QUAN TRẮC MÔI TRƯỜNG phân tích DO và BOD

TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN TPHCM KHOA MÔI TRƯỜNG LỚP: 10CMT  Mơn Học: QUAN TRẮC MƠI TRƯỜNG Đề tài: PHÂN TÍCH DO VÀ BOD GVHD: TS Tơ Thị Hiền Danh Sách nhóm 3A Trần Thị Kim Chi 1022036 Nguyễn Thùy Linh 1022156 Dương Hồng Phúc 1022221 Lý Tiểu Phụng 1022227 Lê Nguyễn Thế Phương 1022228 4.6 Nồng độ oxy hòa tan nước (DO) 4.6.1 Giới thiệu Trong tất hình thức sống hiếu khí, bao gồm sinh vật sống nước bắt buộc phải có oxy để hơ hấp Một hệ sinh thái nước nóng nên có nồng độ oxy hòa tan (DO) tập trung tối thiểu 5mg/L để đa dạng quần thể sinh vật khu vực, bao gồm cá Nồng độ oxy hòa tan tập trung phụ thuộc vào nhiệt độ, áp suất, độ mặn hoạt động sinh vật nước Tính tan oxy nước mực nước biển 25oC 8.3 mg/L Trong nước biển,như điều kiện, độ tan oxy 6.7 mg/L Sự quang hợp có sản xuất O2 ánh nắng ban ngày: 6CO2+ H2O +hv → C6H12O6 + 6O2 Sự hô hấp động vật, vi khuẩn hiếu khí tiêu thụ O Phản ứng oxy hóa khử ngun nhân thứ yếu làm tiêu tốn O2 Sự nhiễm DO tập trung mức cần thiết để trì sống sinh vật khu vực Chất thải dư thừa trơi chảy hồ sơng dẫn đến làm tiệu thụ nhanh O2 nước Chất thải cung cấp chất dinh dưỡng cho vi sinh vật tăng trưởng tăng lên cách nhanh chóng tiêu thụ O2 trình tiêu thụ chất dinh dưỡng Thông thường, vi sinh vật hoạt động để làm sông hồ phân hủy chất thải, chất thải vượt giới hạn ô nhiễm có mặt O hồn tồn sử dụng hết Đa số chất gây nhiễm chứa cacbon nhiều phần tử khác Chất thải chứa cacbon biến đổi O thành CO2 với tham gia nhiều vi khuẩn: C + O2 → CO2 Tùy theo khối lượng phản ứng, 32g O để oxy hóa 12g cacbon, 8mg/L O cần thiết để oxy hóa 3mg/L cacbon Gợi ý giọt dầu nhỏ sử dụng hết tất O 5L nước, giải thích O2 sẵn sàng bị sử dụng hết Khi nhu cầu O vượt cung cấp,vi sinh vật cá bắt đầu chết Bản thân nước khơng thể tự làm thời gian dài q trình kị khí tiếp diễn.trong tạo thành sản phẩm độc SO 3, CH4, NH3 Như điều kiện để biến đổi gọi “anoxic”.Hậu sống sơng hồ bị hủy diệt Để bảo vệ cho sống cho hệ sinh thái nước, phải loại bỏ chất thải lỏng mặt nước bắt buộc phải có nhu cầu oxy sinh hóa cao (5-8 mg/L).Điều mở nhu cầu hợp pháp ý nghĩa tiêu chuẩn nước thải.Nếu nước thải không đáp ứng yêu cầu này, chúng phải xử lý Sục khí q trình quan trọng để xử lý nước thải, bảo đảm cung cấp đủ oxy hòa tan cho phù hợp tiêu chuẩn nước thải Duy trì tiếp xúc cá với mức DO mg/L làm giảm phát triển chúng, mức 1mg/L làm chết cá tiếp xúc vừa trải qua nhiều vài Ở khí hậu ơn hòa, mức DO hướng tới nhiều điểm tới hạn tháng hè tốc độ phản ứng sinh hóa tăng với tăng nhiệt độ dòng chảy có khuynh hướng chậm lại Trong dòng nước nóng hồ, DO thể đặc điểm đặc trưng dòng thẳng đứngnó thay đổi theo mùa ( hình 4.7) Tùy theo khía cạnh nhiệt độ, tầng hồ nước định nghĩa là: tầng nước ấm nằm phía hồ nước, tầng chuyển tiếp ( lớp nước mà có thay đổi nhiệt độ đột ngột) tầng nước sâu (tầng nước lạnh hơn, sâu) Tầng nước có oxy nhiều hòa