CHƯƠNG 1 : TỔNG QUAN NGHIÊN CỨU
2.3. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
2.3.4. Phương pháp xác định tốc độ sinh trưởng của vi tảo C.vulgaris
Chlorella vulgaris
Tốc độ sinh trưởng của tảo C. vulgaris được xác định theo cơng thức
µ= (lnNt - lnNo)/t
với Nt - mật độ tảo trong mỗi mẫu sau thời gian t ngày; No – mật độ tảo trong mẫu trong ngày đầu tiên; t là thời gian kết thúc thí nghiệm (Wang et al., 2009).
2.3.5. Phương pháp xác định các chỉ tiêu hĩa sinh trong nước thải
a. Phương pháp xác định NH4+ bằng phenat
Nguyên tắc: Phương pháp xác định ion amoni dựa trên sự tạo thành của hợp chất màu xanh da trời. Indophenol (OC6H4NC6H4OH) hình thành từ phenol và hypoclorit trong sự cĩ mặt của ion NH4+ và amoniac. Phản ứng của amoni với hypoclorit tạo thành monoclorua amin khi cĩ mặt phenol xúc tác bằng ion nitroprusit.
Hĩa chất:
+ Thuốc thử Phenat: Hịa tan 17,5g phenol C6H5OH và 0,2g natri nitroprusside Na2[Fe(CN4)5NO].2H2O vào 400ml nước cất, lắc đều. Sau đĩ, định mức vào bình định mức 500ml bằng nước cất. Dung dịch này nên đựng trong chai tối màu, bảo quản lạnh và tránh ánh sáng.
+ Dung dịch NaClO 5%: Hút 20ml dung dịch NaClO 25% cho vào bình định mức 100ml và định mức đến vạch bằng nước cất.
+ Dung dịch Citrat: Lấy 2,2g NaOH và 28g natri citrat (C6H5Na3O7.2H2O) và hịa tan trong 100ml nước cất.
27
+ Dung dịch oxy hĩa: Pha theo tỉ lệ 4:1 (4 citrat + 1 NaClO 5%). Các bước tiến hành:
- Dùng pipet hút 5ml mẫu cho vào ống nghiệm, dùng nước cất làm mẫu trắng.
- Thêm 4ml dung dịch oxy hĩa, sau đĩ thêm 0,25ml dung dịch thuốc thử phenat.
- Để mẫu lên màu ở ở nhiệt độ phịng (22-27°C) trong 90 phút, rồi đem đo ở bước sĩng 640 nm.
- Dựa vào đồ thị chuẩn tính nồng độ amoni trong mẫu.
b. Phương pháp xác định PO43- trong nước theo TCVN 6202:2008
Nguyên tắc: Amoni heptamolypdat và kali antimontartrat phản ứng với octo – phốtphat trong mơi trường axit tạo ra phức chất antimon phosphomolipdat. Phức chất này bị khử bởi axit acorbic tạo nên phức chất molipden màu xanh đậm. Cường độ màu tỷ lệ với nồng độ phốtphat trong mẫu. Đo độ hấp thu ở bước sĩng 880 nm.
Quy trình phân tích:
- Từ dung dịch làm việc cĩ nồng độ 10mg PO43-/l, pha các mẫu với dải nồng độ từ 0,1 - 2,0 mg/l trong ống nghiệm theo tỷ lệ dưới đây:
Ống Dung dịch chuẩn PO43- 2 mg/l; ml Nước cất (ml) Nồng độ PO43-; mgPO43-/l 0 0 10 0 1 0,5 9,5 0,1 2 1,5 8,5 0,3 3 2,5 7,5 0,5 4 4 6 0,8 5 5 5 1,0 6 6,5 3,5 1,3 7 7,5 2,5 1,5 8 9 1 1,8 9 10 0 2,0
28
- Thêm lần lượt vào các mẫu chuẩn trên 0,2 ml dung dịch ascorbic, cho tiếp 0,4 ml dung dịch molipdat trong axit, sau 10 – 30 phút đem đo ở bước sĩng 880nm trên máy UV theo hướng dẫn QTMT-TB- 02.
Đối với mẫu thực tế, lọc lấy 10 ml mẫu cho vào ống nghiệm, cho 0,2 ml dung dịch ascorbic, cho tiếp 0,4 ml dung dịch axit – molipdat, sau 10 – 30 phút đem đo ở bước sĩng 880nm trên máy UV JASCO V730 theo hướng dẫn QTMT-TB-02. Tiến hành tương tự đối với mẫu trắng song song với mẫu chuẩn và mẫu thực.
