4.2.1 Mẫu
Mẫu nước thải được lấy từ Cơng ty CP Bia Sài Gịn – Miền Trung, khu cơng nghiệp Phú Tài, tỉnh Bình Định. Lúc 15h ngày 27/5/2010.
Mẫu chế phẩm sinh học Emic và Gem – P1 được mua về với dạng bột mịn, đươc bao bì và bảo quản tốt.
4.2.1.1 Dụng cụChai DO Chai DO Ong đong Buret Pipet Erlen Ong nghiệm cĩ nút vặn Tủ sấy 1500C Bếp đun Bình định mức Bình và bầu Kjeldahl Hệ thống chưng cất Kjeldahl 4.2.1.2 Hĩa chất Dung dịch MnSO4.
Dung dịch Iodide-azide kiềm. Dung dịch H2SO4 đậm đặc. Dung dịch chuẩn K2Cr2O7. Dung dịch Na2S2O3
Dung dịch H2SO4 reagent. Chỉ thi màu feroin.
Dung dịch ferrous ammonium sulfate (FAS) 0,1M.
4.2.2 Phương pháp 4.2.2.1 Xác định DO
a. Ý nghĩa mơi trường
DO là lượng oxy hịa tan trong nước. Sự cĩ mặt của oxy trong nước rất quan trọng vì nĩ đảm bảo sự sống của các vi sinh vật trong nước. Đồng thời, oxy để oxy hĩa các hợp chất hữu cơ trong nước hoặc khử hĩacác tác nhân. DO cũng là cơ sở kiểm tra BOD nhằm đánh giá mức độ ơ nhiễm của nước thải.
b. Nguyên tắc
Chỉ số DO bình thường đảm bảo sự sống cho các vi sinh vật trong nước thải. Nếu giá trị DO thấp hơn thì nước bị ơ nhiễm. Nhiệt độ càng tăng thì lượng DO càng giảm và nĩ bằng 0 khi ở 1000C.
Xác định DO bằng phương pháp Iot của Winker. Kiểm tra cĩ oxy hịa tan hay khơng dựa vào phản ứng:
Mn 2+ + 2OH- = Mn(OH)2 (màu trắng, chứng tỏ khơng cĩ DO) Mn 2+ + 2OH- + ½ O2 = MnO2 (màu nâu đen, chứng tỏ cĩ DO) Gạn lấy kết tủa MnO2, hịa tan trong acid H2SO4:
MnO2 + 4H+ + 2I- = Mn 2+ + 2H2O + I2. Chuẩn độ Iot bằng Na2S2O3:
I2 + Na2S2O3 = Na2S4O6 + 2NaI (khơng màu)
c. Cách tiến hành
Lấy mẫu vào chai DO 300ml, đậy nút đổ bỏ phần trên ra. Khơng được để bọt khí bám quanh thành chai.
Mở nút, lần lượt thêm 2ml dung dịch MnSO4, 2ml Idour-Azur kiềm . Đậy nút, đảo chai ít nhất 20giây cho kết tủa lắng yên khoảng 2/3 chai.
Đợi kết tủa lắng yên, mở nút cẩn thận cho 2ml dung dịch H2SO4 đậm đặc. Đĩng nút đảo mạnh chai.
Khi kết tủa đĩ tan hồn tồn, dựng ống đong 100ml rĩt bỏ 97ml dung dịch. Định phân lượng cịn lại bằng dung dịch Na2S2O3 đến khi cĩ màu vàng nhạt rồi thêm 5 giọt chỉ thị hồ tinh bột. Tiếp tục định phân cho đến khi dung dịch mất màu xanh.
1ml Na2S2O3 0,025N = 1ml O2/l
4.2.2.2 Xác định COD a. Ý nghĩa mơi trường
COD là nhu cầu oxy cần thiết để oxy hĩa các chất hữu cơ trong điều kiện oxy mạnh và nhiệt độ cao thành CO2 và H2O.
