Bài giảng phân tích nước BỘ CÔNG THƢƠNG TRƢỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP THỰC PHẨM Tp HCM KHOA CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM BÀI GIẢNG PHÂN TÍCH NƢỚC 02/2012 Chƣơng 1 Đại cƣơng về phân tích chất lƣợng nƣớc 1 1 Phân l[.]
BỘ CÔNG THƢƠNG TRƢỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP THỰC PHẨM Tp.HCM KHOA CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM BÀI GIẢNG PHÂN TÍCH NƢỚC 02/2012 Chƣơng 1: Đại cƣơng phân tích chất lƣợng nƣớc 1.1 Phân loại nguồn nƣớc sử dụng công nghiệp thực phẩm Trong công nghiệp thực phẩm, nước diện hầu hết trình cơng nghệ Cụ thể nước có vai trò sau: Nguyên liệu chế biến: thường sử dụng loại nước đạt tiêu chuẩn cho ăn uống Tham gia vào trình vận chuyển, xử lý nguyên liệu sử dụng lò hơi: thường sử dụng loại nước đạt tiêu chuẩn dùng cho sinh hoạt 1.2 Phƣơng pháp lấy mẫu bảo quản mẫu nƣớc Các mẫu lấy phải có tính chất đại diện cần phải ý cho mẫu không bị thay đổi khoảng thời gian lấy mẫu đến phân tích Lấy mẫu từ hệ nhiều pha nước chứa chất rắn lơ lửng chất lỏng hữu khơng trộn lẫn có vấn đề đặc biệt Khi lập chương trình lấy mẫu cần phải xác định rõ mục tiêu mục tiêu yếu tố để xác định vị trí lấy mẫu , tần xuất lấy mẫu , thời gian lấy mẫu , phương pháp lấy mẫu , cách sử lý mẫu yêu cầu phân tích Cần phải lập bảng thong số quan tâm cách chi tiết , kết rõ ràng đồng thời nêu phương pháp áp dụng Thông thường , cần lập chương trình lấy mẫu phân tích mẫu sơ trước xác định mục tiêu Điều quan trọng phải ý đến tất số liệu liên quan cuả chương trình thực trước địa điểm địa điểm tương tự thông tin khác điệu kiện địa điểm Thời gian kinh phí cho việc lập chương trình lấy mẫu thường tính tốn để đảm bảo thu thơng tin cần thiết cách có hiệu kinh tế 1.2.1 Yêu cầu lập chƣơng trình lấy mẫu Những yêu cầu để lấy mẫu phân chia thành mục tiêu cụ thể đây: Để xác định tính tích hợp nước cho mục đích sử dụng cần để đánh giá yêu cầu xử lý kiểm tra Để nghiên cứu hiệu ứng thải vùng nước nhận Ngoài việc gây nhiễm, nước thải gây phản ứng khác kết tủa chất sinh khí Để đánh giá hiệu hoạt động kiểm soát trạm sử lý nước , nước cống nước thải cơng nghiệp , thí dụ để đánh giá thay đổi lâu dài chất vào trạm sử lý nước ; để đánh giá tính hiệu giai đoạn trình xử lý; để cung cấp chứng chất lượng nước xử lý; để kiểm soát nồng độ chất xử lý kể chất có hại cho sức khỏe chất ức chế hoạt động vi sinh vật ; để kiểm soát chất làm hỏng kết cấu thiết bị trạm Để nghiên cứu hiệu ứng dòng nước nước mặn chảy cửa song để có thơng tin q trình trộn lẫn phân lớp biển đổi mức thủy chiều dòng chảy nước Để xác định định lượng sản phẩm bị trình sản xuất Thông tin cần thiết đánh giá cân sản phẩm qua trạm xử lý lượng nước thải đo Để xác định chất lượng nước nồi hơi, nước ngưng từ loại nước thu hồi khác Điều làm cho nước phù hợp với mục đích sử dụng định Để nghiên cứu hiệu ứng của chất nhiễm khí đến nước mưa Điều cung cấp thơng tin có ích chất lượng khơng khí vấn đề nảy sinh Để đánh giá ảnh hưởng chất đất tới chất lượng nước Có thể chất tự nhiên ô nhiễm phân bón Để đánh giá hiệu ứng tích lũy thải chất cặn đáy tới