Hidrogen peroksida (H2O2) telah digunakan untuk mengurangi BOD dan COD dari limbah industri selama bertahun-tahun. Sementara biaya untuk menghilangkan BOD dan COD melalui oksidasi kimia dengan hidrogen peroksida biasanya lebih besar dari itu melalui sarana fisik atau biologis, namun ada beberapa situasi spesifik yang membenarkan penggunaan hidrogen peroksida. Ini termasuk: Predestestrasi air limbah yang mengandung senyawa tingkat sedang hingga tinggi yang beracun, menghambat, atau bandel terhadap pengobatan biologis (mis., Pestisida, plastisator, resin, pendingin, dan zat warna);
Pretreatment limbah berkekuatan tinggi / aliran rendah - di mana biotreatment mungkin tidak praktis - sebelum dibuang ke Pekerjaan Perawatan Milik Publik (POTW);
Peningkatan pemisahan organik entrained dengan proses flotasi dan pengendapan; dan
Pasokan Oksigen Terlarut (DO) tambahan ketika sistem pengolahan biologis mengalami kelebihan muatan sementara atau kegagalan peralatan.
Seperti ditunjukkan oleh contoh-contoh ini, H2O2 dapat digunakan sebagai pengobatan yang berdiri sendiri atau sebagai tambahan untuk proses perawatan fisik atau biologis yang ada, tergantung pada situasinya.
Diskusi Aplikasi dan Mekanisme H2O2
Oksidasi Kimia Langsung Menggunakan Hidrogen Peroksida
Hidrogen peroksida dapat digunakan sendiri atau dengan katalis - seperti besi (Fe2 + atau Fe3 +), sinar UV, ozon (O3) dan alkali - untuk mengoksidasi BOD / COD yang merupakan senyawa penyumbang dalam air limbah. Jenis oksidasi yang dibutuhkan tergantung pada jenis BOD / COD yang ada. Hubungan ini hadir pada gambar di bawah ini.
| Sistem Oksidan | Permintaan oksigen kimiawi | ||
|---|---|---|---|
| Tipe A (Sulfida, Tiosulfat, Sulfit) | Tipe B (Fenol, Sianida, Amina) | Tipe C (BTEX, TOCl, Parafin) | |
| Tipe A | |||
| H2O2 | X | ||
| Tipe B | |||
| H2O2 / OH- | X | X | |
| H2O2 / M + | X | X | |
| H2O2 / H + | X | X | |
| Tipe C | |||
| H2O2 / Fe | X | X | X |
| H2O2 / O3 | X | X | X |
| H2O2 / UV | X | X | X |
Catatan: Apakah sistem oksidan akan menurunkan polutan tertentu (yaitu, mempengaruhi COD-nya) akan tergantung pada sistem oksidan dan polutan. Oksidan tipe A hanya bereaksi dengan polutan Tipe A; sedangkan, oksidan tipe C, yang lebih reaktif, bereaksi dengan sebagian besar polutan apa pun. Namun, oksidan Tipe C umumnya bereaksi secara istimewa dengan polutan Tipe A. Jika sebagian besar BOD dan COD dikontribusikan oleh senyawa sulfur tereduksi anorganik seperti sulfida, sulfida, atau tiosulfat, maka hidrogen peroksida saja biasanya efektif. Bergantung pada pH air limbah, oksidasi senyawa-senyawa ini dengan H2O2 menghasilkan sulfat atau sulfur koloid, yang tidak berkontribusi terhadap BOD dan COD. Jika