CHƢƠNG 3 PHƢƠNG TIỆN VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
3.3. Phƣơng pháp thí nghiệm
3.3.3. Phƣơng pháp phân tích mẫu
3.3.3.1. pH
Rửa điện cực bằng nước cất, lau khô điện cực, dùng dung dịch chuẩn để chỉnh máy.
Rửa lại điện cực bằng nước cất, lau khô, đổ khoảng 50 ml mẫu ra cốc thủy tinh. Nhúng đầu điện cực vào nước thải, tiến hành đọc kết quả trên máy khi tín hiệu ổn định sau 30 giây.
3.3.3.2. Đạm N_NH4+
33 Tiến hành theo dõi hàm lượng ammonium trong tất cả các nghiệm thức mỗi ngày bằng máy đo đạm N_NH4+. Quy trình thực hiện đo đạm N_NH4+: Dựa vào phương pháp Indophenol Blue (Keeney Nelson, 1982) bằng cách đo hàm lượng N_NH4+
trong môi trường để đánh giá khả năng khử đạm của các chủng vi khuẩn theo nguyên tắc: NH4+ + Phenol Hypochloride ion (môi trƣờng kiề m) Indophenol (có màu xanh)
Cách đo: Sử dụng đạm chuẩn (1ppm) Bảng 5: Đƣờng chuẩn đo đạm N_NH4+ Đƣờng chuẩn 0 1 2 3 4 5 H2O 2,5 ml 2 ml 1,5 ml 1 ml 0,5 ml 0 ml Đạm chuẩn 0 ml 0,5 ml 1 ml 1,5 ml 2 ml 2,5 ml EDTA 0,5 ml Nitroprusside 1 ml Hypocloride 2 ml Tiến hành:
Dựng dãy đường chuẩn (gồm 6 ống nghiệm 20 ml): hút lần lượt 2,5; 2; 1,5; 1; 0,5; 0 ml nước cất cho vào 6 ống nghiệm được đánh số từ 0 đến 5. Cho lần lượt 0; 0,5; 1; 1,5; 2; 2, 5 ml dung dịch đạm chuẩn có hàm lượng 1 mg/l N-NH4+. Thêm lần lượt stock 1 là 0,5 ml, stock 2 là 1ml, stock 3 là 2 ml vào mỗi ống, trộn đều dung dịch trên máy Vortex. Ống đầu tiên là mẫu blank. Khi đó ta được đường chuẩn với hàm lượng các ống theo thứ tự tăng dần là 0-1-2-3-4-5 mg/l N_NH4+
.
Mẫu nước thải: Hút lần lượt 2 ml dung dịch mẫu nước thải đem đi ly tâm 10.000 (vịng/phút) trong vịng 5 phút. Sau đó rút 0,5 ml mẫu đã ly tâm cộng thêm 2 ml nước cất cho vào ống nghiệm. Thêm lần lượt stock 1 là 0,5 ml, stock 2 là 1 ml, stock 3 là 2 ml vào mỗi ống, trộn đều trên máy Vortex.
Để ổn định 15 – 20 phút ở nhiệt độ phòng. Tiến hành đo đạm trong mẫu. Đo đạm ở bước sóng 636 nm.
Dựa vào phương trình đường chuẩn: A = a*C + b
34 A là độ hấp thụ quang.
Dựa vào độ hấp thụ quang của mẫu cần phân tích để tính hàm lượng N_NH4+ có trong mẫu nước thải theo cơng thức: C = (A – b)/a.
Sử dụng phần mềm Excel 2007 để thiết lập phương trình đường chuẩn N_NH4+ tinh khiết.
3.3.3.3. Lân P2O5
Phương pháp này áp dụng theo: SMEWW 4500-P-2005
Cách đo: Sử dụng lân chuẩn (10 ppm) Bảng 6: Đƣờng chuẩn đo lân P2O5
Đƣờng chuẩn 0 1 2 3 4 5
H2O 8 ml
Lân chuẩn 0 ml 0,5 ml 1 ml 1,5 ml 2 ml 2,5 ml
Dung dịch B 4 ml
Tiến hành:
Dựng dãy đường chuẩn (gồm 6 ống nghiệm 20 ml): hút lần 8 ml nước cất cho vào 6 ống nghiệm được đánh số từ 0 đến 5. Cho lần lượt 0; 0,5; 1; 1,5; 2; 2, 5 ml dung dịch lân chuẩn có hàm lượng 10 mg/l P2O5. Thêm 4 ml dung dịch B vào mỗi ống, trộn đều dung dịch trên máy Vortex. Ống đầu tiên là mẫu blank. Khi đó ta được đường chuẩn với hàm lượng các ống theo thứ tự tăng dần là 0-1-2-3-4-5 mg/l P2O5.
