bài tiểu luận : cách xác định DO,BOD,COD

Khi nước bị ô nhiễm do các chất hữu cơ dễ bị phân hủy bởi vi sinh vật thì lượng oxy hòa tan trong nước sẽ bị tiêu thụ bớt, do đó giá trị DO sẽ thấp hơn so với DO bảo hòa tại điều kiện đó

Phần 1: Mở đầu

Nước là thành phần quan trọng của các vật chất, các tế bào sinh học và tham gia vào các quá trình sinh hóa cơ bản Nước tham gia vào mọi quá trình xảy ra trong tự nhiên, nước tác động đến sự biến đổi của Trái Đất cũng như sự sống trên Trái Đất

Hơn thế, nước là tài nguyên vô giá, rất cần cho các hoạt động sống của con người cũng như các sinh vật Nhưng hiện nay, nguồn tài nguyên thiên nhiên quý hiếm và quan trọng này đang phải đối mặt với nguy cơ ô nhiễm và cạn kiệt Nhu cầu phát triển kinh tế nhanh với mục tiêu lợi nhuận cao, con người đã cố tình bỏ qua các tác động đến môi trường mộtcách trực tiếp hoặc gián tiếp Nguy cơ thiếu nước đặc biệt là nước ngọt đang là một hiểm họa lớn đối với sự tồn vong của con người cũng như toàn bộ sự sống trên Trái Đất

Do đó, vấn đề nước thải và xử lý nước thải là vấn đề cấp bách cần được giải quyết ngay

Để xử lý nguồn nước trước tiên ta phải đánh giá được mức độ ô nhiễm của nước thải, ngoài một số chỉ tiêu như: màu sắc, mùi, pH, người ta còn đặc biệt quan tâm nhiều đến các chỉ số BOD, COD, DO

Phần 2: NỘI DUNG

I Oxi hòa tan(Dessolved oxygen)

1.1.Khái niệm:

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 nước 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 độ ô nhiễm chất hữu 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

1.2.Nguồn gốc của DO:

Nguồn gốc chủ yếu của DO là sự hòa tan của oxygen từ mặt thoáng, các phản ứng hóa học từ sản phẩm phân hủy và thải bỏ

1.3.Các yếu tố ảnh hưởng:

*Nhiệt độ:

-Độ hòa tan của oxytrong nước cất đượcbão hòa không khí ở áp suất 760 mmHg -Ở nhiệt độ trung bình, độ tan tới hạn của oxy trong nước vào khoảng 8mg O2/L -Nhiệt độ của nước nguồn cũng có ảnh hưởng đáng kể đến hàm lượng oxy trong nước nguồn

-Về mùa hè khi nhiệt độ của nước nguồn tăng,quá trình oxy hóa sinh hóa các chất hữa cơ xảy ra với cường độ mạnh hơn.Trong khi đó độ hòa tan của oxy vào nước lại giảm xuống Vì vậy về mùa hè,độ thiếu hụt oxy tăng nhanh hơn so với mùa đông -Về mùa đông nhiệt độ nước nguồn thấp nên độ hòa tan tăng,tuy nhiên với nhiệt độ thấp các vi khuẩn hiếu khí tham gia vào quá trình oxy hóa,sinh hóa các chất hữa cơ sẽ hoạt động yếu.Do đó quá trình khoáng hóa các chất hữa cơ xảy ra chậm chạp.Vì vậy

về mùa đông quá trình tự làm sạch của nước nguồn xảy ra một cách chậm chạp

-Lượng oxygen hòa tan phụ thuộc vào nhiệt độ của nguồn nước, nhiệt độ của nguồnnước càng lớn thì khả năng hòa tan của oxygen càng kém và DO của nguồn nước càngnhỏ lại và ngược lại nhiệt độ của nguồn nước càng thấp thì khả năng hòa tan củaoxygen càng tốt DO càng cao

*Cặn lắng:

