ĐỀ TÀI "TÌM HIỂU HIỆN TRẠNG VÀ ĐỀ XUẤT GIẢI PHÁP CẢI THIỆN NGUỒN NƯỚC THẢI CỦA CỤM CÔNG NGHIỆP ĐÔNG LỄ ĐÔNG HÀ – QUẢNG TRỊ"

Chia sẻ: Nguyễn đình Diệp | Ngày: | Loại File: DOCX | Số trang:42

Thêm vào BST

Báo xấu

157
lượt xem 42
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Trong thời gian gần đây vấn đề ô nhiễm môi trường ngày càng trở nên nghiêmtrọng, nó không chỉ bó hẹp trong phạm vi một quốc gia, một khu vực mà là vấn đề được cả thế giới đặc biệt quan tâm.Việt Nam với cơ chế thị trường đã có sự phát triển mạnh mẽ về kinh tế. Do tốc độphát triển ở mức cao việc khai thác các nguồn tài nguyên thiếu tính toán, quá trình đô thị hóa và công nghiệp hóa diễn ra nhanh, chưa có một quy hoạch đô thị và khu công nghiệp hoàn chỉnh...

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: ĐỀ TÀI "TÌM HIỂU HIỆN TRẠNG VÀ ĐỀ XUẤT GIẢI PHÁP CẢI THIỆN NGUỒN NƯỚC THẢI CỦA CỤM CÔNG NGHIỆP ĐÔNG LỄ ĐÔNG HÀ – QUẢNG TRỊ"

ĐẠI HỌC HUẾ PHÂN HIỆU ĐẠI HỌC HUẾTẠI QUẢNG TRỊ BỘ MÔN: CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT MÔI TRƯỜNG Lớp: CNKTMT K1  ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU KHOA HỌC TÌM HIỂU HIỆN TRẠNG VÀ ĐỀ XUẤT GIẢI PHÁP CẢI THIỆN NGUỒN NƯỚC THẢI CỦA CỤM CN ĐÔNG LỄ ĐÔNG HÀ – QUẢNG TRỊ. Sinh viên : Nguyễn Đình Diệp Lê Thị Nhàn Võ Thị Bích Trâm Lê Thị Thảo Đông Hà, 12/2012
DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT - CCN: Cụm công nghiệp - BQL: Ban quản lý - BOD: Nồng độ oxi sinh hóa - COD: Nồng độ oxi hóa học - DO: Nồng độ oxi hòa tan - Công ty TNHH MTV: Công ty Trách nhiệm hữu hạn một thành viên
DANH MỤC CÁC BIỂU ĐỒ- BẢNG BIỂU – HÌNH ẢNH * Bảng biểu: - Bảng 1.1: Giá trị C của các thông số ô nhiễm trong nước thải công nghiệp - Bảng 3.1: Các thành phần sản xuất trong cụm công nghiệp - Bảng 3.2: Kết quả một số chỉ tiêu trong nước thải của cụm công nghiệp lần 1 - Bảng 3.3: Kết quả một số chỉ tiêu trong nước thải của cụm công nghiệp lần 2 - Bảng 3.4: Kết quả một số chỉ tiêu trong nước thải của cụm công nghiệp trung bình - Bảng 4.1: Các thông số thiết kế mương dẫn - Bảng 4.2: Bảng thủy lực mương dẫn - Bảng 4.3: Thông số thiết kế song chắn rác - Bảng 4.4: Thông số thiết kế bể lắng cát ngang - Bảng 4.5: Thông số thiết kế bể điều hòa - Bảng 4.6: Thông số thiết kế hồ hiếu khí xử lý triệt để - Bảng 4.7: Bảng dự toán chi phí xây dựng * Biểu đồ: - Biểu đồ 3.1: So sánh kết quả các chỉ tiêu trong nước thải với QCVN 40:2011 lần 1 - Biểu đồ 3.2:So sánh kết quả các chỉ tiêu trong nước thải với QCVN 40:2011 lần 2 - Biểu đồ 3.3:So sánh kết quả các chỉ tiêu trong nước thải với QCVN 40:2011 trung bình.