tan oxy bề mặt sản sinh oxy trình quang hợp Nếu khả sản xuất hồ cao, chất dinh dưỡng từ mảnh từ trình phân hủy xác động thực vậtsẽ chìm xuống tầng Các mảnh vụn làm cạn kiệt DO từ tầng phân tán mảnh vụn này.Nó khơng bất thường nồng độ DO tập trung xuống đến mức cuối hồ, trường hợp q trình phân hủy hiếu khí chiếm ưu (hình 4.7b) Trong hướng khác, khả sản xuất hồ chậm, số lượng mảnh vụn từ phân hủy xác động thực vật chậm lượng nhỏ DO bị tiêu tốn từ tầng Trong trường hợp nước bão hòa với oxy từ điểm (hình 4.7a).Một số hồ thể nồng độ DO tập trung cao tầng chuyển tiếp (hình 4.7c) Sự có mặt DO nước thải điều mong đợi ngăn cản hình thành mùi độc Nồng độ DO cao tránh nước dùng sinh hoạt nước cung cấp cho sản xuất công nghiệp để giảm tới mức tối thiểu ăn mòn sắt ống thép hệ thống phân bố nồi đun Hầu nước không qui định tiêu chuẩn DO cho nước uống ngoại trừ Nga, với mức qui định nồng độ tập trung cao cho phép (MAC) 4.0 mg/L cho nước uống cho ngư nghiệp sống nước mức tiêu chuẩn cho phép (mg/L) thông qua: EU: 5.0-9.0, Canada: 5.0-9.5, Nga: 4.06.0 ( với mức chấp nhận thấp băng ) Thấy quan trọng DO có ý nghĩa hệ simh thái nước cần thiết cho giám sát DO tập trung cho nước tự nhiên nước thải DO giám sát nước sinh hoạt nước cung cấp cho công nghiệp Mặc dù việc thăm dò oxy để sử dụng cho nơng nghiệp phát triển, chuẩn độ hướng vào mẫu nước sử dụng rộng rãi Khi mẫu lấy mẫu DO điều quan trọng phải bảo quản mẫu tức sau thu thập mẫu.Xác định DO sử dụng để kiểm tra nhu cầu oxy sinh hóa (BOD).Xem ví dụ 4.4 Ví dụ: DO mẫu nước xác định tìm thấy 3.8 mg/L Nhiệt độ mẫu 15oC áp suất 760 mmHg Tính tốn phần tram bão hòa DO mẫu nước, tuân theo định luật Henry 15 oC 1.5 x 10-3 mol/L.atm Giả sử độ mặn nhỏ 100mg/L khơng ảnh hưởng đến DO tập trung Theo định nghĩa định luật Henry: KH = [O2.H2O]/pO2 = 1.5 x 10-3 mol/L.atm [O2.H2O] nơi tập trung nồng độ oxy hòa tan trạng thái cân với oxy khơng khí (DO tập trung) pO2 phần áp suất oxy khí [O2.H2O] = KH x pO2 Cho tổng áp suất 760 mmHg 1atm, oxy tập trung khơng khí 20.95%, phần áp suất oxy 0.2095 atm Vì vậy: [O2.H2O] = (1.5 x 10-3) x 0.2095 = 3.14 x 10-4 mol/L Bởi khối lượng phân tử O2 32: O2 điều kiện bão hòa = (32 x 3.14 x 10-4) x 1000 = 10.05 mg/L Vì vậy,% bão hòa mẫu nước = 100 x 3.8/10.05 = 37.8 % 4.6.2 Phương pháp xác định Phương pháp chuẩn độ dung dịch tẩy uế có iot xác định DO phát triển Winkler có thời kì lan truyền phương pháp Winkler Mangan hòa tan thêm vào mẫu để ổn định hòa tan oxy dạng kết tủa mangan(III) hydroxit: 4Mn(OH)2 + O2 + 2H2O → 4Mn(OH)3 Kết tủa màu nâu hòa tan thêm vào axit phản ứng với iot tạo I 2: Mn(OH)3 + I- + 3H+ → Mn2+ + 0.5I2 + 3H2O I2 bão hòa với sodium thiosulfate: 2S2O32-+ I2 → S4O62- + 2I4 phân tử thiosulfate tương đương để hòa tan phân tử oxy Nếu 0.025M Na 2SO3 hòa tan sử dụng để bão hòa 200mL mẫu: 1mL 0.025 M Na2S2O3 = 1mg DO/L Chất dinh dưỡng, có mặt chất thải, gây trở ngại cho phương pháp Hạn chế phương