-Khi xả nước thải chưa xử lý vào nguồn nước,các chất lơ lững sẽ lắng xuống đáy nguồn và khi tốc độ dòng chảy trong nguồn không lớn lắm thì các chất đó sẽ lắng ở ngay cạnh cống xả

-Các chất hữa cơ của cặn lắng bị phân hủy bởi vi khuẩn Nếu lượng cặn lắng lớn và lượng oxy trong nước nguồn không đủ cho quá trình phân hủy hiếu khí thì oxy hòa tan của nước nguồn cạn kiệt (DO=0).Lúc đó quá trình phân giải yếm khí sẽ xảy ra và sản phẩm của nó là chất khí H2S,CO2,CH4 Các chất khí khi nổi lên mặt nước lôi kéo theo các hạt cạn đã phân hủy, đồng thời các bọt khí vỡ tung và bay vào khí quyển.Chúng làm ô nhiễm cả nước và không khí xung quanh

-Cần chú ý rằng quá trình yếm khí xảy ra chậm hơn nhiều so với quá trình yếm khí Bởivậy khi đưa cặn mới vào nguồn thì quá trình phân giải yếm khí có thể xảy ra liên tục trong một thời gian dài và quá trình tự làm sạch nguồn nước có thể coi như chấm dứt.Nguồn như vậy không thể sử dụng vào mục đích cấp nước, cá sẽ không thể sống và

có nhiều thiệt hại khác nữa

*Áp suất:

-Áp suất cao oxy hòa tan trong nước cao và ngược lại.Vì áp suất cao oxy dể đi vào nước

* Độ mặn:

-Độ hòa tan của oxy trong nước muối thấp hơn trong nước ngọt.Vì độ hòa tan oxy phụ thuộc vào hàm lượng clorua trong nước Nồng độ clorua cao thì oxy hòa tan càng ít

và ngược lại

Bảng: Lượng oxy hòa tan của không khí vào nước theo nhiệt độ và độ mặn ở 1atm

*Một số yếu tố khác:

-Oxy trong không khí: để oxy hóa các chất hữa cơ,trong nguồn nước luôn xảy ra quá trình bổ sung lượng oxy mới.Nguồn bổ sung là oxy không khí.Chúng hòa tan vào nguồn nước qua mặt thoáng của nguồn nước

-Qúa trình quang hợp của thực vật thủy sinh tạo ra oxy

-Qúa trình hô hấp của thủy sinh vật làm tiêu hao oxy

-Qúa trình phân hủy chất hữa cơ trong nước của vi khuẩn làm tiêu hao oxy

-Độ hòa tan của oxy vào nước phụ thuộc vào diện tích tiếp xúc giữa hai pha oxy và nước.Diện tích tiếp xúc lớn oxy hòa tan cao và ngược lại

-Độ thoáng trên bề mặt ao nuôi.Thoáng nhiều thì oxy hòa tan nhiều và ngược lại -Độ hòa tan oxy phụ thuộc vào mức độ xáo trộn gây ra bởi dòng chảy cũng như các tác nhân như gió trên mặt thoáng của dòng chảy

-Sự thay đổi mùa cũng ảnh hưởng đến nồng độ oxy.

Vd:mùa hè nhiệt độ ấm làm tăng tốc độ tổng hợp và phân hủy hàm lượng oxy hòa tan giảm

1.4.Vai trò của DO:

Vì oxygen là nguyên tố không thể thiếu đối với các loài sinh vật nên lượng oxygen hòa tan trong nước là một thông số quan trọng để đánh giá sức khỏe của nguồn nước, oxygen cần cho quá trình hô hấp của các loài thực vật, động vật sống ở dưới nước Vi sinh vật cần oxygen để oxi hóa chất hữu cơ tổng hợp nên sinh khối cho cơ thể quá trình phân hủy chất hữu cơ trong nước có vai trò rất lớn của oxygen, oxigen giúp quá trình phân hủy các chất hữu cơ trong nước một cách nhanh chóng mà không gây ra sự