MỤC LỤC CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU CHUNG 1.1. Lý do chọn đề tài Trong thời gian gần đây vấn đề ô nhiễm môi trường ngày càng trở nên nghiêmtrọng, nó không chỉ bó hẹp trong phạm vi một quốc gia, một khu vực mà là vấn đề được cả thế giới đặc biệt quan tâm.Việt Nam với cơ chế thị trường đã có sự phát triển mạnh mẽ về kinh tế. Do tốc độphát triển ở mức cao việc khai thác các nguồn tài nguyên thiếu tính toán, quá trình đô thị hóa và công nghiệp hóa diễn ra nhanh, chưa có một quy hoạch đô thị và khu công nghiệp hoàn chỉnh đã làm nảy sinh hàng loạt các vấn đề môi trường như: ô nhiễm đất, nước, không khí, chất thải rắn…Đông Hà là thành phố mới được thành lập và phát triển, đặc biệt là ngành công nghiệp đang được chú trọng. Khu công nghiệp nam Đông Hà và Cụm công nghiệp Đông Lễ nằm trong chiến lược phát triển ấy. Với sự mới mẻ ấy, đang đẩy Đông Hà đứng trước đ ứng trước những trở ngại rất lớn về tình trạng ô nhiễm môi trường.Vấn đề về môi trường ở các khu công nghiệp phát sinh trong quá trình sản xuất có thể gây tổn hại lâu dài cho sinh hoạt cũng như hoạt động của người dân trong khu vực xung quanh, gây tổn hại phúc lợi chung của xã hội, ảnh hưởng đến phát triển bền vững. Trên cở sở đó, nhóm chúng tôi lựa chọn nghiên cứu đề tài:“ Tìm hiểu – Đề xuất giải pháp cải thiện hiện trạng nước thải công nghiệp ở cụm công nghiệp Đông Lễ- Đông Hà– Quảng trị ” để hiểu hơn các vấn đề nảy sinh trong quá trình phát triển và đề xuất một số giải pháp áp dụng cho môi trường địa phương. 1.2. Mục tiêu nghiên cứu * Mục tiêu tổng quát: Tìm hiểu rõ hiện trạng nước thải ở Cụm CN Đông Lễ,t ừ đó đề xuất giải pháp quản lý nước thải. * Mục tiêu cụ thể: - Quan sát được trực tiếp, tiến hành lấy mẫu, phân tích và ghi chép kết quả. - Đánh giá được hiện trạng nước thải ở Cụm CN Đông Lễ. - Phân tích rõ nguyên nhân gây ô nhiễm. - Nhìn nhận được hậu quả (nếu ô nhiễm xảy ra) mà nước thải đó gây ra. - Đề xuất một số giải pháp. 1.3 Nội dung nghiên cứu
* Thu thập tài liệu: - Thu thập tài liệu về Cụm CN Đông Lễ tại BQL các Cụm CN thành phố Đông Hà và nguồn điều tra nhanh. - Lấy mẫu tại hai điểm xả nước thải của Cụm CN Đông Lễ. - Thời gian lấy mẫu vào hai tháng 6 và tháng 8 (hai tháng có mật độ sản xuất điển hình nhất của Cụm CN Đông Lễ). * Điều tra, khảo sát thực địa: - Nhóm nghiên cứu sẽ đi đến Cụm CN, tìm hiểu tình hình sản xuất, các loại hình sảnxuất chính mà nước thải khối lượng lớn và chứa nhiều chất độc hại. - Khảo sát hệ thống xử lý nước thải trước khi thải ra Môi trường. - Khảo sát hệ thống dẫn nước thải của Cụm CN, điểm tiếp nhận nước thải đó(hồTrung Chỉ). * Phân tích mẫu nước thải: - Phân tích một số thông số môi trường sau: pH, nhiệt độ, BOD, COD,Coliform và một số ion kim loại nặng… 1.4. Giới hạn của đề tài - Đề tài nghiên cứu khoa học này nhằm mục đích tìm hiểu hiện trạng ô nhiễm nước thải của Cụm CN Đông Lễ đối với môi trường. - Đề xuất cái giải pháp quản lý, xử lý nước thải đạt QCVN 40:2011 trước khi thải ra môi trường. - Dùng làm tài liệu tham khảo cho các bạn sinh viên ham mê nghiên cứu khao học. 1.5. Phương pháp nghiên cứu Phương pháp thu thập và phân tích dữ liệu: Nhóm tiến hành tìm hiểu thông tin về các đặc điểm của nguồn nước mặt, thông tin về Cụm CN Đông Lễ cũng như hiện trạng nguồn nước tại điểm thải ra qua các thông tin (số liệu)lấy từ Trung tâm quan trắc tỉnh Quảng Trị, Ban quản lý Cụm CN Đông Hà và diều tra tổng hợp …. Trong quá trình thu thập cần xác minh cần thường xuyên kiểm chứng thông tin nhằm đảm bảo tính chính xác của thông tin, sát với thực tế (sau đó thông tin sẽ được phân tích định tính và định lượng.)
Phương pháp khảo sát thực địa Nhóm tiến hành khảo sát thực địa, lấy mẫu nước thải tại hai cống xả thải của Cụm CN Đông Lễ (một cống sau Công ty TNHH TM Hoàng Thi; một sống sau Công ty TNHH MTV Hoàng Đức Linh). Đưa mẫu đến Trung tâm quan trắc tỉnh Quảng Trị phân tích và lấy số liệu. 1.6. Ý nghĩa của đề tài - Đánh giá hiện trạng nước thải công nghiệp tại Cụm CN Đông Lễ. - Giúp sinh viên nắm vững (củng cố) những kiến thức đã học. - Nâng cao khả năng thu thập, xử lý thông tin và thực hành lấy mẫu thực tế.