Mẫu nước thải: Hút lần lượt 2 ml dung dịch mẫu nước thải đem đi ly tâm 10.000 (vịng/phút) trong vịng 5 phút. Sau đó rút 0,5 ml mẫu đã ly tâm cộng thêm 6 ml nước cất cho vào ống nghiệm. Thêm 4 ml dung dịch B vào mỗi ống, trộn đều trên máy Vortex.
Để ổn định 15 – 20 phút ở nhiệt độ phòng. Tiến hành đo Lân trong mẫu. Đo Lân ở bước sóng 880 nm.
35 Trong đó: C là hàm lượng lân của mẫu (mg/l)
A là độ hấp thụ quang.
Dựa vào độ hấp thụ quang của mẫu cần phân tích để tính hàm lượng P2O5 có trong mẫu nước thải theo công thức: C = (A – b)/a.
Sử dụng phần mềm Excel 2007 để thiết lập phương trình đường chuẩn P2O5 tinh khiết.
Chuyển đổi P2O5 thành PO43-: Hàm lượng PO43- = Hàm lượng P2O5*0,747
3.3.3.4. Xác định mật số tế bào vi khuẩn đạm và vi khuẩn tích lũy polyphosphate trong bùn hoạt tính
Xác định mật số vi khuẩn bằng phương pháp đếm sống nhỏ giọt.
Hình 9: Phƣơng pháp đếm sống nhỏ giọt mật số vi khuẩn
Pha loãng 101 dung dịch chứa bùn hoạt tính: chuyển 1 ml mẫu đựng trong eppendoft tiến hành vortex rồi cho vào ống nghiệm có sẵn 9 ml nước cất đã khử trùng.
Lắc đều các ống pha loãng, dùng pipet hút 10 µl mẫu ở ống nghiệm có độ pha lỗng muốn tiến hành xác định mật số nhỏ giọt vào môi trường đặc trong đĩa petri. Mỗi đĩa petri chia làm 3 phần đều nhau và nhỏ ở 3 độ pha loãng liên tiếp nhau.
Để các giọt mẫu khô dưới ngọn lửa đèn cồn trong tủ cấy. Đậy nắp và lật ngược đĩa lại.
Mang đĩa vào cất trong tủ ủ. Quan sát kết quả sau 24 giờ hoặc 48 giờ ủ ở 300C.
Đếm số khuẩn lạc trung bình ở mỗi độ pha lỗng. 1 ml
1/103 1/104 1/105
…1/10n
36
Số vi khuẩn trong 1 ml mẫu = số khuẩn lạc trung bình* độ pha lỗng * 102
3.3.3.5. Xác định trọng lƣợng của bùn lắng
Trọng lượng bùn lắng được xác định bằng cách: Sấy khô giấy lọc, đem cân trọng lượng. Cho cặn lắng của nước thải sau khi xử lý đi qua giấy lọc đã được sấy khô, lấy phần cặn với giấy lọc sấy khô lần hai. Sấy đến khi trọng lượng khơng đổi thì đem đi cân. Lấy trọng lượng cân được ở lần hai trừ đi trọng lượng cân ở lần thứ nhất sẽ được trọng lượng của bùn lắng.
3.3.3.6. Phƣơng pháp phân tích COD (Phương pháp đun kín)
Phương pháp này áp dụng theo: SMEWW 5220-C- 2005
a. Hóa chất
Dung dịch chuẩn K2CrO7 0,0167M: hòa tan 4,913 g K2CrO7 (sấy 1050C trong 2 giờ) trong 500 ml nước cất, thêm 167 ml H2SO4, khuấy tan để nguội đến nhiệt độ phòng, định mức thành 1000 ml.