kontributor utama BOD dan COD adalah organik terlarut, maka diperlukan sistem oksidasi yang lebih reaktif. Aktivasi moderat hidrogen peroksida dapat dicapai dengan: 1) alkali (menghasilkan ion perhydroxyl, OOH - agen aktif dalam sistem pemutihan peroksida); 2) logam transisi tertentu (misalnya, tungstate, vanadate, molybdate) yang membentuk kompleks peroksometal reaktif in-situ; dan 3) asam mineral tertentu (misalnya sulfur) yang membentuk turunan asam peroksi reaktif seperti ex-situ asam peroksimonosulfurat (Asam Caro). Untuk organik yang lebih bandel seperti pelarut terklorinasi, sistem radikal bebas yang sangat reaktif (disebut Proses Oksidasi Lanjutan) diperlukan. Reaksi umum menggunakan Reagen Fenton untuk mengurangi BOD dan COD dapat dinyatakan sebagai berikut:
| Dengan Fe + 2 | |
|---|---|
| Langkah 1: | BOD / COD + H2O2 ---> spesies teroksidasi sebagian |
| Dengan Fe + 2 | |
| Langkah 2: | spesies teroksidasi sebagian + H2O2 ---> CO2 + H2O + garam anorganik |
Tingkat oksidasi (dan karenanya tingkat pengurangan BOD / COD langsung) biasanya tergantung pada jumlah hidrogen peroksida yang digunakan. Persyaratan teoritis hidrogen peroksida adalah sekitar 2,1 lbs (100%) per lb-BOD dan COD teroksidasi. Namun, dalam banyak kasus, pencernaan lengkap senyawa organik menjadi karbon dioksida dan air tidak diperlukan. Oksidasi parsial menjadi senyawa antara meminimalkan konsumsi bahan kimia dan seringkali menghasilkan pengurangan substansial dalam BOD dan COD dan toksisitas. 
Peningkatan pemisahan fisik BOD dan COD dengan Hidrogen Peroksida
Peningkatan pemisahan fisik BOD dan COD dengan hidrogen peroksida dapat terjadi adalah dua cara. Dalam kasus pertama, oksidasi parsial dari kontaminan organik menghasilkan lebih banyak zat (bermuatan) polar yang lebih dapat menerima adsorpsi ke koagulan dan flokulan. Seperti diilustrasikan dalam contoh di bawah ini, ini memungkinkan efisiensi penghilangan BOD dan COD dengan dosis hidrogen peroksida stoikiometrik yang lebih rendah. Dalam kasus kedua, pemisahan fisik yang lebih baik (pengapungan) lemak, minyak dan gemuk (FOG) disediakan oleh H2O2. Ini terjadi oleh dekomposisi alami hidrogen peroksida menjadi oksigen dan air, yaitu hidrogen peroksida akan membuat air jenuh dengan oksigen, yang menghasilkan pembentukan gelembung mikro terdispersi secara merata yang mengumpulkan konstituen FOG ketika mereka naik ke permukaan air. Dalam beberapa kasus, ini dapat meningkatkan pembuangan BOD melalui sel flotasi udara terlarut dari misalnya, 50% menjadi 90-95%. Dosis tipikal adalah 25-100 mg / L H2O2, biaya yang seringkali dapat diimbangi dengan penghematan dalam penggunaan koagulan - polimer polielektrolit umumnya masih diperlukan. 