CHƯƠNG 2: ĐẶC ĐIỂM CỦA NƯỚC MẶT VÀ NƯỚC Ô NHIỄM 2.1. Tổng quan về nước mặt. 2.1.1. Khái niệm về nước mặt Nước mặt là nước trong sông, hồ hoặc nước ngọt trong vùng đất ngập nước. Nước mặt được bổ sung một cách tự nhiên bởi lượng mưa hàng năm và chúng mất đi khi chảy vào đại dương, bốc hơi và thấm xuống đất. Lượng mưa này được thu hồi bởi các lưu vực, tổng lượng nước trong hệ thống này tại một thời điểm cũng tùy thuộc vào một số yếu tố khác. Các yếu tố này như khả năng chứa của các hồ, vùng đất ngập nước và các hồ chứa nhân tạo, độ thấm của đất bên dưới các thể chứa nước này, các đặc điểm của dòng chảy mặt trong lưu vực, thời lượng mưa và tốc độ bốc hơi địa phương. Tất cả các yếu tố này đều ảnh hưởng đến tỷ lệ mất nước. 2.1.2. Các chỉ tiêu nguồn nước mặt Các chỉ tiêu thường gặp Bao gồm các chỉ tiêu nhiệt độ, màu, mùi vị, độ dẫn điện, độ phóng xạ,...có thể được xác định bằng định tính hoặc định lượng,độ pH (độ axit hoặc độ kiềm), l ượng chất lơ lửng, các chỉ số BOD, COD, oxy hoà tan (DO), dầu mỡ, clorua, sunphat, amôn, nitrit, nitrat, photphat, các nguyên tố vi lượng, kim loại nặng, thuốc trừ sâu, các chất tẩy rửa và nhiều loại chất độc khác, Coliform, Fecal streptococus, tổng số vi khuẩn hiếu khí, kỵ khí và các sinh vật gây bệnh… Các chỉ tiêu theo QCVN 40:2011 - Giá trị tối đa cho phép của các thông số ô nhiễm trong nước thải công nghiệp khi xả vào nguồn tiếp nhận nước thải - Giá trị tối đa cho phép của các thông số ô nhiễm trong n ước thải công nghiệp khi xả vào nguồn tiếp nhận nước thải được tính toán như sau: Cmax = C x Kq x Kf Trong đó: - Cmax là giá trị tối đa cho phép của thông số ô nhiễm trong n ước thải công nghiệp khi xả vào nguồn tiếp nhận nước thải. - C là giá trị của thông số ô nhiễm trong nước thải công nghiệp quy định tại Bảng 1 ;
- Kqlà hệ số nguồn tiếp nhận nước thải quy định tại mục 2.3 ứng với lưu lượng dòng chảy của sông, suối, khe, rạch; kênh, mương; dung tích của hồ, ao, đầm; mục đích sử dụng của vùng nước biển ven bờ; - Kf: là hệ số lưu lượng nguồn thải quy định tại mục 2.4 ứng với tổng l ưu l ượng nước thải của các cơ sở công nghiệp khi xả vào nguồn tiếp nhận nước thải; Bảng 1.1: Giá trị C của các thông số ô nhiễm trong nước thải công nghiệp Thông số Đơn vị Giá trị C TT A1 A2 B1 B2 1 pH - 6 – 8.5 5.5 - 9 BOD5 (20oC) 2 mg/l 4 6 15 25 3 COD mg/l 10 15 50 100 Chất rắn lơ lửng 4 mg/l 20 30 50 100 5 NH4-N mg/l 0.1 0.2 0.5 1 Đồng 6 mg/l 0.1 0.2 0.5 1 Kẽm 7 mg/l 0.5 1 1.5 2 Sắt 8 mg/l 0.5 1 1.5 2 vi khuẩn/100ml 2500 9 Coliform 5000 7500 10000 Ghi chú: Việc phân hạng nguồn nước mặt nhằm đánh giá và kiểm soát chất lượng nước, phục vụ cho các mục đích sử dụng nước khác nhau. A1- Sử dụng tốt cho mục đích cấp nước sinh hoạt và các mục đích khác như loại A2, B1 và B2. A2- Dùng cho mục đích cấp nước sinh hoạt nhưng phải áp dụng công nghệ xử lý phù hợp, bảo tồn động thực vật thủy sinh hoặc các mục đích sử dụng như loại B1 và B2. B1- Dùng cho mục đích tưới tiêu thủy lợi hoặc các mục đích sử dụng khác có yêu cầu chất lượng nước tương tự hoặc các mục đích sử dụng như loại B2. B2- Giao thông thủy và các mục đích khác có yêu cầu nước chất lượng thấp. 2.1.3. Vai trò nguồn nước mặt
Nước tham gia vào thành phần cấu trúc của sinh quyển và điều hòa các yếu tố c ủa khí hậu, đất đai và sinh vật thông qua chu trình vận động của nó. Nước còn chứa đựng những tiềm năng khác, đáp ứng những nhu cầu đa dạng của con người: Cấp nước sinh hoạt tưới tiêu cho nông nghiệp; dùng cho sản xuất công nghiệp, tạo ra điện năng và nhiều thắng cảnh văn hóa khác... Hiện nay, do sự gia tăng dân số, con người ngày càng khai thác và s ử dụng nhi ều tài nguyên nước hơn, đặc biệt là cho các hoạt động nông nghiệp và công nghiệp, kéo theo đó là áp lực về nguồn nước gia tăng, có nhiều nơi nguồn nước khan hiếm trong khi những nơi khác lại dư thừa nước gây ngập lụt. Suốt từ những năm 1970 đến nay, hàng năm lũ lụt gây ảnh huởngdến 174 triệu người và làm 4,7 triệu người chết, trong khi đó, báo cáo của UNEP năm 2011 cảnh báo: có 1,6 tỷ người trên thế giới đang sống ở những vùng khan hiếm nước. Hình 2.1: Sơ đồ phân bố tài nguyên nước trên thế giới hiện nay Ngoài ra, con người cũng đang làm ô nhiễm nguồn nước bằng các chất thải từ các hoạt động sinh hoạt và sản xuất. Tại các nước đang phát triển, có tới 90% nước thải sinh hoạt và 60% nước thải công nghiệp đổ vào sông, hồ mà chưa qua xử lý.