COD là một trong những chỉ tiêu quan trọng để đánh giá chất lượng nước thải. Chất hữu cơ trong nước thải bị oxy hĩa càng nhiều thì lượng oxy cần thiết để oxy hĩa càng lớn.
b. Nguyên tắc
Lượng oxy tương đương với hàm lượng chất hữu cơ cĩ thể bị oxy hĩa, và được xác định bằng cách sử dụng một tác nhân oxy hĩa mạnh trong mơi trường acid:
Chất hữu cơ + Cr2O72- + H+ CO2 + H2O + 2Cr 3+
Lượng Cr2O72- được chuẩn độ bằng Fe(NH4)2(SO4)2 (dung dịch FAS 0,1M), dùng dung dịch feroin làm chất chỉ thị cho điểm kết thúc của quá trình chuẩn độ (chuyển màu từ màu xanh lam sang đỏ nhạt).
c. Cách tiến hành
Cho 2,5ml mẫu nước thải vào ống nghiệm, thêm 1,5ml dung dịch K2Cr2O7 0,0167M vào, cẩn thận cho thêm 3,5ml H2SO4 reagent vào bằng cách cho acid chảy dọc từ từ theo thành bên trong ống nghiệm.
Đậy nắp vặn ngay, đặt ống nghiệm vào rổ inox và cho vào tủ sấy (sấy ở 1500C trong 2 giờ). Để nguội đến nhiệt độ phịng, đổ vào erlen, tráng ống COD bằng nước cất và đổ vào erlen sau đĩ thêm 1 - 2 giọt chỉ thị feroin và chuẩn độ bằng FAS 0,1M. Dứt điểm khi mẫu chuyển từ xanh lam sang đỏ nhạt.
COD = (A – B) ˣ M ˣ 8000/Vmẫu (mg/l) Trong đĩ:
A: thể tích FAS dùng cho ống thử khơng B: thể tích FAS dùng cho mẫu thử thật M: nguyên chuẩn độ của FAS (M = 0,1)
4.2.2.3 Xác định BOD a. Ý nghĩa mơi trường
BOD là lượng oxy cần thiết để vi sinh vật oxy hĩa các chất hữu cơ cĩ khả năng phân hủy sinh học trong điều kiện hiếu khí.
b. Nguyên tắc
Sử dụng chai DO cĩ thể tích 300ml. Đo hàm lượng DO ban đầu và sau 5 ngày ủ ở 200C. Lượng oxy chênh lệch do vi sinh vật sử dụng chính là BOD.
c. Cách tiến hành
Chiết nước đã pha lỗng vào 2 chai. Cho mẫu vào mỗi chai bằng cách nhúng pipet xuống đáy chai thả từ từ mẫu vào chai cho đến khi đạt thể tích cần sử dụng, lấy nhanh pipet ra khỏi chai và đậy nhanh nút lại (khơng được cĩ bọt khí).
Một chai đậy kín ủ 5 ngày (DO5). Chai ủ trong tủ 200C đậy kỹ, niêm bằng nước mỏng trên chỗ loe miệng chai (khơng để nước cạn).
BOD = (DO0 – DO5) x f (mg/l)
Trong đĩ: DO0: oxy hịa tan đo được ngày đầu tiên DO5: oxy hịa tan đo được sau 5 ngày
f: hệ số pha lỗng
4.2.2.4 Xác định Phosphate a. Ý nghĩa mơi trường
Chỉ tiêu phosphate được ứng dụng trong việc kiểm sốt mức độ ơ nhiễm của dịng nước. Việc xác định phosphate rất cần thiết trong vận hành các trạm xử lý nước thải, vì lượng phosphate cĩ thể coi như là một lượng chất dinh dưỡng trong xử lý nước thải.
b. Nguyên tắc
Trong mơi trường acid các dạng phosphate được chuyển về dạng orthophosphate và sẽ phản ứng với ammonium molybdate để phĩng thích acid molybdophosphoric, sau đĩ acid này sẽ bị khử bởi SnCl2 cho molybdenum màu xanh dương.
PO43- + 12 (NH4)2MoO3 + 24H+ → (NH4)3PO4. 12MoO3 + 21NH4+ + 12H2O (NH4)3PO4. 12MoO3 + Sn2+ → Molybdenum (xanh dương) + Sn4+
c. Cách tiến hành
Lấy 50ml nước thải đã dược pha lỗng thể tích thích hợp. Cho vào 1 giọt chất chỉ thị phenolphthalein. Nếu mẫu cĩ màu thêm vào từ từ dung dịch sulfuric acid đến khi mất màu. Sau đĩ thêm 1ml dung dịch sulfuric acid và 0,5 g K2S2O8.
Đun khoảng 30 đến 40 phút hoặc thể tích cịn khoảng 10ml. Để nguội thêm vào 1 giọt chỉ thị phenolphthalein và trung hịa đến màu hồng nhạt bằng dung dịch NaOH 1N. Cho vào bình định mức định thể tích lại thành 50ml bằng nước cất.