ô nhiễm, ngược lại quá trình phân hủy các chất hữu cơ không có sự tham gia của oxygen còn gọi là quá trình phân hủy yếm khí sẽ gây ra các khí như hydrosunfua, amoniac, metan… gây ô nhiễm cho không khí, do vậy người ta thường sử dụng thông

số DO để đánh giá tình trạng sức khỏe của nguồn nước

Nguồn nước có hàm lượngoxygen hòa tan cao thì ít khả năng gây ô nhiễm bằng nguồn nước có DO thấp ở nhiệt độ thường độ hòa tan tới hạn của oxygen vào nước khoảng 8mg/l DO giảm xuống khoảng 4-5mg/l thì số lượng sinh vật trong nước giảmmạnh Nên khi lượng DO trong nước giảm đến 0 thì trong nước chỉ còn quá trình phân hủy yếm khí nước trở nên đen và có mùi khó chịu

1.5.Ý nghĩa môi trường

-DO là yếu tố quyết định sự thay đổi do sinh vật kị khí hay hiếu khí: Hàm lượng

DO liên quan mật thiết đến các thông số COD và BOD của nguồn nước Nếu hàm lượng

DO quá cao, các quá trình phân hủy chất hữu cơ sẽ xảy ra theo hướng háo khí

(aerobic).Ngược lại, quá trình phân hủy chất hữu cơ trong nước sẽ xảy ra theo hướng yếmkhí (anaerobic)

-Việc đo oxy hòa tan rất quan trọng để duy trì điều kiện hiếu khí trong các nguồn nước

tự nhiên tiếp nhận các chất ô nhiễm và trong quá trình xử lí hiếu khí được thực hiện để làm sạch nước thải sinh hoạt và công nghiệp

-Xác định oxy hòa tan liên quan đến việc kiểm soát ô nhiễm các dòng chảy, duy trì điềukiện thuận lợi cho việc tăng trưởng và sinh sản của các quẩn thể sinh vật nước

- DO cũng là yếu tố quan trọng trong sự ăn mòn sắt thép, đặc biệt là trong hệ thống cấp nước và lò hơi Tách oxy từ nước cấp cho lò hơi bằng phương pháp vật lý và hóa học là thực tế thường gặp trong công nghiệp và năng lượng.Thí nghiệm oxy hòa tan phục vụ như phương tiện kiểm soát

1.6.Phương pháp xác định DO (oxy hòa tan).

Có thể xác định DO bằng hai phương pháp khác nhau:

1.6.1.Phương pháp winkler:

Phương pháp này khá đơn giản, dễ thực hiện và cho phép đạt độ chính xác cao khi hoànthành cẩn thận tất cả khâu khi tiến hành định lượng Phương pháp dựa trên cơ sở phản ứng mà ở đó Mn hoá trị 2 trong môi trường kiềm (dung dịch được cho vào trong mẫu nước trong cùng hỗn hợp với dung dịch KI) bị O2 trong mẫu nước ôxy hoá đến hợp chất

Mn hoá trị 4, số đương lượng của hợp chất Mn hoá trị 2 lúc đó đựơc kết hợp với tất cả O2 hoà tan

MnCl2 + 2NaOH = 2NaCl + Mn(OH)2

Trắng

Mn(OH)2 + O2 = 2MnO(OH)2

Vàng nâu

Số đương lượng của Mn hoá trị 4 được tạo thành ở dạng kết tủa màu vàng nâu bằng số đương lượng ôxy hoà tan trong nước Khi thêm axit H2SO4vào trong mẫu, hợp chất Mn hoá trị 4 hay nói khác đi là số đương lượng của O2 hoà tan, chính bằng số đương lượng I2 có trong mẫu nước.