2.2. Tổng quan về nước ô nhiễm 2.2.1. Khái niệm về ô nhiễm nước Ô nhiễm nước là sự thay đổi thành phần và tính chất môi trường nước, có hại cho hoạt động sống bình thường của sinh vật và con người bởi sự có mặt c ủa các tác nhân vượt quá tiêu chuẩn cho phé 2.2.2. Nguồn gốc gây ô nhiễm Ô nhiễm nước có nguồn gốc tự nhiên và nhân tạo: - Nguồn gốc tự nhiên: Do mưa, tuyết tan, gió, bã, lụt - Nguồn gốc nhân tạo: Do sự thải các chất độc hại, chủ yếu dưới dạng l ỏng vào môi trường nước từ các vùng dân cư, khu công nghiệp, hoạt động giao thông vận tải, thuốc bảo vệ thực vật,... 2.2.3. Nguồn và tác nhân gây ô nhiễm * Các hợp chất hữu cơ - Các hợp chất hữu cơ không bền: các cacbonhydrat, các loại protein, các chất béo, ... - Các hợp chất hữu cơ bền vững thường là các hợp chất có độc tính sinh h ọc cao, khó bị phân hủy bởi các tác nhân VSV: các hợp chất phenol, các loại hóa chất bảo vệ thực vật hữu cơ, tanin và lignin, các hydrocacbon đa vòng và ngưng tụ,... * Các kim loại nặng Kim loại nặng có Hg, Cd, Pb, As, Sb, Cr, Cu, Zn, Mn… thường không tham gia hoặc ít tham gia và quá trình sinh hóa của các thể sinh vật và thường tích lũy trong cơ th ể chúng. Vì vậy, chúng là các nguyên tố độc hại với sinh vật. Hiện t ượng nước bị nhiễm kim loại nặng thường gặp trong các lưu vực gần các khu công nghiệp, các thành phố lớn và các khu vực khai thác khoáng sản. Ô nhiễm kim loại nặng biểu hiện ở nồng độ cao của các kim loại trong nước. Một số trường hợp xuất hiện hiện tượng chết hàng loạt các loại cá và thủy sinh vật. Nguyên nhân chủ yếu gây ô nhiễm kim loại nặng là quá trình đổ vào môi trường nước nước thải công nghiệp và nước thải độc hại không qua xử lý hoặc xử lý không đạt yêu cầu. Ô nhiễm nước bởi kim loại nặng có tác động tiêu cực tới môi trường sống của sinh vật và con người. Kim loại nặng tích lũy theo chuỗi thức ăn thâm nhập vào cơ thể người. Nước mặt bị ô nhiễm sẽ lan truyền các chất ô nhiễm vào nước ngầm, vào đất và các thành phần môi trường có liên quan khác. Để hạn chế ô nhiễm
nước, cần phải tăng cường biện pháp xử lý nước thải công nghiệp, quản lý tốt vật nuôi trong môi trường có nguy cơ bị ô nhiễm như nuôi cá, trồng rau bằng nguồn nước thải. - Chì (Pb): có độc tính đối với não, có thể gây chết người nếu bị nhiễm độc nặng. - Thủy ngân (Hg): rất độc với người và thủy sinh. - Asen (As): rất độc, dễ dàng hấp thụ vào cơ thể qua ăn uống, hô hấp, qua da. Gây ung thư da, phổi, xương, và làm sai lệch NST. Các nguyên tố khác có độc tính cao như: Cadimi, Selen, Crom, Niken, ... là tác nhân gây hại cho người và thủy sinh ngay ở nồng độ thấp. * Các chất rắn Có trong nước tự nhiên là do quá trình xói mòn, do nước chảy tràn từ đồng ruộng, do nước thải sinh hoạt và công nghiệp. Có thể gây trở ngại cho việc nuôi trồng thủy sản, cấp nước sinh hoạt. * Màu: được tạo ra do: - Các chất hữu cơ dễ phân hủy bởi các tác nhân VSV. - Sự phát triển của một số loài thực vật nước: tảo, rong rêu, ... - Có chứa các hợp chất sắt, mangan ở dạng keo. - Có chứa các tác nhân gây màu: kim loại (Cr, Fe, ...), các hợp chất h ữu c ơ tanin, lignin, ... * Mùi: do các nguyên nhân: - Có các chất hữu cơ từ cống rãnh khu dân cư, các xí nghiệp chế biến thực phẩm. - Có các sản phẩm từ sự phân hủy các xác chết động vật. - Nước thải công nghiệp hóa chất, chế biến dầu mỡ. - Các chất dinh dưỡng Việc sử dụng dư thừa các chất dinh dưỡng vô cơ (photphat, muối amon, ure, nitrat, kali, ...) trong quá trình sử dụng phân bón cho cây trồng sẽ gây nên hi ện t ượng phì dưỡng trong nước bề mặt.v.v.