pháp cộng thêm N3 mẫu phá hủy nitrit: HNO2 + HN3 → N2 + N2O + H2O 4.6.3 Chuẩn bị hóa chất  Chai BOD 250 mL (có thể thay erlen 250 mL)  Nhiệt kế  Dung dịch MnSO4 Hòa tan 36.4 g MnSO4 vào nước, lọc pha lỗng thành 100 mL Dung dịch khơng tạo màu với tinh bột thêm vào để acid hóa dung dịch KI Thuốc thử kềm iodua azide: hòa tan 50 g NaOH, 13.5 g NaI g NaN vào nước pha loãng thành 100 mL  H2SO4 đậm đặc  Dung dịch hồ tinh bột  Dung dịch chuẩn Na2S2O3 0.025 M Hòa tan 6.205 g Na2S2O3.5H2O vào nước cất Thêm 1.5 mL NaOH M (hoặc 0.4 g NaOH rắn) pha loãng thành L Chuẩn hóa dung dịch KI  Dung dịch chuẩn KI 4.167.10 -3 M Hòa tan 900.7 mg KIO3 khan vào nước pha loãng thành l KIO3 có độ tinh khiết 99% sấy khơ 120 0C Về độ tinh khiết, 900.7 mg muối tương đương với 891.7 mg KIO3 tinh khiết  KI 4.6.4 Cách tiến hành 4.6.4.1 Dung dịch chuẩn Thiosulfate Hòa tan khoảng g KI vào erlen với 100 mL nước Thêm vài giọt H2SO4 đậm đặc 20 mL dung dịch iod chuẩn chuẩn bị trên, pha loãng thành 200 mL Phản ứng tạo I2: IO3- + 5I- + 6H+ 3I2 + 3H2O Chuẩn độ I2 tự dung dịch thiosulfate, lắc nhẹ Khi dung dịch có màu vàng rơm nhạt, thêm vài giọt dung dịch hồ tinh bột Tiếp tục chuẩn độ màu sắc thay đổi từ xanh sang không màu Ghi lại thể tích chất chuẩn độ sử dụng.Lặp lại chuẩn độ 4.6.4.2 Lấy mẫu Ghi lại nhiệt độ nước vùng, ghi lại vị trí, ngày lấy mẫu Ghi lại lưu ý khu vực, lưu ý quan trọng (gần cống, có váng dầu, độ sâu mẫu, ) Ở vị trí, lấy ba mẫu.Đổ vào chai BOD 250 mL đến tràn đậy nút.Hoàn thành việc lấy mẫu cẩn thận.Không khuấy mẫu tiếp xúc với không khí.Tránh khơng khí vào mẫu Tại vị trí lấy mẫu hay phòng thí nghiệm (nhưng khơng q 2h sau lấy mẫu), thêm mL dung dịch MnSO4, tiếp mL dung dịch kềm iodua azide.Việc phải làm cẩn thận để tránh đưa khơng khí vào mẫu Nhúng pipette vào mẫu nước Chắc chắn bạn không để khơng khí vào mẫu pipette nằm ducg dịch (ví dụ lấy pipette sau thêm thuốc thử vào).Sau thêm thuốc thử, đậy nắp chai cẩn thận Điều làm tràn dung dịch đừng lo lắng Trong giữ nút chai, đảo ngược chai vài lần để hòa lẫn mẫu với thuốc thử Bạn nên quan sát xuất kết tử nâu Mn(OH)3 Nếu kết tủa màu trắng chứng tỏ khơng có oxy.Để kết tủa lắng hoàn toàn 15 phút Kêt tủa nên để lắng thấp nửa chai để lại dung dịch suốt phía Lúc thêm mL H 2SO4 đậm đặc cho chảy bên thành chai Đóng nút chai đảo vài lần để hòa tan kết tủa 4.6.4.3 Phân tích  Chuẩn độ thể tích tương đương 200 mL mẫu ban đầu Chuẩn độ dung dịch Na2S2O3 0.025 M đến màu vàng rơm nhạt Sau thêm giọt thị hồ tinh bột lắc Tiếp tục chuẩn độ đến dung dịch từ màu xanh đen chuyển sang màu Ghi lại thể tích chất chuẩn độ dùng để chuẩn độ mẫu.Lặp lại thí nghiệm với mẫu lại lấy vị trí Tính nồng độ oxy hòa tan mg/L (1 mL Na 2S2O3 0.025 M = mg O2 L-1 for a 200 mL sample) Tính tốn tương tự cho mẫu Lưu ý: sử dụng MnS04.H20 hay MnS04.2H20 thay cho MnS04 4.6.5 Câu hỏi vấn đề Trình bày quan trọng oxy nước mặt Hàu thuỷ sinh sống nước phụ thuộc vào khí oxy hòa tan nước người phụ thuộc vào khí oxy khơng khí Sinh vật nước hoạt động tốt phạm vi định nồng độ DO Mặc dù nồng độ DO cao gây hại, phạm vi đạt Nồng độ DO thấp phổ biến hơn.