MnO(OH)2 + 2H2SO4 + KI = MnSO4 + K2SO4 + 3H2O + I2

I2 tự do được tách ra, dễ dàng định lượng dung dịch chuẩn Na2S2O3

I2 + 2 Na2S2O3 = 2Nal + Na2S4O6

Biết thể tích và nồng độ Na2S2O3 khi chuẩn độ ta dễ dàng tính được hàm lượng ôxy hoà tan trong mẫu nước Vì thế khi xác định O2 hoà tan trong nước được thực hiện trong 3 giai đoạn:

+Giai đoạn 1: cố định oxi hòa tan trong mẫu :

MnSO4 + 2KOH ->Mn(OH)2 +K2SO4

2Mn(OH)2 +O2 ->MnO(OH)2

+Giai đoạn 2: oxi hóa KI->I2

Trong môi trường axit: MnO(OH)2 +H2SO4+KI ->MnSO4 +K2SO4 +3H2O +I2

+Giai đoạn 3:chuẩn độ I2 bằng Na2S2O3

I2 + Na2S2O3 ->2NaI +Na2S4O6

*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+ tạothành MnO2 Khi đem mẫu về phòng thí nghiệm, thêm acid sulfuric hay phosphoric vàomẫu, lúc này MnO2 sẽ oxy hóa I- thành I2.Chuẩn độ I2 tạo thành bằng Na2S2O3 với chỉthị 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 lầnchuẩn 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

*Hạn chế của phương pháp: phương pháp Winkler xác định O2 hòa tan trong nướckhông áp dụng với những mẫu nước có chất ôxy hoá (vùng nước bị nhiễm bẩnnước thải công nghiệp) có khả năng ôxy hoá anion I- , hoặc các chất khử(Dihydrosunfua H2S) khử I2 tự do

1.7.2.Phương pháp điện cực oxy hòa tan-máy đo oxy:

Đây là phương pháp được sử dụng rất phổ biến hiện nay Máy đo DO được dùng để xácđịnh nồng độ oxy hòa tan ngay tại hiện trường Điện cực của máy đo DO hoạt động theonguyên tắc: dòng điện xuất hiện trong điện cực tỷ lệ với lượng oxy hòa tan trong nướckhuếch tán qua màng điện cực, trong lúc đó lượng oxy khuếch tán qua màng lại tỷ lệ vớinồng độ của oxy hòa tan Đo cường độ dòng điện xuất hiện này cho phép xác định đượcDO.

1.7.Phạm vi và lĩnh vực áp dụng:

Tiêu chuẩn này quy định phương pháp iod để xác định oxy hòa tan trong nước gọi là

“phương pháp Winkler” cải tiến để khắc phục một số cản trở Phương pháp iod là phươngpháp chuẩn để xác định oxy hòa tan trong nước Phương pháp này được dùng cho mọiloại nước có nồng độ oxy hòa tan từ 0,2 mg/l đến gấp đôi nồng độ oxy bão hòa (khoảng

20 mg/l) khi không có các chất cản trở Các chất hữu cơ dễ bị oxy hóa như tanin, axithumic, lignin cản trở việc xác định.Các hợp chất lưu huỳnh dễ bị oxy hóa như sunphua,thioure cũng gây cản trở, như các hệ hô hấp tích cực thường cần oxy Khi có các chất nhưvậy thì nên dùng phương pháp đầu đo điện hóa được quy định trong TCVN 7325:2004(ISO 5814)

Nồng độ nitrit đến 15 mg/l không gây cản trở phép xác định vì chúng bị phân hủy khithêm natri azid Nếu có huyền phù có khả năng cố định hoặc tiêu hao iod thì có thể dùngphương pháp cải tiến, nhưng tốt nhất vẫn là dùng phương pháp đầu đo điện hóa.

1.8 Các yếu tố cản trở và cách khắc phục

1.8.1 Nếu mẫu nước chứa nhiều chất lơ lửng, cần phải loại bỏ bằng nhôm hidroxit trước khi cố định oxi Cách làm như sau: Dùng xi phông lấy nước mẫu vào đầy chai nút mài nhám dung tích 1lít Dùng pipet thêm vào chai 10ml dung tích muối kép Nhôm Kali Sunfat [KAl(SO4)2].12H2O 10% và 2ml dung dịch Amoniac NH3 đậm đặc Đậy chai sao cho không có bọt khí Lắc lộn chai khoảng 1 phút rồi để lắng trong ở nơi xác định nguồn nhiệt và không có ánh sáng mặt trời rọi trực tiếp Sau khoảng 10 phút dùng xiphông chuyển phần nước trong bên trên kết tủa vào đầy chai cố định oxi