hệ sinh vật thủy sinh vùng nước vùng cặn đáy Để nghiến cứu hiệu ứng tự tách , điều hịa song chuyển hành trình nước tự nhiên Để đánh giá thay đổi chất lượng nước hệ thống phân phối nước Những thay đổi nhiều nguyên nhân 1.2.3 Những điểm ý lấy mẫu 1-Lập chƣơng trình lấy mẫu: tùy theo mục tiêu cần đạt , mẫu lấy từ điểm riêng lẻ đến toàn vùng nước 2-Xác định điểm lấy mẫu:xác định điểm lấy mẫu phải đảm bảo lấy mẫu so sánh vào thời gian khác Trên dịng sơng , nhiều nhiều tình điểm lấy mẫu xác định chắn so với mốc bờ Trên cửa sơng khơng có cối bờ biển , điểm lấy mẫu đánh dấu cách dùng vật tĩnh Khi lấy mẫu thuyền , cần dùng máy định vị 3-Đặc tính dịng chảy: tốt mẫu cần lấy nơi có dịng xốy cuộn , nơi chất lỏng trộn tạo xốy dịng chảy Điều khơng áp dụng lấy mẫu để xác định khí hịa tan vật liệu dễ bay nồng độ chúng bị thay đổi cuộn xoáy 4-Lấy mẫu từ ống dẫn: chất lỏng cần bơm qua ống có kích thước phù hợp để trì đặc tính chảy xốy ( ví dụ lấy mẫu chất lỏng khơng đồng , đường kính ống tối thiểu 25mm ) Khơng nên lấy mẫu đoạn ống nằm ngang 5-Bản chất chất lỏng:chất lỏng loại ăn mịn , cần lưu ý đến khả ăn mòn thiết bị Luôn ghi nhớ lấy mẫu thời gian ngắn không cần thiết sử dụng thiết bị chống ăn mòn đắt tiền 6-Lấy mẫu để xác định chất rắn lơ lửng: chất rắn phân bố theo độ sâu chất lỏng Cần khuấn trộn Tốc độ chảy đủ để tạo xoáy mẫu cần lấy điều kiện đẳng tốc Nếu không, cần lấy loạt mẫu theo chiều ngang dòng chảy Phải nhớ phân bố chất rắn lơ lửng thay đổi thời gian lấy mẫu 7-Ảnh hƣởng điều kiện khí hậu: điều kiện khí tượng thay đổi dẫn đến thay đổi mạnh mẽ chất lượng nước.Những thay đổi phải ghi lại để sử dụng giải trình kết 1.2.4 Các tình lấy mẫu 1-Kết tủa: Khi lấy mẫu kết tủa để phân tích hóa học , phải chọn điểm lấy mẫu tránh bị nhiễm bẩn vật lạ (bụi , phân bón , thuốc trừ sâu , ….) 2-Sông , suối kênh: a- Hỗn hợp : nuế có dịng chảy phân lớp rõ rang điểm lấy mẫu cần lấy loạt mẫu theo chiều ngang độ sâu để xác định chất độ lớn dòng chảy b- Chọn điểm lấy mẫu đại diện , nên chọn nơi có sẵn số liệu dịng chảy Cần lấy mẫu thượng lưu hạ lưu điểm thải, nhiên cần lưu ý đến trộn lẫn dòng thải dòng nước nhận tác động đến mẫu lấy hạ lưu Cần lấy mẫu xa hạ lưu khoảng cách thích hợp để đánh giá tác động thải dịng sơng 3- Bể chứa hồ: Ngoài điểm nước vào , mẫu cần phải lấy tất điểm nước độ sâu nước Vùng nước phân tầng theo nhiệt độ khác chất lượng độ sâu 4- Nƣớc ngầm: Tốt nên chọn nơi mà thay đổi chất lượng dường rõ rệt ( tránh điểm thải chính) 1.2.5 Thiết bị lấy mẫu 1-Bình chứa mẫu: Bình chứa mẫu cần chống mát chất hấp thụ, bay ô nhiễm chất lạ Những yếu tố cần thiết chọn bình chứa mẫu là: Bền Dễ đậy kín Chịu nhiệt Hình dạng, kích cỡ phù hợp Dễ làm dùng lại Dễ kiếm giá rẻ Nếu bình dùng chất dẻo để lấy mẫu nước thải ngoại trừ số trường hợp đặc biệt lấy mẫu để phân tích Dấu mỡ Hydrocacbon Các chất tẩy rửa Thuốc trừ sâu 2- Các loại thiết bị lấy mẫu 2.1-Thiết bị lấy mẫu thủ công Thiết bị lấy mẫu nước thải đơn giản xơ bình rộng miệng buộc vào cán có độ dài thích hợp Thể tích khơng nên nhỏ 100ml Khi mẫu lấy thủ công dùng đễ chuẩn bị mẫu tổ hợp thể tích xơ, bình cần phải xác đến 