Ôxy cần thiết cho phát triển loài tảo loài thực vật nước phản ứng hoá học xảy nước Các nguyên tăc hóa học phương pháp Winkler Ngun tắc: oxi hóa Mn2+ thành Mn4+ mơi trường kiềm oxi tan nước Sau hòa tan MnO2 axit có mặt chất khử I - Mn(IV) oxi hóa I - thành I2 Chuẩn độ I2 dung dịch chuẩn natri thiosunfat Na2S2O3 ta tính lượng DO Mn2+ + 2OH-Mn(OH)2 (màu trắng), chứng tỏ khơng có oxi Mn2+ + 2OH- + 1/2O2 MnO2. + H2O có kết tủa màu đen, có oxi hòa tan kết tủa axit H2SO4 có I- MnO2 + 4H+ + 2I- Mn2+ + 2H2O + I2 Chuẩn độ I2 dung dịch chuẩn natri thiosunfat Na 2S2O3 với chất thị hồ tinh bột: I2 + 2Na2S2O3.Na2S4O6 + 2NaI (không màu) Những chất nước gây ảnh hưởng đến phương pháp Winkler?Trình bày số thay đổi khác phương pháp Winkler giải thích họ loại bỏ ảnh hưởng nào? Các chất hữu dễ bị oxi hóa titan, acid humic, lignin, hợp chất lưu huỳnh dễ bị oxy hóa sulfur, thioure gây cản trở cho việc xác định Ion nitrit ion thường gặp gây ảnh hưởng q trình xác định oxi hòa tan.Nó khơng oxi hóa Mn2+ oxi hóa I- thành I2 mơi trường axit Nó thường gây ảnh hưởng tính khử nó, N 2O2 oxi hóa oxigen vào mẫu chuẩn độ, chuyển hóa thành NO 2- gây biến đổi chu kì phản ứng dẫn đến sai kết phân tích (thường làm tăng kết phân tích) Các phản ứng bao gồm: 2NO2- + 2I- + 4H+ I2 + N2O2 + 2H2O N2O2 + 1/2O2 + H2O  2NO2- + 2H+ Khi có diện nitrit khơng thể có sản phẩm cuối cố định.Ngay lập tức, màu xanh thị hồ tinh bột biến mất, dạng nitrit từ phương trình phản ứng phản ứng với nhiều I- tạo thành I2 màu xanh hồ tinh bột quay trở lại.Hiện tượng Nitrit dễ dàng khắc phục cách sử dụng sodium azide NaN 3.Rất dễ trộn azide vào KI Khi thêm axit sunfuric vào phản ứng xảy NO2- bị phá hủy: NaN3 + H+HN3 + Na+ HN3 + NO2- + H+ N2 + N2O + H2O Giải thích 20 mL dung dich Na2S2O3 0.025 M tương đương với 20 mL dung dịch KIO3 4.167.10-3 M DO xác định với độ xác thể độ lệch chuẩn, khoảng 0.02 mg/L tỏng nước cất 0.06 mg/L nước thải Dưới diện đáng kể chất ảnh hưởng độ lệch chuẩn cao 0.1 mg/L Trong nguồn thông tin thảo luận độ xác phép đo bạn làm Tại cần cố định DO mẫu? Nhiệt độ nồng độ DO xác định độ sâu khác hồ Độ sâu 10 T ( C) 24 22 4 DO 8.6 7.5 9.0 8.4 4.7 (mg/L) Tính tốn nồng độ DO bão hòa nhiệt độ % độ bão hòa độ sâu T, DO, DO bão hòa hàm theo độ sâu Giải thích 4.6.6 Đề xuất cho dự án: Xác định DO loại nước khác (sồng, hồ, ao, biển) vị trí khác (nơi gần khu vực xả thải, khu cơng nghiệp, thị …) có liên quan tới mức độ ô nhiễm nước Đo DO khoảng cách khác hạ lưu từ cửa cống xả thải DO biểu diễn hàm khoảng cách vị trí đo từ xả thải Khảo sát thay đổi DO theo ngày đêm theo mùa hồ, ao Đo DO vị trí ngày đêm (ví dụ lấy mẫu lần vòng 24 giờ), thời gian hang tuần, hàng tháng suốt năm Ghi lại nhiệt độ nước lần lấy mẫu Vẽ đồ thị biễu diễn biến đổi theo ngày