Tính tốn kết quả:
- Nồng độ phốtphat theo phốtpho được tính như sau: C (mgPO43--P/l) = a*k*31/95 Trong đĩ:
C: nồng độ của phốtphat tính theo phốtpho (mg/l)
a: là nồng độ mẫu thu được đường chuẩn tính theo phốtphat (mg/l)
k: hệ số pha lỗng (nếu cĩ)
c. Phương pháp xác định T-N (tổng nitơ) – LR
- Chuẩn bị hai lọ ống nghiệm TN Hydroxide LR, mở nắp hai ống nghiệm thêm vài mỗi lọ một gĩi bột TN Pesulfate Rgt.
- Thêm 2ml nước cất vào mẫu thứ nhất (mẫu trắng). - Thêm 2ml mẫu cần phân tích vào lọ thứ hai.
- Đĩng nắp, lắc nhẹ vài lần để trộn đều các thành phần trong mẫu tan (ít nhất 30s).
- Đun nĩng lọ trong buồng nhiệt 100℃ trong vịng 30 phút. Sau 30 phút, lấy lọ ra khỏi buồng nhiệt, để nguội ở nhiệt độ phịng.
- Bổ sung vào mỗi lọ một gĩi bột Vario TN Reagent A. Đĩng nắp lọ, lắc đều, chờ 3 phút để phản ứng xảy ra.
29
- Bổ sung vào mỗi lọ một gĩi bột Vario TN Reagent B. Đĩng nắp lọ, lắc đều, chờ 2 phút để phản ứng xảy ra.
- Chuyển 2ml dung dịch từ mỗi lọ sang hai lọ TN acid LR/HR (thuốc thử C). Đậy nắp lọ, lắc vài lần để trộn đều dung dịch.
- Đặt lọ mẫu trắng vào buồng mẫu đúng vị trí và đậy nắp, chỉnh ZERO, đợi 5 phút cho phản ứng diễn ra, sau thời gian trên quá trình so màu được tiến hành tự động.
- Đặt lọ mẫu cần phân tích lên buồng so màu, đậy nắp, nhấn phím TEST, kết quả được hiển thị trên màn hình.
d. Phương pháp xác định phốtpho tổng số
Nguyên tắc: Amonium molypdat và kali antimon tatrat phản ứng với PO43- trong mơi trường axit trung bình tạo thành axit phốtpho molipdic cĩ màu xanh đậm đo màu ở bước sĩng 880nm trên máy.
Xử lý mẫu:
- Lấy 10ml mẫu vào bình cĩ nút 100ml
- Thêm 5 ml K2S2O8 (4g K2S2O8/100ml nước), thêm 1ml H2SO4 (H2SO4: H2O =1:2). Đun ở 120oC trong 30 phút
- Sau đĩ chuyển tồn bộ mẫu đã đun vào trong bình định mức tới 50ml bằng nước cất.
- Lấy 5ml mẫu này cho vào ống nghiệm khoảng 25ml cĩ chia vạch, thêm 2,5ml dung dịch (NH4)6Mo6 vào ống và chuẩn về 20ml, thêm 0,5 ml axit ascobic (1,8g C6H8O6/25ml nước, sử dụng trong vịng 2 tuần)
- Định mức tới 25ml bằng nước cất.
- Làm mẫu trắng tương tự để đối chiếu lại kết quả. Cách tiến hành:
- Tiến hành lấy dung dịch chuẩn và lấy mẫu vào ống nghiệm định mức tới 20ml. Sau đĩ thêm 0,5 ml axit ascobic
- Thêm 2,5ml dung dịch (NH4)6Mo6 - Định mức tới 25ml
30
- Đem mẫu cần xác định và đường chuẩn điều nhiệt ở 30-40oC trong 10-20 phút
- Đo ở bước sĩng 710 nm
e. Phương pháp xác định BOD5 theo TCVN 6001-2:2008
Nguyên tắc: Để xác định BOD5 cần ủ mẫu ở nhiệt độ 20ºC trong 5 ngày trong tối, trong bình hồn tồn đầy và nút kín. Xác định DO trước và sau khi ủ. Từ đĩ tính ra lượng BOD5 tiêu tốn cho 1 lít mẫu, tức là BOD5 áp dụng đối với mẫu BOD5 < 7mg/l.
Các bước tiến hành:
Lấy mẫu tràn đầy 2 chai 300ml rồi đậy nút sao cho khơng cĩ bọt khí trong chai. Xác định DO của 1 chai, ủ chai cịn lại trong buồng ở 20oC. Sau 5 ngày xác định DO.
Tính tốn mẫu theo cơng thức: BOD5 (mg/l) = D1- D2
Trong đĩ: D1: DO (mg/l) của mẫu ở thời điểm ban đầu; D2: DO (mg/l) của mẫu sau 5 ngày ủ.
2.3.6. Phương pháp bố trí thí nghiệm
a. Thí nghiệm khảo sát khả năng kích thích sinh trưởng của chủng vi khuẩn A. brasilense Azo09 lên tảo C. vulgaris khi đồng cố định trong hạt alginate
Tiến hành đồng cố định chủng vi khuẩn A. brasilense Azo09 và vi tảo C. vulgaris trong hạt alginate. Vi khuẩn trước khi cố định được nuơi
trong mơi trường với các điều kiện được thiết lập. Sinh khối vi khuẩn trước khi cố định phải đạt mật độ ~109CFU/ml và vi tảo ~6.106 cell/ml.