Acid sulfuric reagent: Cân 5,5 g Ag2SO4 trong 1 kg H2SO4 đậm đặc (1 lít = 1,84 kg), để 1 – 2 ngày cho hịa tan hồn tồn Ag2SO4
Dung dịch ferrous ammonium sulfate (FAS) 0,1M: hòa tan 9,8 g
Fe(NH4)2(SO4)2.6H2O trong một ít nước cất, thêm vào 20 ml H2SO4 đậm đặc, làm lạnh và định mức thành 1000 ml.
Chỉ thị màu feroin: hòa tan 1,485 g 1-10 phenantroline monohydrate và 0,695 g FeSO4.7H2O trong nước cất và định mức thành 100 ml.
Bảng 7: Tỉ lệ thể tích mẫu và hóa chất dùng trong phân tích COD
Thể tích mẫu Dd KCr2O7 H2SO4 reagent Tổng thể tích
2,5 ml 1,5 ml 3,5 ml 7,5 ml
b. Thực hiện
Pha loãng mẫu: pha loãng 100 lần (1 ml mẫu + 99 ml nước cất)
Rửa sạch ống nghiệm có nút vặn kín với H2SO4 20% trước khi dùng. Cho thể tích mẫu và thể tích hóa chất dùng như bảng 7.
37
Cho mẫu vào ống nghiệm, thêm dung dịch K2CrO7 vào, cẩn thận cho từ từ H2SO4 reagent theo thành ống nghiệm. Đậy kín nút, lắc nhẹ và đặt lên máy COD ở 1500C/ 2 giờ. Để nguội đến nhiệt độ phòng, đổ vào erlen, tráng ống COD bằng nước cất và đổ vào erlen, sau đó nhỏ thêm vài giọt feroin và định phân bằng FAS 0,1N. Dứt điểm khi mẫu chuyển từ xanh lục sang nâu đỏ. Làm một mẫu thử không với nước cất (cũng bao gồm các hóa chất như mẫu thật nhưng thay mẫu bằng nước cất, ủ 1500
C/ 2 giờ). COD (mgO2/l) = xf ml V xMx B A ) ( 8000 ) ( Trong đó:
+ A: thể tích FAS dùng trong ống thử không, ml + B: thể tích FAS dùng trong ống thử thật, ml + f: hệ số pha loãng
+ M: nguyên chuẩn độ của FAS + V: thể tích mẫu đã dùng, ml
3.3.3.7. Phƣơng pháp xác định phospho tổng trong nƣớc thải
Phương pháp này áp dụng theo: SMEWW 4500-P-2005
Nguyên tắc :
Mẫu được vơ cơ hóa để chuyển các dạng photpho về orthophoyphat. Ammonium molybdate và kali antimon photphomolybdat sẽ phản ứng với orthophotphat để hình thành phức antimon photphomolybdat. Khử phức này bằng acid ascorbic tạo thành phức molybden màu xanh. Đo màu tại bước sóng 880nm.
Tiến hành :
Vơ cơ hóa mẫu : Dùng hỗn hợp acid sulfuric và acid nitric
Lấy chính xác 50 ml mẫu cho vào bình Kjeldahl. Thêm từ 1ml acid sulfuric (H2SO4) đậm đặc và 5 ml acid nitric (HNO3) đậm đặc. Đun trên bếp đặc trong tủ hút tới khi xuất hiện khói trắng và đun tiếp cho tới khi dung dịch trong và không màu.
38 Làm nguội và thêm từ từ 20 ml nước cất, thêm 1 giọt chỉ thị phenolphtalein, thêm từ từ NaOH 2N cho đến khi dung dịch có màu hồng nhạt. Chuyển mẫu và bình định mức 50 ml, định mức đến vạch ( lọc nếu dung dịch bị đục hoặc có cặn).
Phân tích mẫu
Lấy 10 ml mẫu, thêm 5 ml thuốc thử vào mẫu đã chuẩn bị, đo màu ở bước sóng 880 nm sau 10 phút. Tính kết quả từ đường chuẩn.
3.3.3.8. Phƣơng pháp xác định Nitơ tổng số trong nƣớc thải
Phương pháp này áp dụng theo: TCVN 5987-1995
Nguyên tắc
Chuyển các hợp chất nitơ trong mẫu thử thành amoni sunfat bằng cách vơ cơ hóa với axti sunfuric có chứa lượng lớn kali sunfat để tăng điểm sơi của hỗn hợp và có CuSO4 làm xúc tác.