1.8.2 Nếu mẫu chứa các chất hữu cơ dễ bị oxi hoá bằng oxi hoà tan trong nước hoặc Iottrong môi trường axit thì cố định oxi, chỉ để lắng kết tủa cho tới lúc có một lớp trong dưới

cổ chai (khoảng độ 2 - 3 phút), ngay lập tức thêm axit và chuyển nhanh lượng chất lỏng chứa trong chai vào bình nón rồi chuẩn độ nhanh Đồng thời phải tiến hành thí nghiệm trắng Khi đó thay cho bước cố định oxi chỉ thêm vào 1ml dung dịch B Các bước còn lại làm theo quy trình Lượng Thiosunfat tiêu tốn được biểu thị theo (mg/l) để hiệu chỉnh kếtquả của phép xác định

1.8.3 Nồng độ Fe (III) lớn hơn 1mg/l có ảnh hưởng đến phép xác định Ảnh hưởng cảntrở của Fe (III) được loại trừ bằng cách thêm 1 ml dung dịch Kali Florua KF 40% vào mẫu đã cố định oxi trước khi axit hoá.Sau khi axit hoá mẫu, cần chuẩn độ nhanh hỗn hợp

Cũng có thể khắc phục ảnh hưởng cản trở của Fe(III) bằng dung dịch Axit Photphoric đậm đặc hay cho dung dịch axit clohidric HCl 2 : 1 khi axit hoá mẫu đã được cố định oxi 1.8.4 Nitrit (NO2) khi có nồng độ lớn hơn 0,05mg/l ngăn cản phép xác định Khắc phục ảnh hưởng cản trở của nitrit bằng cách thêm vào chai mẫu đã cố định oxi trước khi axit hoá vài giọt dung dịch natri nitrua NaN3 5%

1.8.5 Loại bỏ ảnh hưởng cản trở của các chất khử như hidro sunfua (H2S), sắt Fe (II) bằng Natri Hypoclorit trước khi thêm các thuốc thử để cố định oxi Cứ 100ml nước mẫu trong chai dùng để cố định oxi cần thêm 0,5ml dung dịch Axit sunfuric 1:4 và 0,5ml dung dịch Natri hypoclorit Để yên chai 30 phút rồi loại Hypoclorit dư bằng dung dịch kali Sunfoxianua KCNS (1ml dung dịch này cho 100ml nước mẫu) Nếu chất khử có nồng độ cao phải xác định sơ bộ lượng Natri hypoclorit cần thêm cho đủ Nếu mẫu có

Fe2+ thì sau khi xử lí như trên cần tiếp tục xử lí Fe3+ tạo nên theo c

II Nhu cầu oxi hóa (Biochemical oxigen demand, BOD)

2.1 Giới thiệu chung:

Nhu cầu oxy sinh hóa (BOD) là lượng oxi cần thiết đẻ vi sinh vật oxy hóa các chất hữu

cơ có khả năng phân hủy sinh học trong điều kiện hiếu khí BOD là một trong những chỉ tiêu được dung đề đánh giá mức độ gây ô nhiễm của các chất thải sinh hoạt, nước thải công nghiệp và khả năng tự làm sạch của nguồn nước Chỉ tiêu BOD được xác định bằng cách đo đặt lượng oxy mà vi sinh vật tiêu thụ trong quá trính phân hủy các chất hữu cơ Các mẫu phải được bảo quản tránh tiếp xúc với không khí để ngăn cản oxy không khí hòatan vào nước khi hàm lượng oxy hòa tan trong mẫu giảm Do hàm lượng oxy hòa tan bão hòa trong nước đạt khoảng 9 mg/l ở 20oC, những loại nước thải có hàm lượng chất hữu