đêm theo mùa DO Từ nhiệt độ, tính tốn nồng độ DO bão hồ trình bày biểu đồ với DO đo So sánh DO bão hoà với DO đo nhận xét điều kiện nước Nếu có thiết bị lấy mẫu phù hợp, xác định nồng độ DO độ sâu khác hồ, ao theo mùa Vẽ đồ thị biểu diễn nồng độ DO theo độ sâu nhận xét Bạn xác định nồng độ Nitơ photpho độ sâu khác nhau, chất có lien quan đến nồng độ DO Giải thích kết bạn khả sản sinh nồng độ DO hồ, ao 4.7 Nhu cầu oxy sinh hóa BOD 4.7.1 Giới thiệu: Hàm lượng oxy mẫu nước chứa chai đầy kín giảm theo thời gian q trình oxy hố chất hữu vi sinh vật Các nguồn chất hữu chất thải sinh vật thuỷ sinh, hợp chất mùn hồ tan nước nước thải nơng nghiệp, cơng nghiệp Nhu cầu oxy sinh hoá (BOD) lượng oxy cần thiết để oxy hoá chất hữu mẫu Ngoài khái niệm đo lượng oxy cần thiết để phân huỷ chất hữu cơ, BOD gọi nhu cầu oxy sinh hoá carbon (CBOD), lượng oxy cần thiết để oxy hoá dạng khác Nito (NBOD), chất vô cơ, sắt, kim loại màu, hợp chất sunfua BOD xác định cách ủ mẫu nước có chứa vi sinh vật hiếu khí khoảng thời gian nhiệt độ xác định Thường mẫu ủ ngày nhiệt độ 20 oC Nồng độ BOD chênh lệch nồng độ oxy hoà tan (DO) thời điểm đầu cuối trình ủ: Giá trị BOD5 BOD tổng.Khoảng 95% - 99% phàn ứng phân huỷ chất hữu hoàn thành sau 20 ngày Nhưng đợi kết lâu nên người ta dung thông số BOD5 Đối với nước thải công nghiệp, giá trị BOD biểu diễn 60% - 80% giá trị BOD tổng Hầu hết nước thải, nhu cầu oxy cần thiết cho việc phân huỷ chất hữu nhiều lượng oxy hoà tan DO nước bão hồ khí, cần phải pha loãng mẫu trước đem ủ Các chất dĩnh dưỡng Nito, photpho, kim loại, dung dịch ổn định pH thêm vào mẫu theo lượng phù hợp cho vi sinh vật phát triển Đối với mẫu vi sinh vật, nước thải khử trùng, thêm lượng vi sinh vât tạo hỗn hợp vi khuẩn, vi sinh vật lấy từ nhà máy xử lý nước thải Hầu hết lượng vi sinh vật vi khuẩn chứa nước mặt nước thải không cần thiết Nếu xác định nhu cầu Carbon (CBOD) ta cho chất ức chế trình phân huỷ nito mẫu Thí nghiệm BOD sử dụng rộng rãi để xác định mức độ ô nhiễm nước thải chất lượng nước mặt Xác định BOD cần thiết nhà máy xử lý nước để xác định lượng oxy cần thiết để ổn định chất hữu sinh học xử lý nước thải, kích thước thiết bị xử lý nước thải, hiểu trình xử lý khác nhau, phù hợp với quy chuẩn xả thải Nếu nồng độ BOD nhỏ 4mg/L sơng tự làm sạch, BOD lớn 4mg/L sơng khơng tự làm Bảng 4.13:Phân loại chất lượng nước mặt dựa nồng độ BOD Mức độ ô nhiễm BOD5 (mg/L) Rất 10 Hầu khơng có tiêu chuẩn BOD cho nước uống trừ Nga Nồng độ BOD cho nước uống Nga 2.9 mg/L Nồng độ BOD ngành thuỷ sản ngành sinh vật thuỷ sinh EU – mg/L, Nga mg/L Nồng độ BOD đặc trưng cho nước thải trình bày bảng 4.14 Bảng 4.14:Bảng giá trị BOD5 cho nước thải Loại hình nước thải BOD5 (mg/L) Nước thải xử lý tốt 3–5 Nước thải sau xử lý sơ cấp 10 – 30 thứ cấp Nước thải xử lý không tốt 40 – 80 Nước thải ô nhiễm nặng 400 – 600 Nước thải thương mại (động vật >1000 phế thải thực vật) Như đề cập trên, q trình oxy hố