Giải phóng amoni sunfat bằng cách thêm kiềm và chưng cất vào dung dịch axit boric/ chỉ thị
Tiến hành:
Lấy 100 ml mẫu nước thải cho vào Becher, đun trên bếp điện tới khi còn 20 ml, để nguội
Cho vào đó 0,15 mg K2SO4 và 0,05 mg CuSO4 hòa tan, sau đó cho vào 5 ml sulfuric acid đặc. Cho tất cả vào bình phá mẫu, đun phá mẫu đến khi nào mẫu chuyển sang trong đặc trưng.
Sau khi phá mẩu, cho tất cả hỗn hợp mẫu vào bình định mức, định mức tới 100ml bằng nước cất.
Bình cất đạm: cho vào 50 ml mẫu + 50 ml nước cất + 3 giọt tashiro dung dịch chuyển sang màu tím + 15 ml dd NaOH 40% dung dịch chuyển sang màu xanh lá mạ.
Bình hứng: Cho 20 ml dd sulfuric acid 0,1N + 3 giọt tashiro.
Lắp bình cất đạm và bình hứng vào Bộ chưng cất Kjedalh, cất trong khoảng 30 phút. Đem bình hứng đi chuẩn độ bằng dd NaOH 0,1N .
39
Chú ý: với phương pháp công phá Kjeldahl, kết quả hàm lượng đạm thu được gọi
là tổng đạm Kjeldahl (Total Kjeldahl Nitrogen - TKN). TKN bao gồm hàm lượng đạm hữu cơ và TAN có trong mẫu nước (TKN=N-Hữucơ + TAN). Trong trường hợp này nếu muốn tính được tổng đạm (TN) chúng ta phải xác định thêm hàm lượng đạm nitrite và nitrate.
TN = TKN + N-NO2-+ N-NO3
Nếu trước khi công phá mẫu chúng ta loại bỏ TAN bằng cách nâng pH của mẫu nước lên 9,5, khi đó NH4+ sẽ chuyển hoàn toàn thành NH3. Đun nhẹ mẫu, NH3 sẽ thốt ra khơng khí sau đó mới cơng phá mẫu. Trong trường hợp này kết quả hàm lượng đạm thu được chính là đạm hữu cơ (TKN = N-Hữu cơ).
- Lượng Nitơ trong nước thải tính bằng công thức: N (mg/l) = ) ( 1000 14 ) ( ml V x xMx B A Trong đó: + A : Thể tích chuẩn mẩu thật (ml) + B: Thể tích chuẩn mẩu trắng (ml) + B: Thể tích mẫu lấy phân tích (ml) + M: Nồng độ NaOH chuẩn (N)
3.3.3.9. Phƣơng pháp phân tích TSS
Áp dụng theo: SMEWW 2540D-2005 Thực hiện
- Giấy lọc chứa mẫu đem sấy ở 1000C/1 giờ, sau đó để vào máy hút ẩm trong 60 phút, đem cân được khối lượng A.
- Pha loãng mẫu 10 lần, hút 10 ml để lọc.
- Đem giấy lọc đi sấy ở 1000C/1 giờ; sau đó để vào máy hút ẩm trong 1 giờ, đem ra cân được khối lượng B.
40 TSS = xf ml V x B A ) ( 1000 ) ( Trong đó: TSS: Tổng hàm lượng cặn lơ lững (mg/l)
A: khối lượng ban đầu của giấy lọc (mg)
B: khối lượng của giấy lọc sau khi lọc (mg)
f: hệ số pha loãng
V: thể tích mẫu lấy (ml)
3.3.3.10. Phƣơng pháp xác định hàm lƣợng Nitrit và Nitrat trong nƣớc thải
Phương pháp này áp dụng theo TCVN 6178-1996&7767:2007
a. Nguyên tắc
Phản ứng của Nitrit trong mẫu thử với thuốc thử 4-aminobenzen sunfonamid với sự có mặt của acid octhophosphoric ở pH 1,9 để tạo thành muối diazo. Muối này sẽ phản ứng với N-(1-naphty)-1,2 diamonietandihydroclorua tạo thành một hợp chất màu hồng, đo độ hấp thu ở bước sóng 540 nm. Dựa vào đường chuẩn xác định hàm lượng Nitrit có trong mẫu.
Tổng hàm lượng Nitrat, Nitrit có trong mẫu sẽ được khử qua cột Cd để chuyển về Nitrit. Tiến hành xác định hàm lượng Nitrit như trên.