cơ cao phải được pha loãng thích hợp đẻ đảm bảo lượng oxy hòa tan pahir tồn tại trong suốt quá trình thí nghiệm Phân tích BOD áp dụng quá trình sinh học nên phải khống chế điều kiện môi trường thích hợp cho sự sinh trưởng của vi sinh vật Các chất độc hại đối với vi sinh vật phải được loại khỏi dung dịch Tất cả các thành phần dinh dưỡng cần thiết

cho sự phát triển của vi sinh vật như N, P và những nguyên tố vi lượng phải được bổ sung Qúa trình oxy hóa hoàn toàn các chất hữu cơ dưới tác dụng của vi sinh vật sẽ tạo thành CO2 và H2O Do đó, vi sinh vật được bổ sung trong phân tích BOD được gọi là

“seed”

Phương trình tổng quát có thể biểu diễn như sau:

CnHaObNc + (n+ a/4 –b/2 -3/4c )O2 → N co2 + (a/2-3/2c)H2O +NH3

Vận tốc phản ứng phân hủy chất hữu cơ trong phòng thí nghiệm BOD phụ thuộc vào nhiệt độ và nồng độ chất hữu cơ có trong mẫu phân tích Để loại trừ ảnh hưởng của nhiệt

độ, thí nghiệm được tiến hành ở 20oC.Theo lý thuyết, phản ứng có thể xem là hoàn toàn trong vòng 20 ngày, đây là khoảng thời gian khá dài Kinh nghiệm cho thấy, tỷ lệ

BOD5/BOD tổng cộng tương đối cao nên thời gian ủ 5 ngày là hợp lý.Tỷ lệ này cao hay thấp tùy thuộc vào đặc tính của “seed” và bản chất của chất hữu cơ.Nước thải sinh hoạt

và nhiều loại nước thải công nghiệp có BOD5 = 70-80% BOD tổng Thời gian ủ 5 ngày còn có tác dụng loại trừ ảnh hưởng của quá trình oxy hóa ammoni do Ni

2.2 Bản chất của phản ứng BOD

Những nghiên cứu động học cho thấy rằng phản ứng BOD là phản ứng bậc 1 có nghĩa là

vận tốc phản ứng tỷ lệ thuậ với lượng chất hữu cơ có khả năng phân hủy sinh học.Tốc độ

phản ứng được biểu diễn như sau:

= k’ C

= C

đó, C đặc trưng cho nồng độ chất hữu cơ có khả năng oxy hóa, t là thời gian và k’ là hằng

số tốc độ phản ứng Như vậy, vận tốc phản ứng giảm khi tốc độ chất hữu cơ C giảm.Trong phân tích BOD, L thường được dùng thay cho C:

= k’L (3)

-dL/dt biểu diễn tốc đọ phân hủy chất hữu cơ.Lấy tích phân hai vế phương trình (3) ta có:

= e-kt =10-kt (4)Trong đó, k=k’/2.303, công thức này biểu diễn lượng chất hữu cơ còn lại sau khoảng thờigian t bất kỳ.

Nếu gọi y là BOD tại tời điểm t và L là lượng BOD tổng hoặc BOD cực đại:

y=L(1-10-kt)Giá trị k phải được xác định bằng thực nghiệm

Vì bản chất phân hủy chất hữu cơ BOD là phản ứng bậc 1, đồ thị biểu diễn lượng hữu cơ còn lại theo thời gian có dạng parabol tương tự đường cong phân rã của nguyên tố phóng xạ.Do đó, đồ thị mô tả lượng chất hữu cơ bị oxy hóa theo thời gian là hình parabol đối xứng.( hình 2.1)

Vì lượng oxy được dùng tỷ lệ thuận với lượng chất hữu cơ bị oxy hóa, đồ thị biểu lượng oxy sử dụng theo thời gian cũng có dạng parabol như đường mô tả lượng hữu cơ bị oxy hóa ở hình 5.1 Hình 5.2 biểu diễn đường cong BOD hay oxy tiêu theo thời gian