Hidrogen Peroksida (H2O2) sebagai sumber oksigen tambahan
Efisiensi penghilangan BOD dari proses pengolahan biologis aerob tergantung pada sejumlah faktor termasuk (tetapi tidak terbatas pada): pengaruh pemuatan BOD, rasio F: M, suhu, tingkat nutrisi, dan konsentrasi oksigen terlarut (DO). Banyak fasilitas pengolahan biologis menggunakan hidrogen peroksida untuk menambah kadar DO ketika kondisi oksigen yang terbatas di kolam aerasi atau laguna menghasilkan pembuangan BOD yang buruk. Kondisi ini dapat disebabkan oleh puncak tak terduga dalam pemuatan BOD yang berpengaruh; variasi musiman dalam pemuatan BOD (misalnya, pemrosesan buah dan sayuran); dan cuaca panas - yang mengurangi efisiensi transfer oksigen oleh peralatan aerasi mekanis (yaitu, kelarutan O2 menurun dengan meningkatnya suhu). Kondisi ini dapat disertai atau tidak disertai dengan bulking berfilamen (lihat Aplikasi Air Limbah Kota: Kontrol Bulking Filamen). Ketika hidrogen peroksida digunakan untuk melengkapi DO, ia diukur secara langsung ke dalam kolam aerasi sistem pengolahan biologis untuk menyediakan sumber MELAKUKAN. Konversi hidrogen peroksida menjadi DO dalam cairan campuran lumpur aktif berlangsung menurut reaksi berikut:
| (Enzim katalase) |
|---|
| 2 H2O2 ---> O2 + 2 H2O |
Persyaratan teoritis hidrogen peroksida: 0,48 lbs H2O2 (100%) per mg / L Enzim DOCatalase adalah katalis dekomposisi alami untuk hidrogen peroksida, dan ditemukan di semua cairan campuran lumpur aktif, yang diproduksi oleh sebagian besar organisme aerob. Karena dekomposisi enzim hidrogen peroksida ini sangat cepat, oksigen yang dipasok oleh hidrogen peroksida segera tersedia untuk diambil oleh organisme aerobik. Reaksi di atas menunjukkan bahwa dua bagian hidrogen peroksida akan menghasilkan satu bagian DO. Oleh karena itu, jumlah hidrogen peroksida yang dibutuhkan untuk mengoksidasi air limbah sangat kecil. Sebagai contoh, jumlah teoritis hidrogen peroksida yang dibutuhkan untuk meningkatkan DO sebesar 1 mg / L di pabrik pengolahan yang rata-rata 5 aliran MGD adalah sekitar 17 gpd-50%. Dalam praktik sebenarnya, persyaratan mungkin lebih tinggi karena ketidakefisienan dalam pengambilan oksigen dan reaksi samping dengan senyawa teroksidasi.
Catatan: Ketika mengukur BOD atau COD dari air limbah yang diolah hidrogen peroksida, penting untuk menentukan konsentrasi hidrogen peroksida residu (jika ada) sebelum analisis. Ini karena H2O2 akan mengganggu kedua metode analitik ini. Dalam tes BOD standar, hidrogen peroksida residual dalam sampel akan membebaskan oksigen selama periode pengujian, menghasilkan nilai BOD "false low" (1 mg / L H2O2 = 0,5 mg / L DO). Dalam tes COD standar, hidrogen peroksida residual akan bereaksi dengan reagen kalium dikromat, menghasilkan nilai COD "false high". Untuk metode untuk menghilangkan hidrogen peroksida residu sebelum analisis BOD dan COD, atau secara matematis memperhitungkan H2O2 residual, lihat Interferensi dengan Metode Analitik.
Referensi
Cole, CA, et.al., J. Air Pollut. Contr. Fed. 46: 2579-2592 (1974).
Cole, CA, et.al., J. Air Pollut. Contr. Fed. 45: 829-836 (1973).
Houtmeyers, J. et.al. "Hidrogen Peroksida sebagai Sumber Oksigen Tambahan untuk Lumpur Aktif: Investigasi Mikrobiologis", Eropa. J. Appl. Mikrobiol. 4: 295-305 (1977).
Steiner, Norbert, et.al. "Pengalaman Tumbuhan menggunakan Hidrogen Peroksida untuk Peningkatan Flotasi Lemak dan Penghapusan BOD", Environ. Kemajuan 11 (4): 261-264 (November 1992).
Perley, William J., et.al. "Penggunaan Hidrogen Peroksida untuk Mengontrol Gangguan dalam Pengobatan Gabungan Pengilangan Gula dan Air Limbah Sanitasi", disajikan di Calif. Water Pollut. Contr. Fed., Conf. Tahunan ke-64, Sacramento, California (9 April 1992).