2.2.4. Những chỉ tiêu cơ bản để đánh giá nguồn nước bị ô nhi ễm và phương pháp xác định 2.2.4.1 pH Khái niệm: pH là chỉ số đo độ hoạt động của các ion hiđrô (H+) trong dung dịch và vì vậy là độ axít hay bazơ của nó. Trong các hệ dung dịch nước, độ hoạt động của ion hiđrô được quyết định bởi hằng số điện ly của nước (Kw) = 1,011 × 10−14 ở 25 °C) và tương tác với các ion khác có trong dung dịch. Do hằng số điện ly này nên một dung dịch trung hòa (độ hoạt động của các ion hiđrô cân bằng với độ hoạt động của các ion hiđrôxít) có pH xấp xỉ 7. Các dung dịch nước có giá trị pH nhỏ hơn 7 được coi là có tính axít, trong khi các giá trị pH lớn hơn 7 được coi là có tính kiềm. pH có thể được đo: Bằng cách bổ sung chất chỉ thị pH vào trong dung dịch đang nghiên cứu. Màu của chất chỉ thị sẽ dao động phụ thuộc vào pH của dung dịch. Trong việc sử dụng các chất chỉ thị thì việc xác định định tính có thể thực hiện với các chất chỉ thị phổ biến có khoảng dao động màu rộng trên một khoảng pH lớn và việc xác đ ịnh định lượng có thể thực hiện bằng cách sử dụng các chất chỉ thị có sự thay đổi màu mạnh trên một khoảng pH nhỏ. Màu sắc của các chất chỉ thị pH có thể được chia làm 14 thang bậc thông dụng như hình vẽ bên. Các phép đo cực kỳ chính xác có thể thực hiện trên một khoảng pH rộng bằng sử dụng các chất chỉ thị có nhiều trạng thái cân bằng (ví dụ HI) chung với các phương pháp quang phổ để xác định sự phổ biến tương đối của mỗi thành phần phụ thuộc pH đã tạo ra màu của dung dịch. Bằng cách sử dụng máy đo pH cùng với các điện cực có chọn lựa pH (điện cực thủy tinh pH, điện cực hiđrô, điện cực quinhiđrôn và nhiều loại khác).
Thang đo pH Một số giá trị pH phổ biến Chất pH Nước thoát từ các mỏ -3.6 – 1,0 Axít ắc quy < 1,0 Dịch vị dạ dày 2,0 Nước chanh 2,4 Cola 2,5 Dấm 2,9 Nước cam hay táo 3,5 Bia 4,5 Cà phê 5,0 Nước chè 5.5 Mưa axít < 5,6 Sữa 6,5 Nước tinh khiết 7,0 Nước bọt của người khỏe 6,5 – 7,4 mạnh Máu 7,34 – 7,45 Nước biển 8,0 Xà phòng 9,0 – 10,0 Amôniắc dùng trong gia đình 11,5 Chất tẩy 12,5 Thuốc giặt quần áo 13,5
2.2.4.2. DO DO (Dessolved Oxygen) là lượng oxy hòa tan trong nước cần thiết cho sự hô hấp của các thủy sinh. Trong các chất khí hòa tan trong nước, oxy hòa tan đóng một vai trò rất quan trọng. Oxy hòa tan cần thiết cho sinh vật thủy sinh phát triển, nó là điều kiện không thể thiếu của quá trình phân hủy hiếu khí của vi sinh vật. Khi nước bị ô nhiễm do các chất hữu cơ dễ bị phân hủy bởi vi sinh vật thì lượng oxy hòa tan trong n ước sẽ bị tiêu thụ bớt, do đó giá trị DO sẽ thấp hơn so với DO bảo hòa tại điều kiện đó. Vì vậy DO được sử dụng như một thông số để đánh giá mức đ ộ ô nhiễm chất h ữu cơ của các nguồn nước. DO có ý nghĩa lớn đối với quá trình tự làm sạch của sông (assimilative capacity - AC). Đơn vị tính của DO thường dùng là mg/l. Phương pháp xác định D:. Có thể xác định DO bằng hai phương pháp khác nhau:
- Phương pháp Winkler (hóa học). - Phương pháp điện cực oxy hòa tan - máy đo oxy. Kỹ thuật phân tích. - Phương pháp Winkler: Cách tiến hành: Oxy trong nước được cố định ngay sau khi lấy mẫu bằng hỗn hợp chất cố định (MnSO4 , KI, NaN3), lúc này oxy hòa tan trong mẫu sẽ phản ứng với Mn2+ tạo thành MnO2. Khi đem mẫu về phòng thí nghiệm, thêm acid sulfuric hay phosphoric vào mẫu, lúc này MnO2 sẽ oxy hóa I- thành I2. Chuẩn độ I2 tạo thành bằng Na2S2O3 với chỉ thị hồ tinh bột. Tính ra lượng O2 có trong mẫu theo công thức: DO (mg/l) = (VTB x N/ VM ) x 8 x 1.000 Trong đó: VTB: là thể tích trung bình dung dịch Na2S2O3 0,01N (ml) trong các lần chuẩn độ. N: là nồng độ đương lượng gam của dung dịch Na2S2O3 đã sử dụng. 8: là đương lượng gam của oxy. VM: là thể tích (ml) mẫu nước đem chuẩn độ. 1.000: là hệ số chuyển đổi thành lít. - Phương pháp điện cực oxy hoà tan- máy đo oxy: Đây là phương pháp được sử dụng rất phổ biến hiện nay. Máy đo DO được dùng để xác định nồng độ oxy hòa tan ngay tại hiện trường. Điện cực của máy đo DO hoạt động theo nguyên tắc: dòng điện xuất hiện trong điện cực tỷ lệ với lượng oxy hòa tan trong nước khuếch tán qua màng điện cực, trong lúc đó lượng oxy khuếch tán qua màng lại tỷ lệ với nồng độ của oxy hòa tan. Đo cường độ dòng điện xuất hiện này cho phép xác định được DO 2.2.4.2. BOD Nhu cầu ôxy hóa sinh học hay nhu cầu ôxy sinh học (ký hiệu: BOD, từ viết tắt trong tiếng Anh của Biochemical (hay Biological) Oxygen Demand) là lượng oxy cần cung cấp để oxy hoá các chất hữu cơ trong nước bởi vi sinh vật. BOD là một chỉ số và đồng thời là một thủ tục được sử dụng để xác định xem các sinh vật sử dụng hết ôxy trong nước nhanh hay chậm như thế nào. Nó được sử dụng trong quản lý và khảo sát chất lượng nước cũng như trong sinh thái học hay khoa học môi trường.
BOD5: Để Oxy hoá hết chất hữu cơ trong nước thường phải mất 20 ngày ở 20oC. Để đơn giản người ta chỉ lấy chỉ số BOD sau khi Oxy hoá 5 ngày, ký hiệu BOD 5. Sau 5 ngày có khoảng 80% chất hữu cơ đã bị oxy hoá. Phương pháp xác định BOD: 1. Phương pháp lấy mẫu và bảo quản Lấy mẫu và bảo quản theo TCVN 4556-88 phương pháp lấy mẫu, vận chuyển, bảo quản mẫu. Thiết bị • Chai BOD 300 ml. • Beaker 1 lít • Buret 10 ml • Pipet 2ml, 5ml,10ml Hóa chất • Dung dịch manganous sulfate: Hòa tan 480g MnSO44.4H2O hoặc 400g MnSO4. 2H2O hoặc 364g MnSO4.H2O trong nước cất. Định mức đủ 1000ml. • Dung dịch Alkali-iodide-azide: Hòa tan 500g NaOH (hoặc 700g KOH) và 135 g NaI (hoặc KI), định mức thành 1000ml. Thêm 10g NaN3 (hòa tan trong 40ml nước. • Dung dịch chỉ thị tinh bột: Hòa tan 2g tinh bột và 0,2g salicylic acid trong 100ml nước cất. • Acid H2SO4 đậm đặc • Dung dịch sodium thiosulfate chuẩn: Hòa tan 6,205g Na2S2O3.5H2O, thêm 1,5ml dung dịch NaOH 6N hoặc 0,4g NaOH tinh thể. Định mức thành 1000ml. Chuẩn độ lại bằng dung dịch Bi-iodate. • Dung dịch chuẩn Potassium bi-iodate: Hòa tan 812,4 mg KH(IO3)2 và định mức thành 1000ml. Chuẩn độ lại dd sodium thiosulfate: Hòa tan 2g KI trong 100-150ml nước. Thêm 1ml 6N H2SO4 hoặc vài giọt H2SO4 và 20 ml bi-iodate, pha loãng thành 200ml. Dùng dung dịch thiosulfate để chuẩn độ, thêm và giọt chỉ thị hồ tinh bột khi dung dịch có màu vàng nhạt. Tiếp tục chuẩn độ, dung dịch từ màu xanh chuyển sang không màu thì dừng lại. Nếu dung dịch thiosulfate được dùng hết 20ml để chuẩn độ thì dung dịch có nồng độ 0,025M. Nếu không thì phải chỉnh dung dịch thiosulfate đến nồng độ 0,025M. • Dung dịch đệm phosphate: Hòa tan 8,5g KH2PO4, 21,75g K2HPO4, 33,4g NaHPO4.7H2O và 1,7g NH4Cl, định mức thành 1000ml. • Dung dịch Magnesium sulfate: Hòa tan 22,5g MgSO4.7H2O thành 1000ml. • Dung dịch Calcium chlotide: Hòa tan 27,5g CaCl2 thành 1000ml. • Dung dịch Ferric chloride: Hòa tan 0,25g FeCl3.6H2O thành 1000ml.