5% Lấy mẫu thủ cơng dùng bình Kêmmrer,bình ống có dung tích từ đến lít đầu có nắp Thiết bị lấy mẫu thủ công phải làm vật liệu trơ, khơng gây ảnh hưởng đến phân tích sau Trước lấy mẫu , thiết bị phải làm chất tẩy rửa nước Thiết bị lấy mẫu tráng nước cần lấy trước lấy mẫu, điều làm giảm khả gây sai số phân tích Lưu ý lấy mẫu để phân tích dầu mỡ phân tích vi sinh vật khơng tráng nước cần lấy 2.2- Thiết bị lấy mẫu tự động Nhiều thiết bị lấy mẫu cho phép tự động lấy mẫu liên tục hang loạt.Chúng thường dẽ mang dùng để lấy mẫu loại nước thải 1.2.6 Cách lấy mẫu 1-Nơi lấy mẫu: Trong trường hợp , địa điểm lấy mẫu chọn phải đại diện cho dòng nước thải cần kiểm tra Để chọn địa điểm lấy mẫu cống thải , trước tiên phải nghiên cứu kĩ hệ thống cống vẽ Sau kiểm tra thực địa, vị trí lấy mẫu đại diện mục đích lấy mẫu 1.1- Lấy mẫu cống ,rãnh hố ga: Trước lấy mẫu cần dọn địa điểm chọn để loại bỏ cặn , bùn , lớp vi khuẩn …ở thành Cần chọn địa điểm có dịng chảy xốy mạnh để đảm bảo pha trộn tốt Khả tiếp cận, an toàn khả cung cấp lượng vấn đề ưu tiên chọn vị trí lấy mẫu Vì kênh thải thường thiết kế chung cho nước thải nước mưa nên thường dòng chảy chế độ chảy rối Nếu dòng chảy chế độ chảy dịng tạo chế độ chảy rối cho dòng lưu chất cách thu hẹp dòng chảy thí dụ dùng ngăn Khi thu hẹp dịng chảy lưu ý để khơng xảy tượng lắng cặn thượng lưu vật cản Điểm lấy mẫu phải hạ lưu chỗ thu hẹp theo nguyên tắc phải cách chỗ thu hẹp khoảng cách lần đường kính ống thải Đầu vào thiết bị lấy mẫu cần hướng phía dịng chảy tới, có phải quay phía hạ lưu dịng thải có q nhiều rác gây bít tắc Điểm lấy mẫu phải nằm 1/3 chiều sâu bề mặt nước 1.2- Các trạm xử lý nước thải: Khi chọn địa điểm lấy mẫu trạm xử lý rác thải , cần ghi nhớ mục tiêu chương trình lấy mẫu Những mục tiêu điển hình là: Kiểm tra hiệu trạm xử lý tổng thể: mẫu cần lấy đầu vào đầu Kiểm tra hiệu xử lý công đoạn nhóm cơng đoạn Khi lấy mẫu đầu vào trạm cần phải nghên cứu cẩn thận mục tiêu chương trình lấy mẫu Trong số tình cần cơng thơ pha trộn với nước hồi lưu (ví dụ để đánh giá hiệu bể lắng sơ bộ) lại yêu cầu loại bỏ nước hồi lưu (thí dụ để đánh giá nước thải sinh hoạt , công nghiệp đưa vào trạm xử lý kiểm sốt dịng nước thải cơng nghiệp) Khi lấy mẫu nước thải từ trạm xử lý gồm nhiều công đoạn ( ví dụ có nhiều bể lắng) cần ý mẫu phài đại diện cho toàn thể riêng cho công đoạn xử lý Khi lấy mẫu nước thải cần ý khắc phục giảm thiểu không đồng thường có mặt chất rắn lơ lửng gây cách tăng cường khuấy trộn dòng chảy trước lấy mẫu 1.3- Lấy mẫu bề mặt nước Khi lấy nước bề mặt để thu thập thông tin chất nhũ hóa cần dùng bình miệng rộng 2- Tần số thời gian lấy mẫu: Nồng độ chất cần xác định dòng thải biến động thay đổi hệ thống ngẫu nhiên Do đó, phân tích nước phải dựa mẫu lấy khoảng thời gian đặn chu kỳ Số mẫu cần lấy chu kỳ kiểm tra phải dựa sở kỹ thuật thống kê 3- Các loại mẫu 3.1-Mẫu hay mẫu cá biệt Khi mẫu lấy vào thời điểm , vị trí định , nói cho mẫu thể chất lượng nguồn vào thời điểm vị tri mà thơi Tuy nhiên, thơng số liên quan khu vực khảo sát biết rõ suốt thời gian tiếp cận , chất lượng mẫu lúc xem khả tiêu biểu cho nguồn