Hình 5.1 Chất hữu cơ bị oxy hóa

Hình 5.2 Đường cong BOD

(a) Đường cong chuẩn đối với quá trình oxy hóa chất hữu cơ

(b) Ảnh hưởng của sự nitrat hóa

Trong một số trường hợp cần dùng “ seed” trong phân tích BOD.” Seed “ có thể chứa vi khuẩn nitrat hóa có khả năng oxy hóa chất không chứa carbon cho năng lượng.Vi khuẩn nitrat hóa thường tồn tại với lượng tương đối nhỏ trong nước thải sinh hoạt chưa xử lý và điều may mắn là tốc độ tái sinh của chúng ở 20oC của chúng không quá lớn để dùng một lượng đáng kể oxy trong vòng 8-10 ngày đầu thí nghiệm BOD Khi các sinh vật này phát triển, chúng oxy hóa nito ở dạng ammonia thành các acid HNO2 và acid HNO3 gây sai sốđáng kể cho thí nghiệm BOD

2NH3 + 3O2 →nitrosomonat 2NO2- + 2H+ +2H2O (5)2NO2- +3O2 →nitrobacter 2NO3- +2H+(6)Không dùng chỉ tiêu BOD để xác định lượng nito có trong mẫu vì nito được thêm vào nước pha loãng để cung cấp chất dinh dưỡng cần thiết cho vi sinh vật nên sẽ dẫn đến sai

số cho kết quả thí nghiệm

Để loại trừ ảnh hưởng do quá trình nitrat hóa gây ra, thời gian ủ trong thí nghiệm BOD được quy định 5 ngày Đối với nước thải có chứa nhiều nitrat như nước thải sau xử lý sinh học, ảnh hưởng của vi khuẩn Nitrat hóa được ngăn chặn bằng những tác nhân ức

chế như methylene blue hoặc allythourea(ATU) Mức độ nitrat hóa cũng có thể được giảm đáng kể nhờ quá trình khử trùng bằng clo Mẫu nước sông và cửa sông thường chứalượng đáng kể vi sinh vật nitrat hóa.Hơn nữa, sự phát triển của tảo cũng gây ra sai số cho giá trị BOD.

Nhu cầu oxi hóa là lượng oxi mà vi sinh vật sử dụng để oxi hóa các chất hữu cơ trong nước trong khoảng thời gian xác định BOD được tính bằng đơn vị mg/l

Chỉ tiêu BOD phản ánh mức độ ô nhiễm hữu cơ của nước thải BOD càng lớn thì nước thải( hoặc nước nguồn) bị ô nhiễm càng cao và ngược lại

Phương trình phản ứng tổng quát có thể biểu diễn như sau:

Chất hữu cơ + oxi → CO2 + H2O + năng lượng

Thời gian cần thiết để các vi sinh vật oxi hóa hoàn toàn các chất hữu cơ có thể kéo dài đến vài chục ngày tùy thuộc vào tính chất của nước thải, nhiệt độ và khả năng phân hủy các chất hữu cơ của hệ vi sinh vật trong nước thải Để chuần hóa các số liệu người ta thường cáo báo kết quả dưới dạng BOD5( BOD trong 5 ngày ở 20oC) Thời gian ủ 5 ngàycòn có tác dụng loại trừ ảnh hưởng của quá trình oxi hóa amoni do vi khuẩn

Nitrosomonas và Nitrobacter gây ra Mức độ oxi hóa của các chất hữu cơ không đồng dều theo thời gian Thời gian đầu, quá trình oxi hóa xảy ra với cường độ mạnh và sau đó giảm dần

2.3.Cách xác định giá trị BOD5

Chỉ tiêu BOD được xác định bằng cách phân tích hàm lượng oxy hòa tan.Thường mẫu phân tích có hàm lượng chất hữu cơ cao nên cần phải pha loãng.Tuy nhiên, khi hàm lượng chất hữu cơ trong mẫu thấp, có thể tiến hành phân tích trực tiếp, không phải pha loãng mẫu

Vi sinh hiếu khí