nito góp phần vào nồng độ BOD Q trình oxy hố nito thực nhóm vi khuẩn nitrat, nhóm chuyển đổi amoni thành nitrite nhóm chuyển đổi nitrite thành nitrate Số lượng vi khuẩn nitrate nước thải tương đối thấp, tốc độ sinh sản chúng chậm 20oC (nhiệt độ thí nghiệm BOD) Để đạt số lượng đáng kể vi khuẩn nitrate cần đến 10 ngày, đó, BOD thường đo sau ngày Nên BOD đặc trưng cho CBOD.Vi khuẩn nitrate có mặt chủ yếu q trình xử lý nước thải phương pháp sinh học (bùn hoạt tính bể lọc) q trình nitrate hố góp phần vào nồng độ BOD5 CBOD quan tâm BOD xử lý nước thải, đo lường cho hiệu suất nhà máy Để loại bỏ ảnh hưởng q trình nitrate hố ta thực tiền xử lý mẫu (clo, acid hoá, tiệt trùng Pateur) thêm chất ức chế (xanh methylen, – chloro – (trichlomethyl) pyridine, …) Mẫu nước sông chứa vi khuẩn nitrate, thường không đo nồng độ CBOD nước mặt Có nhiều tiềm dẫn đến sai số q trình đo BOD, làm kết cao thấp nồng độ BOD thật Nồng độ kim loại độc ảnh hưởng đến nồng độ BOD Vi khuẩn kị khí bùn sơng nước thải tự hoại làm giảm nồng độ BOD Ngồi ra, để thực đo BOD phụ thuộc vào điều kiện khác phòng thí nghiệm mơi trường tự nhiên Ví dụ, đo BOD thực bóng tối, trong môi trường tự nhiên phản ứng xảy anh sang mặt trời (ban ngày) Tảo phát triển ánh sang mặt trời bị chết tối, góp phần vào nồng độ BOD Sự thay đổi nhiệt độ thời gian ủ gây sai số.Nhiệt độ thay đổi ±1oC gây sai số ±47%.Nếu có clo dư, cần phải loại bỏ.Khả tái sinh BOD xác định thấp nhiều so với phân tích hố học Có nhiều biện pháp khác xác định BOD Các biện pháp cần thời gian ủ nhiều ngắn hơn, để xác định mứa tiêu thụ oxy, liên tục hấp thu oxy kỹ thuật respirometric …Tuy nhiên phần đo BOD5 Ví dụ 4.5: Tính toán, theo lý thuyết, nồng độ BOD, CBOD NBOD mẫu nước có chứa 200mg/L alanine (C3H7NO2) Khối lượng phân tử alanine: 89 Khối lượng phân tử O2: 32 Q trình oxy hố sinh học hợp chất hữu diễn bước: - Nitơ carbon chuyển đổi sang NH3 CO2 - Amoniac oxy hoá thành nitrite - Nitrite bị oxy hoá thành nitrate Phương trình cân cho trình: CBOD NBOD Tổng BOD = Tổng lượng O2 cần bước 1, 3: =3+1.5+0.5= 5mol O2/mol alanine = 5×32=160g O2/mol alanine 200mg/L alanine = 0.2/89 mol/L = 2.25 × 10-3 mol/L CBOD = lượng oxy phản ứng = mol O2/mol alanine = 3×32 = 96g O 2/mol alanine NBOD = Tổng Oxy phản ứng 4.7.2 Phương pháp Mẫu nước pha lỗng với lượng thích hợp nước oxy bão hòa chất dinh dưỡng chứa ủ bóng tối ngày 20oC.Nồng độ oxy hòa tan được đo trước sau ủ BOD tính mgO2/ L tiêu thụ cho lít mẫu khơng pha lỗng Khơng q 70% lượng oxy tiêu thụ thời gian ủ 4.7.3 Hóa chất - Các thuốc thử cần thiết để xác định oxy hòa tan (DO) theo phương pháp Winkler - Chai ủ BOD: chai loại 250mL, nút chai thủy tinh để ngăn chặn khơng khí vào chai Chai phải làm acid chromic chất tẩy rửa khác sau rửa lại với nước cất để rửa chất tẩy rửa Để tránh việc không khí vào chai ủ q trình ủ, ta sử dụng dấu nước Có thể đặt mẫu giấy, cốc nhựa miệng chai để làm giảm bay nước trình ủ - Khơng