khoảng thời gian bao gồm cho khu vực lúc bao gồm hai yếu tố không riêng một.Trong trường hợp , mẫu đại diện đặc tính cho dịng chảy cách hồn hảo , thí dụ với nguồn nước cấp , nước mặt Đôi lúc , phương pháp lấy mẫu củng áp dụng cho nước thải Đối với nguồn biết rõ chất lượng liên tục thay đổi theo thời gian, mẫu cá biệt lấy khoảng thời gian thích hợp phân tích riêng cho liệu biến đổi phạm vi giới hạn Trong hệ thống giám sát , chu kỳ lấy mẫu vượt tháng nghiên cứu chuyển biến mùa Trường hợp chất lượng mẫu thay đổi theo thời gian , mẫu chọn thời điểm thích nghi Đối với chất mùn , bùn nước thải , bùn ven bờ cần phải cân nhắc chọn phương pháp lấy mẫu.Không thể đề nghị phương pháp lấy mẫu hữu hiệu cho tất mẫu, phải thật thận trọng để lấy mẫu cho phù hợp với mục đích cần thiết 3.2-Mẫu hỗn hợp Đối với nhiều trường hợp , thuật ngữ : ― mẫu hỗn hợp ‖ dùng để diễn tả trộn lẫn mẫu cá biệt lấy nhiều điểm khác vị trí Mẫu hỗn hợp thích hợp cho việc khảo sát hàm lượng trung bình , thí dụ cách tính tỷ trọng hay hiệu cơng trình xử lý nước thải Nếu phải chọn lựa việc phân tích hàng loạt mẫu , sau tính giá trị trung bình suy tổng lượng mẫu hỗn hợp có tính tiêu biểu, cịn giúp tiết kiệm tri phí cơng sức cho phịng thí nghiệm.Trong trường hợp cụ thể ,mẫu hỗn hợp tiêu biểu cho ca làm việc , cho chu kỳ ngắn thời gian lần vận hành máy…tất thích hợp.Để đánh giá hiệu , biến động riêng biệt hay lưu lượng thất thường cần lấy mẫu hỗn hợp suốt thời gian việc xảy đủ Muốn xác định thành phần hay yếu tố thị thay đổi thường gặp hầm chứa nên dùng mẫu hỗn hợp Trong trường hợp mẫu riêng rẽ (individual sample)sẽ phù hợp Sau lấy mẫu, việc xét nghiệm cần phải thực với tiêu sau :pH, nhiệt độ, khí hịa tan, sunfua hịa tan ,clo dư ,…sự thay đổi thành phần ơxy hịa tan , khí cacbonic tự nước,pH, nhiệt độ nguyên nhân kéo theo thay đổi sâu xa liên quan đến chất vô cơ: sắt , magan, độ kiềm ,độ cứng Tóm lại , loại mẫu thường dùng cho việc xác định thành phần thay đổi điều kiện lấy mẫu bảo quản mẫu Mỗi mẫu riêng lẻ lấy chai riêng miệng rộng 35mm, dung tích khoảng 120ml Tùy điệu kiện trường , việc lấy mẫu thực giờ, nửa chí có lúc phút lần Nếu có tác chất bảo quản, nên them vào mẫu sau vừa lấy Việc trộn mẫu thực bình lớn có dung tích 2-3 lít đủ để phân tích thành phần nước cống, nước thải từ ống nước thải Không nên sử dụng dụng cụ lấy mẫu tự động trừ áp dụng đầy đủ cac phương cách bảo quản Tất dụng cụ phải rửa hàng ngày để tránh phát triển sinh học chất lắng đọng khác Thỉnh thoảng cần phân tích mẫu riêng lẻ xét thấy cần 1.2.7 Phƣơng thức bảo quản mẫu Phương thức bảo quản mẫu nước theo tiêu phân tích trình bày bảng: Chỉ tiêu phân tích Phƣơng thức bảo quản Thời gian tồn trữ tối đa Không cần thiết Độ cứng(hardness) 2+ Không cần thiết Calci (ca ) Không cần thiết Cloride (Cl ) Không cần thiết Floride (F ) 40C 28 Độ dẫn điện 4C 24 Độ acid, độ kiềm 4C Mùi 4C 48 Màu C; pH < 28 ngày Sulphate Thêm 2mg/lzine acetate ngày H2S (0,7 ml H2SO4 + 1ml NaN3 Do ) /300ml; 10-200C COD Dầu mỡ Cacbon hữu Cyanide Phenol N-NH3 N-NO2; N-NO3 Phosphate Fe ,Mn 2ml/1H2SO4 2ml/1H2SO4 , 40C 2ml/1HCL, pH12,4,trong tối H2SO4,pH