Hàm lượng Nitrat bằng hàm lượng tổng Nitrat và Nitrit trừ Nitrit nhân với hệ số chuyển đổi về Nitrat.
b. Hóa chất
Dụng dịch chuẩn NO2- 100 mg/L: Cân 0,4922 g NaNO2 loại tinh khiết phân tích đã sấy khơ ở 105oC thêm nước cất, lắc đều và định mức thành 1000 mL.
Dung dịch chuẩn NO2- 1 mg/L : Hút 10 mL dung dịch chuẩn (3.2.1.) cho vào bình định mức 1000 mL, thêm nước cất đến vạch.
Thuốc thử : Hòa tan 40,0 g 4-aminobenzen sunfonamid trong 100 mL axit phosphoric 15 mol/L trong erlen 1000 mL, thêm khoảng 500 mL nước cất. Thêm vào dung dịch này 2 g N-(1-napthyl)-1,2-diaminoetan dihidroclorua, chuyển toàn bộ dung dịch này vào bình định mức 1000 mL và thêm nước đến vạch. Dung dịch này được bảo quản trong chai thủy tinh sậm màu và ở nhiệt độ từ 5 – 10oC.
41 Acid phosphoric đậm đặc : 15 mol/L
Cột khử Cd: dài khoảng 150 mm, đường kính từ 5 – 7 mm
c. Tiến hành phân tích
Xác định NO2-
trong mẫu
Hút V(ml) mẫu cho vào bình định mức 50 ml, pha loãng mẫu đến 40 ml. Thêm 1 ml thuốc thử tạo màu. Lắc đều và định mức đến vạch bằng nước cất. Lắc đều và để yên khoảng 15 phút và đo quang tại bước sóng 540 nm.
Mẫu phải tiến hành song song với đường chuẩn và để lên màu cùng thời gian với đường chuẩn.
Xác định tổng Nitrat và Nitrit
Hút V(ml) sau khi đã xử lý cho qua cột khử Cd, ngâm dung dịch mẫu trong cột khoảng 5 phút. Sau đó tiến hành xả với tốc độ 1giọt/5giây, Rửa lại cột 3 lần mỗi lần với 5 ml nước cất. Dung dịch sau khi được khử qua cột thêm 1 ml thuốc thử tạo màu. Lắc đều và định mức đến vạch bằng nước cất. Lắc đều, để yên khoảng 15 phút và đo quang tại bước sóng 540 nm.
Mẫu phải tiến hành song song với đường chuẩn và để lên màu cùng thời gian với đường chuẩn.
Xác định Nitrat
Hàm lượng Nitrat bằng hàm lượng tổng Nitrat và Nitrit trừ Nitrit nhân với hệ số chuyển đổi về Nitrat.
d. Tính tốn kết quả
Hàm lượng Nitrit có trong mẫu được tính theo cơng thức sau:
f V V C L mg NO mau dm dc* * ) / ( 2 46 62 * ) ( ) / ( 2 2 3 mg L NO NO NO Trong đó : Cdc : Nồng độ SO42- tính từ đường chuẩn (mg/l) Vdm : Thể tích định mức (ml) Vmau : Thể tích mẫu (ml)
f : Hệ số pha lỗng (Nếu có)
42 Dùng phương pháp thống kê để so sánh sự khác biệt giá trị trung bình các chỉ tiêu của các nghiệm thức.
43
CHƢƠNG 4. KẾT QUẢ - THẢO LUẬN
Nhằm định hướng cho việc tiến hành thí nghiệm xử lý sinh học đối với nước rỉ rác từ bãi rác Tân Long, tiến hành xác định các chỉ tiêu hóa lý của mẫu nước rỉ rác đối với thí nghiệm này. Kết quả phân tích như sau:
Bảng 8: Đặc tính hóa lý của nƣớc rỉ rác ở bãi rác Tân Long
Chỉ tiêu Đơn vị Giá trị
pH 7,8* N_NH4+ mg/l 402* P_PO43- mg/l 12,6* COD mg/l 964** TSS mg/l 156** TKN mg/l 280,9** TP mg/l 30,67** N_NO2- mg/l 0,57** N_NO3- mg/l 0,89**
(Nguồn: * Phịng vi sinh vật đất – Viện NC&PT Cơng nghệ Sinh học, Trường Đại học Cần Thơ