2. Phương pháp đo Về mặt lý thuyết , thời gian để quá trình oxy hóa sinh học sảy ra hoàn toàn là kéo dài vô tận nhưng về mặt thực tế thì điều này không có ý nghĩa. Thông thường thời gian thí nghiệm ủ BOD từ 5 (BOD5) đến 20 ngày (BOD20 ) tùy mục đích nghiên cứu. Và thí nghiệm BOD5 hiện đang được sử dụng nhiều để xác định thành phần hữu cơ phân hủy sinh học của nước thải. Nguyên lý của phương pháp này là xác định BOD trực tiếp bằng cách đo lượng oxi hòa tan trong nước bị tiêu thụ trong thời gian đã định ở điều kiện tiêu chuẩn 20oC bằng phương pháp pha loãng và nuôi cấy vi sinh vật với mẫu phân tích. Thông thường người ta xác định BOD cho 5 ngày trong điều kiện tiêu chuẩn là: độ pH = 6,5 – 7 nhiệt độ 20oC ủ trong tối. Cách tiến hành: • Chuẩn bị nước pha loãng mẫu Nước pha loãng được chuẩn bị bằng cách pha thêm 1ml từng dung dịch đệm phosphat, MgSO4, CaCl2, FeCl3 vào mỗi lít nước cất. Để nước dùng pha loãng đạt nhiệt độ 20oC và làm cho bão hòa oxy bằng cách lắc hoặc sục khí. • Cấy bổ sung vi khuẩn Một số loại mẫu không có hoặc không chứa đủ mật độ vi khuẩn như: một vài loại nước thải công nghiệp chưa xử lý, nước thải khử trùng, nước thải có nhiệt độ cao hoặc có pH quá axit hay quá kiềm, khi phân tích BOD cần phải bổ sung thêm vi khuẩn. Vi khuẩn dùng để cấy bổ sung có thể lấy từ nước thải đầu ra của hệ thống xử lý sinh học hoặc từ nước thải sinh hoạt. Nước thải sinh hoạt trước khi dùng để cấy phải được để lắng ở nhiệt độ phòng ít nhất 1 giờ nhưng không lâu quá 36 giờ. Nếu nước thải của hệ thống xử lý sinh học được dùng để cấy bổ sung vi khuẩn thì cần phải thêm chất ức chế quá trình nitrate hóa. Mẫu cấy bổ sung vi khuẩn có thể được thêm vào nước pha loãng hoặc cho trực tiếp vào chai BOD. Mẫu kiểm tra (seed control): Mẫu dùng để cấy bổ sung vi khuẩn cũng được phân tích BOD5 như là mẫu đang phân tích. Mẫu quá axit hoặc quá kiềm: Trung hòa mẫu bằng H2SO4 hay NaOH đến pH 6,5- 7,5. Chú ý: Thể tích mẫu dùng trung hòa không làm pha loãng mẫu quá 0,5%. Mẫu có chứa Clo đáng kể: Khử Clo bằng dung dịch Na2S2O3 0,025 N. Lượng dung dịch Na2S2O30,025N cần thêm vào mẫu để khử clo được xác định như sau: Thêm 10ml axit acetic (1+1) hay H2SO4 (1:50) vào 1 lít mẫu, sau đó tiếp tục thêm
10ml KI 10% rồi định phân bằng Na2S2O3 0,025N cho đến điểm tương đương (dùng chỉ thị hồ tinh bột). Lấy thể tích Na2S2O3 0,025N vừa được xác định như trên thêm vào mẫu, lắc đều, lắc đều yên 10 – 20 phút kiểm tra lại nồng độ clo dư. Mẫu quá bão hòa oxy: Khi mẫu có nồng độ oxy cao hơn 9mg/l có thể do mẫu nước quá lạnh hoặc trong nước có xảy ra quá trình quang hợp. Để không mất lượng oxy trong thời gian ủ, trước khi phân tích mẫu phải được để ổn định đến nhiệt độ 20oC và làm giảm độ quá bảo hòa oxy bằng cách lắc hoặc sục khí mạnh. Pha loãng mẫu: Kết quả phân tích chỉ đáng tin cậy khi sau 5 ngày ủ hàm lượng DO còn lại ít nhất 1mg/l hoặc được tiêu thụ ít nhất 2mg/l. Cần phải pha loãng mẫu sao cho nồng độ DO sau 5 ngày nằm trong khoảng giới hạn này. Kinh nghiệm: Phân tích mẫu với nhiều độ pha loãng khác nhau và xác định chỉ tiêu COD để ước đoán tỷ lệ pha loãng phân tích BOD5 . Tham khảo tỷ lệ pha loãng theo bảng sau: Nước thải công nghiệp nhiễm bẩn nặng 0,1-1% Nước cống chưa xử lý hoặc đã lắng 1-5% Dòng chảy đã trải qua tiến trình oxy hóa 5-25% Các dòng sông ô nhiễm ( nơi nhận nước thải) 25-100% Ví dụ: đối với nước