Ong chuẩn: Lấy 50ml mẫu, thêm 1 giọt chất chỉ thị phenolphthalein. Nếu mẫu chuyển sang màu hồng, thêm từ từ dung dich acid mạnh để mấy màu.
Thêm vào 2ml molybdate và 5 giọt tin chloride (SnCl2)và lắc đều. Để yên 10 phút rồi đem đo độ hấp thụ bằng máy quang phổ kế ở bước sĩng 690 nm.
4.2.2.5 Xác định Nito Kjeldahl ( N hữu cơ, NH3, NH2)
a. Ý nghĩa mơi trường
Hợp chất chứa N cĩ trong nước thải thường là các hợp chất protein và các sản phẩm phân hủy: amon, nitrat, nitrit. Trong nước rất cần cĩ 1 lượng nito thích hợp, đặc biệt là trong nước thải, mối quan hệ giữa BOD5 với N và P cĩ ảnh hưởng đến sự hình thành khả năng oxi hĩa của bùn hoạt tính.
b. Nguyên tắc
Thơng thường phân tích (N – NH3) theo phương pháp Kjeldahl
c. Cách tiến hành
Đun 100ml nước thải cho đến khi cịn 20ml, cho vào 5ml H2SO4 đậm đặc. Chuyển vào bình phá mẫu cho thêm vaị 0,2 g (K2SO4 : CuSO4 = 3 : 1 ). Cho vào bếp cách đun (600 – 800) cho đến khi trong suốt (phải đậy miệng bình bằng phễu)
Chuyển vào bình định mức bằng nước cất đến 100ml.
Lấy 50ml mẫu sau khi định mức + 50ml nước cất + 3 giọt Tashiro (dung dịch màu tím hồng) + khoảng 20ml NaOH 40% (cho đến khi dung dịch cĩ màu xanh lá mạ). Cho vào bình trên máy Kjeldahl.
Lấy Erlen chứa 20ml H2SO4 0,1 N + 3 giọt Tashiro. Cho vào bình bên dưới máy Kjeldahl.
Bật van nước (nằm ngang), chỉnh t0 = 2,5. Sau 15 phút dùng giấy quỳ thấm nước đưa vào ống thử khí N. Nếu giấy quỳ đổi màu thì đun tiếp. Nếu giấy quỳ khơng đổi màu thì lấy dung dịch ở dưới đem chuẩn độ bằng NaOH 0,1N đến khi xuất hiện màu xanh lá mạ. Ghi nhận kết quả V chuẩn độ.
Nkđ = [ 1,42 x ( VH2SO4đ – VNaOHcđ) x Vmẫu ] x 1/ 100 x 1000 x
4.3. Bố trí thí nghiệm
Hình 4.1 Quy trình bố trí thí nghiệm
Mẫu nước thải lấy từ nhà máy bia sẽ được đem về phịng thí nghiệm, tiến hành đo các thơng số đầu vào cho nước thải: COD, BOD, N, P. Điều chỉnh giá trị COD và pH về mức cĩ thể áp dụng phương pháp xử lý sinh học với các chế phẩm. (COD từ 400 đến 600 mg/lít, pH từ 6 – 7 và BOD/ COD từ 0,5 – 0,7).
Theo hướng dẫn sử dụng của chế phẩm Emic: cấy mới là 40mg/1m3 bể. Vì xử lý ở quy mơ phịng thí nghiệm nên chỉ xử lý 100ml nước thải. Do đĩ, cần 0,004g chế phẩm Emic cho 100ml nước thải.
Theo hướng dẫn sử dụng của chế phẩm Gem – P1: bổ sung Gem – P1 vào bể kỵ khí, hiếu khí của hệ thống xử lý nước thải theo tỷ lệ 1kg/ 5 – 10 m3 bể. Vì xử lý ở SVTT: Lương Thị Thắm
Mẫu nước thải
Xác định các thơng số đầu vào (COD, BOD, N, P,…)
Bổ sung N, P Khơng bổ sung N, P
Gem – P1 Emic Gem – P1
Xác định các thơng số vào thời điểm sau 24h, 48h và 72h Lắc 120 vịng/ phút Lắc 120 vịng/ phút
Điều chỉnh pH, COD
quy mơ phịng thí nghiệm nên chỉ xử lý 100ml nước thải. Do đĩ, cần 0,01g chế phẩm Gem – P1 cho 100ml nước thải.