Lơ đối chứng: vi tảo cố định một mình.
Lơ thí nghiệm: vi tảo đồng cố định với vi khuẩn trong hạt alginate. Tiến hành nuơi trong nước thải nuơi heo đã tiệt trùng trong thời gian 15 ngày và đếm mật độ vi tảo phát triển trong hạt alginate mỗi ngày trong thời gian 15 ngày.
31
b. Thí nghiệm khảo sát ảnh hưởng của các yếu tố: tỉ lệ N/P, pH và kích thước hạt alginate đến hiệu quả xử lý các hợp chất chứa nitơ và phốtpho trong nước thải nuơi heo đã tiệt trùng bằng hạt alginate đồng cố định vi khuẩn và vi tảo
Mẫu nước thải sau khi thu thập được từ trại nuơi heo Hịa Bắc, Hịa Vang và đưa về phịng thí nghiệm, để lắng lọc cặn sau đĩ hấp khử trùng ở nhiệt độ 1210C trong 15 phút rồi xác định các thơng số NH4+-N, PO43--P, TN và TP đầu vào.
Hình 2.2: Mơ hình xử lý nước thải được thiết lập tại nhà thực nghiệm
của khoa Sinh - mơi trường, Đại học Sư Phạm Đà Nẵng. Chia thành 2 lơ thí nghiệm:
Lơ TN1: Nước thải được xử lý bằng hạt alginate cố định vi tảo C.
vulgaris một mình.
Lơ TN2: Nước thải được xử lý bằng hạt alginate đồng cố định vi khuẩn A. brasilense Azo09 và vi tảo C. vulgaris.
Các lơ thí nghiệm xử lý nước thải trong điều kiện: ánh sáng 1000 lux, nhiệt độ 300C ± 2, chu kì sáng tối 16-8 và cĩ sục khí. Các thí
nghiệm được lặp lại 3 lần.
+ Thí nghiệm khảo sát ảnh hưởng của tỉ lệ N/P: Bố trí các tỉ lệ N/P lần lượt 10:1; 20:1; 30:1. Tỉ lệ N/P được điều chỉnh bằng cách cố
32
định hàm lượng P và thay đổi hàm lượng N theo tỉ lên tương ứng. Hàm lượng N được điều chỉnh bằng cách bổ sung NH4Cl.
+ Thí nghiệm khảo sát ảnh hưởng của pH: Thay đổi giá trị pH
của nước thải ban đầu lần lượt 5.5, 6, 6.5, 7, 7.5 và 8 và tiến hành khảo sát ảnh hưởng của nĩ đến hiệu quả xử lý các hợp chất chứa nitơ, phốtpho trong nước thải chăn nuơi đã tiệt trùng với hai lơ thí nghiệm khác nhau.
+ Thí nghiệm khảo sát ảnh hưởng của kích thước hạt: Tiến hành đồng cố định vi tảo và vi khuẩn trong các hạt alginate với các kích thước đường kính hạt lần lượt 2mm, 4mm, 6mm và đưa đi xử lý với 2 lơ thí nghiệm.
Ở các lần bố trí thí nghiệm tiến hành xác định các chỉ số NH4+-N, PO43--P sau mỗi 2 ngày trong thời gian 9 ngày; các chỉ số TN, TP đầu vào và đầu ra.
c. Thí nghiệm thử nghiệm hiệu quả xử lý các hợp chất chứa nitơ và phốtpho trong nước thải chăn nuơi khơng tiệt trùng bằng hạt alginate đồng cố định vi khuẩn và vi tảo
Nước thải được lấy từ các trang trại chăn nuơi heo sau khi được lọc cặn, để lắng sau 3-5 ngày, được đưa đi xác định các thơng số NH4+- N, PO43--P, TN, TP và BOD5 đầu vào.
Bố trí 2 lơ thí nghiệm xử lý nước thải:
Lơ TN1: Nước thải được xử lý bằng hạt alginate cố định vi tảo C.
vulgaris một mình.
Lơ TN2: Nước thải được xử lý bằng hạt alginate đồng cố định vi khuẩn A. brasilense Azo09 và vi tảo C. vulgaris.
Các điều kiện bố trí thí nghiệm tỉ lệ N/P, pH, kích thước hạt được sử dụng dựa vào kết quả các khảo sát trên.
Các lơ thí nghiệm xử lý nước thải trong điều kiện: ánh sáng 1000 lux, nhiệt độ 300C ± 2, chu kì sáng tối 16-8 và cĩ sục khí, xác định các giá trị BOD5, TN, TP, NH4+-N và PO43--P đầu ra sau 12 ngày xử lý.
33