/mg)	主要来源与影响
1	SCN -	0.93	焦化、冶金废水，影响生化系统稳定性
2	S2O3 2-	0.50	印染、电镀废水，还原性中等
3	S 2-	1.85	石化、造纸废水，高毒性、高 COD 贡献
4	NO 2-	0.33	化肥、食品加工废水，易干扰 COD 检测
5	CL -	0.27	化工、海水入侵，腐蚀设备、抑制微生物
6	CN -	0.40	电镀、焦化废水，强毒性，需优先预处理

 

针对无机COD的管控，需结合污水来源采取差异化措施：对于含 S^2-、CN^-?的工业废水，可先通过化学氧化（如投加双氧水、臭氧）将其转化为无害的 SO₄^2-、CO?和 N?；对于高 Cl?污水，需在检测前加入硫酸汞掩蔽，避免其干扰 COD 测定，同时在处理过程中选用耐盐微生物或采用物理法（如蒸发结晶）脱盐。

二、有机组分：COD 的核心构成与降解难点 

有机组分是污水 COD 的核心来源，其种类繁多、结构复杂，涵盖苯系物、多环芳烃、杂环化合物、烷烃等，不同组分的 COD 当量与可生化性差异极大，直接决定了污水处理工艺的选择（如好氧生化、厌氧消化、高级氧化等）。 从检测数据来看，有机组分的 COD 当量呈现 “两极分化” 特征（见表 2）：一方面，多环芳烃及含杂环的有机化合物 COD 当量极高，如苯并 [a] 芘（3.15mg O/mg）、苊（3.08mg O/mg）、吖啶（2.86mg O/mg）等，这类物质多来源于石油化工、焦化、塑料加工等行业废水，不仅 COD 贡献大，还具有强致癌性、难降解性，常规生化工艺难以将其有效分解，需依赖高级氧化技术（如芬顿氧化、光催化氧化）破坏其稳定的环状结构，再通过生化工艺进一步降解；另一方面，长链烷烃的 COD 当量极低，如十六烷（0.04mg O/mg）、十二烷（0.17mg O/mg），虽属于有机物，但因分子结构稳定、不易被氧化剂氧化，在 COD 检测中贡献较小，不过其在污水中易形成乳化物，影响水体透光性与曝气效率，需通过破乳、气浮等物理方法预处理。 此外，苯系物与酚类化合物的 COD 当量处于中等水平，但可生化性差异显著：如酚（2.04mg O/mg）、邻甲酚（2.92mg O/mg）等酚类物质，虽 COD 当量较高，但易被微生物降解，可通过好氧生化工艺（如活性污泥法）有效去除；而吡啶（0.07mg O/mg）、β- 甲基吡啶（1.10mg O/mg）等杂环化合物，因氮原子的存在导致分子结构稳定，可生化性差，需结合厌氧水解酸化打破杂环，再进行好氧降解。

表 2 污水处理中主要有机组分的 COD 当量

序号	有机组分	COD当量 (mg O/mg)	类别	特性与降解建议
1	苯	0.75	苯系物	可生化性中等，好氧生化可降解
2	酚	2.04	酚类	可生化性好，优先采用好氧生化
3	吡啶	0.07	杂环化合物	可生化性差，需厌氧水解 好氧降解
4	噻吩	2.38	杂环化合物	难降解，需高级氧化预处理
5	蒽	2.44	多环芳烃	难降解、致癌，需高级氧化破坏结构
6	苯并 [a] 芘	3.15	多环芳烃	强致癌、极难降解，需深度氧化处理
7	十二烷	0.17	长链烷烃	COD贡献小，需破乳、气浮预处理
8	十六烷	0.04	长链烷烃	COD贡献小，易形成乳化物

 

针对有机 COD 的降解，需遵循 “分质处理、梯度降解” 的原则：对于易降解的酚类、简单苯系物，采用 “预处理 好氧生化” 工艺即可高效去除；对于难降解的多环芳烃、杂环化合物，需先通过高级氧化或吸附（如活性炭吸附）降低其毒性、提高可生化性，再接入生化系统；对于长链烷烃类物质，重点通过物理方法分离，减少其对后续工艺的干扰。

三、COD 组分管控对污水处理的实践意义

明确污水中 COD 的组分构成，对污水处理工艺优化、成本控制及出水达标具有重要实践意义：

精准选择工艺：若污水中无机 COD（如 S??、CN?）占比高，需优先设置化学预处理单元，避免其抑制微生物；若有机 COD 以难降解多环芳烃为主，则需增加高级氧化单元，而非单纯依赖生化工艺。

优化运行参数：针对高 COD 当量的有机组分（如苯并 [a] 芘），可提高高级氧化系统的氧化剂投加量；针对易降解的酚类物质，可降低曝气强度，减少能耗。

提升检测准确性：在 COD 检测中，需根据污水组分加入掩蔽剂（如硫酸汞掩蔽 Cl?），避免无机组分干扰，确保检测结果能真实反映有机污染程度。

降低处理成本：通过组分分析，可避免 “过度处理”—— 如对低 COD 当量的长链烷烃，无需投入大量氧化剂，仅通过物理方法即可控制，减少药剂消耗。

四、结语

污水处理中 COD 组分的复杂性决定了其管控需 “对症下药”。无机组分虽 COD 当量整体低于部分有机组分，但部分物质（如 S??、CN?）的毒性与干扰性不可忽视；有机组分中，多环芳烃、杂环化合物的高 COD 当量与难降解性是处理难点，而长链烷烃的低 COD 当量与乳化物特性需特殊关注。未来，随着检测技术的发展（如气质联用、液相色谱 - 质谱联用），可更精准地识别 COD 组分，为污水处理工艺的智能化、精细化优化提供支撑，推动污水净化效率与经济性的进一步提升。