khí lòng ấp nhiệt độ nước nằm khoảng 201 0C Và ủ bóng tối - Dung dịch đệm phosphate: hòa tan 21.75g K 2HPO4, 8.5g KH2PO4, 33.4g Na2HPO4.7H20, 1.7g NH4Cl nước cất pha lỗng thành lít pH dung dịch 7.2 - Dung dịch magie sunfat: hòa tan 22.5g MgSO4.7H2O nước cất pha loãng thành lít - Dung dịch canxi clorua: hòa tan 27.5g CaCl2 nước cất pha lỗng thành lít - Dung dịch sắt (III) clorua: hòa tan 0.25g FeCl 3.6H2O nước cất pha lỗng thành lít - Nước pha loãng: chuẩn bị ngày cách thêm mL dd đệm phosphate, MgSO4, CaCl2, FeCl3 cho lít nước pha lỗng bão hòa khơng khí - Acid hydrochloric: 1:1 - NaOH 6M: hòa tan 240g NaOH vào nước cất pha loãng thành lít - Máy đo pH điện cực Loại bỏ thuốc thử chúng có dấu hiệu bị nhiễm bacterial 4.7.4 Quy trình thực nghiệm 4.7.4.1 Lấy mẫu bảo quản Thu 500 ml cho mẫu Thí nghiệm nên bắt đầu sớm tốt sau lấy mẫu Nếu làm ngay, bảo quản 3-5 ° C tủ lạnh làm vòng 24 h Để mẫu nhiệt độ phòng vòng 8h làm giảm BOD đến 40% Để mẫu trở nhiệt độ 20oC trước bắt đầu thí nghiệm 4.7.4.2 Phân tích Đo độ pH mẫu, điều chỉnh độ pH 7-8 HCl NaOH Nếu độ pH 6.5 8.2, không điều chỉnh Các pha loãng sau khuyến nghị tùy thuộc vào mẫu: Nước thải nguyên chất : 30-100 lần pha loãng Nước thải qua lắng: 10-50 lần pha loãng Nước thải qua lọc: 3-10 lần pha lỗng Nước sơng bị ô nhiễm: 1-5 lần pha loãng Lý tưởng nhất, Dung dịch pha loãng nên thực sau ngày ủ nồng độ mgO2/ L tiêu thụ mgO 2/L dung dịch Bạn phải chuẩn bị số dung dịch pha loãng để dùng cho vùng giá trị Lấy khoảng 400 ml dung dịch pha loãng xy lanh 1L Đổ nước từ từ xuống vách xi lanh để ngăn chặn theo khơng khí Thêm khối lượng cần thiết mẫu từ xi lanh đo pipet pha lỗng thành lít Trộn cẩn thận với pha trộn khơng bọt khí lơi Rót đầy hồn tồn ba chai BOD 250 ml với mẫu pha lỗng, đảm bảo khơng có bong bóng khơng khí bị mắc kẹt Điều thực cách sử dụng ống xi-phông Xác định oxy hòa tan (DO) chai cách sử dụng phương pháp Winkler mô tả mục 4.6.4 Hai chai lại, đóng kín nút, đặt chậu nước tủ ủ ủ bóng tối ngày 20 oC Sau ngày, xác định DO cách sử dụng phương pháp Winkler Rót đầy ba chai nước pha lỗng cách tương tự Xác định DO chai hai chai khác sau ủ ngày Nước pha loãng thực mẫu trắng chất lượng nước pha lỗng khơng vượt q 0,2 mg/L Tính toán BOD sau: BOD (mg L-) = F (Di - Df) Với Di nồng độ DO mẫu pha loãng, Df DO mẫu pha loãng sau ngày kể từ ngày ủ F hệ số pha loãng thực tế hay: F = tổng thể tích sau pha lỗng (ml) / thể tích mẫu khơng pha lỗng (ml) Báo cáo trung bình giá trị BOD đo hai chai ủ Nếu mẫu trắng không vượt 0,2 mg L-', khơng phải cần thiết để điều chỉnhcho hấp thu DO nước pha loãng Ghi Đối với mẫu có BOD5 khơng vượt q mg L-' pha lỗng khơng cần thiết, bạn thực kiểm tra trực tiếp mẫu khơng cần phải pha lỗng Tuy nhiên, mẫu phải sục khí để mang lại lượng DO bão hòa 2.Chỉ phân tích mẫu có chứa clo sau loại bỏ chất chứa clo vi sinh vật nuôi cấy (xem bên dưới) Để mẫu ánh nắng mặt trời vài tiêu tan clo Clo thường trình vận