Để cĩ thể xử lý bằng phương pháp sinh học, bên cạnh giá trị COD trong giới hạn cho phép, tỷ lệ BOD, N và P cũng phải đạt yêu cầu BOD:N:P = 100:5:1. Tuy nhiên, cả hai chế phẩm đều khơng cĩ yêu cầu của nhà sản xuất về việc điều chỉnh tỷ lệ này. Vì vậy, chúng tơi thực hiện việc bổ sung chế phẩm thử nghiệm trên hai mẫu nước thải:
Mẫu 1: nước thải chỉ điều chỉnh giá trị pH và COD
Mẫu 2: nước thải điều chỉnh giá trị pH, COD và tỷ lệ BOD:N:P.
Ở thí nghiệm với mẫu 2, sử dụng N bổ sung từ hợp chất NH4NO3 v P từ hợp chất K2HPO4. Mỗi thí nghiệm được lặp lại hai lần và đo các thơng số COD, BOD vào thời điểm sau 24h, 48h và 72h.
CHƯƠNG 5: KẾT QUẢ VÀ NHẬN XÉT
5.1 Kết quả xác định các thơng số đầu vào
Nước thải nhà máy bia cĩ nồng độ COD khá cao nên ở 3 nồng độ pha lỗng 10, 20 và 30 lần, chúng tơi khơng xác định được giá trị COD. Ở nồng độ pha lỗng
50 lần và 70 lần, giá trị COD trung bình là 8000 mg/l nước thải. Kết quả này cao hơn gấp 80 lần tiêu chuẩn xả thải loại B
Để xử lý sinh học, gi trị BOD phải gấp khoảng 0.5 – 0.7 lần gi trị COD của nước thải đầu vào. Với kết quả COD là 8000 mg/l nước thải, nồng độ pha long của mẫu để đạt được tỷ lệ BOD/COD = 0.61. Thể tích nước thải dùng là 100ml trong 50ml dung dịch pha lỗng. Kết quả BOD đo được là 4800 mg/l nước thải, tỷ lệ BOD/COD là 0.61.
Từ đường chuẩn và giá trị độ hấp thụ của mẫu, chúng tơi tính được nồng độ P tổng là 3,5 mg/l.Kết quả này là khơng cao và nằm trong giới hạn cho phép các thơng số ơ nhiễm trong nước thải cơng nghiệp loại B (QCVN 24: 2009/BTNMT)
Hàm lượng N tổng số là 36 mg/l cao hơn giới hạn cho phép các thơng số ơ nhiễm trong nước thải cơng nghiệp loại B (QCVN 24: 2009/BTNMT).
Bảng 5.1 Kết quả xác định các thơng số đầu vào của nước thải nhà máy bia
Chỉ tiu Đơn vị Kết quả QCVN 24:
2009/BTNMT pH - 10,52 5.5 – 9.0 COD mg/l 8000 50 - 100 BOD mg/l 4800 30 - 50 Ntổng mg/l 36 15 - 30 Ptổng mg/l 3,5 4 - 6
Như vậy, để xử lý bằng chế phẩm sinh học, chúng tối tiến hành pha lỗng mẫu 30 lần, điều chỉnh pH về 6.5 – 7.0 bằng dung dịch acid HCl. Vì pH khá cao.
Ở thí nghiệm với mẫu 2, để cĩ tỷ lệ BOD:N:P là 100:5:1, chúng tơi bổ sung thêm 23,3mg K2HPO4 và 71,14mg NH4NO3 trong 1 lít nước thải.
5.2 Kết quả thí nghiệm mẫu nước thải khơng bổ sung N, P
Bảng 5.2 Kết quả thí nghiệm mẫu nước thải khơng bổ sung N và P
Thời gian Mẫu nước thải Hàm lượng
COD (mg/l)
Hiệu quả xử lý (%)
COD đầu vào (mg/l)
Sau 24h Đối chứngBổ sung Emic 267256 275
Bổ sung Gem-P1 216
Sau 48h Đối chứng 261 275
Bổ sung Emic 240
Bổ sung Gem-P1 251
Sau 72h Đối chứngBổ sung Emic 251224 18,68,7 275
Bổ sung Gem-P1 240 12,7
Đối chứng Cĩ Emic Cĩ Gem-P1
COD là nhu cầu oxy cần thiết để oxy hĩa các chất hữu cơ trong điều kiện hiếu khí. Giá trị COD càng thấp chứng tỏ lượng chất hữu cơ trong nước thải càng thấp, nghĩa là hiệu quả xử lý càng cao.