thải sinh hoạt và nước thải của một số ngành công nghiệp có thành phần gần giống với nước thải sinh hoạt thì lượng oxy tiêu hao để oxy hóa các chất hữu cơ trong vài ngày đầu chiếm 21%, qua 5 ngày đêm chiếm 87% và qua 20 ngày đêm chiếm 99%. Để kiểm tra khả năng làm việc của các công trình xử lý nước thải người ta thường dùng chỉ tiêu BOD5. Khi biết BOD5 có thể tính gần đúng BOD20 bằng cách chia cho hệ số biến đổi 0,68. BOD20 = BOD5 : 0,68 Hoặc tính BOD cuối cùng khi biết BOD ở một thời điểm nào đó người ta có thể dùng công thức: BODt = Lo (1 - e-kt) hay BODt = Lo (1 - 10-Kt) Trong đó BODt: BOD tại thời điểm t (3 ngày, 5 ngày...) Lo: BOD cuối cùng
k: tốc độ phản ứng (d-1) tính theo hệ số e K: tốc độ phản ứng (d-1) tính theo hệ số 10, k = 2,303(K) 2.2.4.3. COD Là lượng ô xi cần thiết để oxi hóa hóa học hoàn toàn các chất hữu cơ có trong nước thải. Đơn vị MgO2/l. Chỉ tiêu BOD không phản ánh đầy đủ về lượng tổng các chất hữu cơ trong nước thải, vì chưa tính đến các chất hữu cơ không bị oxy hóa bằng phương pháp sinh hóa và cũng chưa tính đến một phần chất hữu cơ tiêu hao để tạo nên tế bào vi khuẩn mới. Do đó để đánh giá một cách đầy đủ lượng oxy cần thiết đ ể oxy hóa tất cả các chất hữu cơ trong nước thải người ta sử dụng chỉ tiêu nhu cầu oxy hóa học. Nhu cầu ôxy hóa học (COD - viết tắt từ tiếng Anh: chemical oxygen demand) là lượng oxy có trong Kali bicromat (K2Cr2O7) đã dùng để oxy hoá chất hữu cơ trong nước. Chỉ số COD được sử dụng rộng rãi để đo gián tiếp khối lượng các hợp chất hữu cơ có trong nước. Phần lớn các ứng dụng của COD xác định khối lượng của các chất ô nhiễm hữu cơ tìm thấy trong nước bề mặt (ví dụ trong các con sông hay hồ), làm cho COD là một phép đo hữu ích về chất lượng nước. Nó được biểu diễn theo đơn vị đo là miligam trên lít (mg/L), chỉ ra khối lượng ôxy cần tiêu hao trên một lít dung dịch. Phương pháp xác định COD: Trong nhiều năm, tác nhân ôxi hóa mạnh là pemanganat kali (KMnO 4) đã được sử dụng để đo nhu cầu ôxy hóa học. Tính hiệu quả của pemanaganat kali trong việc ôxi hóa các hợp chất hữu cơ bị dao động khá lớn. Điều này chỉ ra rằng pemanganat kali không thể có hiệu quả trong việc ôxi hóa tất cả các chất hữu cơ có trong dung d ịch nước, làm cho nó trở thành một tác nhân tương đối kém trong việc xác đ ịnh chỉ s ố COD. Kể từ đó, các tác nhân ôxi hóa khác như sulfatxêri, iodat kali hay dicromat kali đã được sử dụng để xác định COD. Trong đó, dicromat kali (K 2Cr2O7) là có hiệu quả nhất: tương đối rẻ, dể dàng tinh chế và có khả năng gần như ôxi hóa hoàn toàn mọi chất hữu cơ.
Phương pháp đo COD bằng tác nhân oxy hoá cho kết quả sau 3 giờ và số liệu COD chuyển đổi sang BOD khi việc thí nghiệm đủ nhiều để rút ra hệ số tương quan có độ tin cậy lớn. Kết hợp 2 loại số liệu BOD, COD cho phép đánh giá lượng hữu cơ đ ối với s ự phân hủy sinh học. 2.2.4.4. Coliform Coliform là các vi khuẩn hình que như Cirtobacter, Enterobacter, Escherichia,.... Số liệu coliform cung cấp cho chúng ta thông tin về mức độ vệ sinh trong nước và điều kiện vệ sinh môi trường xung quanh. 2.2.4.5. Các chỉ tiêu khác. Ngoài những chỉ tiêu cơ bản trên còn có các chỉ tiêu khác như màu sắc, mùi v ị, đ ộ đục, nhiệt độ, độ pH, tổng hàm lượng chất rắn, kim loại nặng,.. Tùy theo các quy chuẩn và mục đích nghiên cứu mà có những lựa chọn thông số đánh giá và các mức độ cho phép khác nhau.