chuyển mẫu để phòng thí nghiệm Bạn tránh việc lấy mẫu clo nước thải cách lấy mẫu trước đơn vị clo Nếu yêu cầu lượng vi sinh vật ni cấy nước pha lỗng, tiến hành sau Có lượng nước thải có chứa lượng lớn vinh sinh vật Lượng vi sinh vật giống thường sử dụng trình sinh học lọc nhỏ giọt bùn hoạt tính Nếu khơng, bạn có cấy vào nước pha loãng với mẫu nước mặt hạ nguồn thu (lên đến vài km) từ điểm lý nước thải xả thải Một lựa chọn khác để giải vấn đề dùng nước thải sinh hoạt để 1-36 20 ° C sử dụng môi trường nuôi cấy Thêm ml dung dịch nuôi cấy lít nước pha lỗng Sử dụng nước ni cấy pha lỗng để pha lỗng mẫu xác mô tả thủ tục thực việc ni cấy phân tích Cũng xác định số BOD nước nuôi cấy cách mà bạn cho mẫu Chuẩn bị dung dịch ni cấy chuẩn để pha lỗng dung dịch ni cấy với dung dịch pha loãng Đo DO ban đầu DO sau ngày ủ sử dụng giá trị để sửa mẫu BOD đo phương trình Khơng cần thiết để đo hấp thu oxy dung dịch nuôi cấy làm mẫu trắng Khi dung dịch nuôi cấy sử dụng BOD mẫu tính sau: Trong Di ban đầu DO mẫu pha loãng, Df DO mẫu pha loãng sau ngày ủ, F hệ số pha lỗng (tính trên), Ci DO ban đầu dung dịch nuôi cấy (dung dịch nuôi cấy chuẩn), Cf DO dung dịch nuôi cấy pha lỗng (dung dich ni cấy chuẩn) sau ngày kể từ ngày ủ xác định là: Khi mẫu phân tích bão với DO, chẳng hạn vùng nước lạnh nơi có nhiều ánh sáng chiếu trực tiếp, sục khí mẫu giống cách làm cho nước pha loãng Điều mang lại mức độ DO xuống đến giá trị bão hòa 5 Bạn sử dụng điện cực oxy thay phương pháp Winkler để xác định nồng độ DO 4.7.5 Câu hỏi vấn đề Xác định nhu cầu oxy sinh hóa So sánh nhu cầu oxy sinh hóa nhu cầu oxy hóa học Thảo luận hạn chế việc xác định BOD mẫu Những ứng dụng BOD công nghệ môi trường gì? Tính giá trị BOD, CBOD, NBOD mẫu nước thải sau bao gồm: a 130mgL-1 glycine (C2H5NO2) b 259mgL-1 aniline (C6H7N) c Hỗn hợp gồm 200mgl-1 C2H5NO2 130mgL-1 C3H7NO2 4.7.6 Đề xuất giải pháp Thực khỏa sát giá trị BOD nước mặt khu vực bạn Thực lấy mẫu thời gian ngày để tránh ảnh hưởng biến thể ngày đêm đến nồng độ oxy.Nhận xét nguồn ô nhiễm Đo giá trị BOD vùng hạ lưu nguồn thải Nhận xét kết Đo giá trị BOD nhiều địa điểm khác bên công ty xử lý nước thải Thảo luận công nghệ xử lý sử dụng Có thể thực phương án với phép đo thông số chất lượng nước khác( pH, DO, nito…) kiểm tra mối quan hệ BOD thơng số Thảo luận kết dựa kiến thức học  ... thải tự hoại làm giảm nồng độ BOD Ngoài ra, để thực đo BOD phụ thuộc vào điều kiện khác phòng thí nghiệm mơi trường tự nhiên Ví dụ, đo BOD thực bóng tối, trong môi trường tự nhiên phản ứng xảy... cần cố định DO mẫu? Nhiệt độ nồng độ DO xác định độ sâu khác hồ Độ sâu 10 T ( C) 24 22 4 DO 8.6 7.5 9.0 8.4 4.7 (mg/L) Tính tốn nồng độ DO bão hòa nhiệt độ % độ bão hòa độ sâu T, DO, DO bão hòa... theo mùa DO Từ nhiệt độ, tính tốn nồng độ DO bão hồ trình bày biểu đồ với DO đo So sánh DO bão hoà với DO đo nhận xét điều kiện nước Nếu có thiết bị lấy mẫu phù hợp, xác định nồng độ DO độ sâu