Kết quả cho thấy ở mẫu đối chứng (cùng điều kiện thí nghiệm nhưng khơng bổ sung chế phẩm) giá trị COD giảm từ 275 mg/l đầu vào cịn 267 mg/l sau 24h và 251mg/l sau 72h. Điều này chứng tỏ vi sinh vật cĩ sẵn trong mẫu nước thải ban đâu
đã thích nghi và xử lý được một phần chất hữu cơ. Tuy nhiên,q uá trình tự làm sạch này cần thời gian lâu và hiệu quả phân hủy các chất khơng cao (8,7%).
Các mẩu xử lý với chế phẩm Emic cho thấy cĩ sự giảm dần giá trị COD sau các khoảng thời gian. Giá trị COD là 224mg/l sau 72h xử lý, hiệu quả xử lý đạt 18,6 %. So với mẫu đối chứng thì chế phẩm EMIC mang lại hiệu quả xử lý khơng cao hơn bao nhiêu. Các mẩu xử lý với chế phẩm Gem-P1 lại cĩ giá trị COD tăng sau 48h xử lý, sau đĩ, giá trị COD mới giảm dần và đạt 240 mg/l sau 72h xử lý. Như vậy, theo chúng tơi, cĩ thể vi sinh vật trong chế phẩm Gem-P1 cần một khoảng thời gian thích nghi với mẫu nước thải thí nghiệm lâu hơn.
Tuy nhiên, khi so sánh với chỉ tiêu nước thải đầu ra theo QCVN 24: 2009/BTNMT, nước thải sau 72 h xử lý vẫn cĩ giá trị COD cao hơn nhiều so với tiêu chuẩn xả thải loại B là COD ít hơn 100 mg/l.
5.3. Kết quả thí nghiệm mẫu nước thải cĩ bổ sung N, P
Bảng 5.3 Kết quả thí nghiệm mẫu nước thải cĩ bổ sung N và P.
Thời gian Mẫu nước thải Hàm lượng
COD (mg/l)
Hiệu quả xử lý (%)
COD đầu vào (mg/l)
Sau 24h Bổ sung EmicĐối chứng 261213 280
Bổ sung Gem-P1 189
Sau 48h Bổ sung EmicĐối chứng 251195 280
Bổ sung Gem-P1 154
Sau 72h Bổ sung EmicĐối chứng 229157 18,243,9 280
Bổ sung Gem-P1 106 62,1
Đối chứng Cĩ Emic Cĩ Gem-P1
Đối với thí nghiệm bổ sung N, P, cả mẫu đối chứng và mẫu cĩ chế phẩm, giá trị COD đều giảm dần theo thời gian. Cụ thể, sau 72h, mẫu đối chứng cĩ COD là 229 mg/l, hiệu quả xử lý đạt 18,2%, mẫu bổ sung EMIC cĩ giá trị COD là 157 mg/l, hiệu quả xử lý đạt 43,9% , mẫu bổ sung GEM-P1 cĩ COD là 106 mg/l, hiệu quả xử lý đạt 62,1% so với COD đầu vào là 480 mg/l.
So với thí nghiệm khơng bổ sung N, P, giá trị COD đạt được thấp hơn, nghĩa là hiệu quả xử lý cao hơn, chứng tỏ việc cân bằng tỷ lệ BOD, N, P đã giúp các vi sinh vật cĩ khả năng thích nghi với nước thải tốt hơn.
So với mẫu đối chứng, hiệu quả xử lý của cả hai chế phẩm này đều cao hơn và ở mẫu cĩ Gem-P1, giá trị COD khơng cao hơn nhiều so với quy chuẩn xả thải loại B. Như vậy, khi so với thí nghiệm khơng bổ sung N, P, chế phẩm Gem-P1 lại cho hiệu quả cao hơn chế phẩm EMIC, và đạt hiệu quả cao nhất trong tất cả thí nghiệm xử lý.
Như vậy, kết quả thí nghiệm cho thấy các chế phẩm vi sinh này vẫn chưa đạt yêu cầu khi xử lý đối với nước thải nhà máy bia. Theo chúng tơi, cĩ thể cĩ nhiều