Tải bản đầy đủ - 0 (trang)
Phần 2: NỘI DUNG.

Phần 2: NỘI DUNG.

Tải bản đầy đủ - 0trang

i



1.2.Nguồn gốc của DO:

Nguồn gốc chủ yếu của DO là sự hòa tan của oxygen từ mặt thống, 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 khơng 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,q 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 q trình oxy hóa,sinh hóa các chất hữa cơ sẽ

hoạt động yếu.Do đó quá trình khống hóa các chất hữa cơ xảy ra chậm chạp.Vì vậy

về mùa đơng q 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 nguồn

nước càng lớn thì khả năng hòa tan của oxygen càng kém và DO của nguồn nước càng

nhỏ lại và ngược lại nhiệt độ của nguồn nước càng thấp thì khả năng hòa tan của

oxygen càng tốt DO càng cao.



i



*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 khơng 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 khơng đủ cho q trình phân hủy hiếu khí thì oxy hòa tan

của nước nguồn cạn kiệt (DO=0).Lúc đó q 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 lơi kéo theo

các hạt cạn đã phân hủy, đồng thời các bọt khí vỡ tung và bay vào khí quyển.Chúng

làm ơ nhiễm cả nước và khơng khí xung quanh.

-Cần chú ý rằng q trình yếm khí xảy ra chậm hơn nhiều so với quá trình yếm khí .Bởi

vậy khi đưa cặn mới vào nguồn thì q 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 khơng thể sử dụng vào mục đích cấp nước, cá sẽ khơng 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.



i



* 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 .



i



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

*Một số yếu tố khác:

-Oxy trong khơng khí: để oxy hóa các chất hữa cơ,trong nguồn nước ln xảy ra q

trình bổ sung lượng oxy mới.Nguồn bổ sung là oxy khơng khí.Chúng hòa tan vào

nguồn nước qua mặt thống 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 thống trên bề mặt ao ni.Thống 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 thống của dòng chảy.



i



-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 ngun tố khơng thể thiếu đối với các lồi sinh vật nên lượng oxygen

hòa tan trong nước là một thơng số quan trọng để đánh giá sức khỏe của nguồn nước,

oxygen cần cho q trình hơ hấp của các lồi 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 khơng gây ra sự

ơ nhiễm, ngược lại quá trình phân hủy các chất hữu cơ khơng có sự tham gia của

oxygen còn gọi là q trình phân hủy yếm khí sẽ gây ra các khí như hydrosunfua,

amoniac, metan… gây ơ nhiễm cho khơng 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 ơ 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 giảm

mạnh. Nên khi lượng DO trong nước giảm đến 0 thì trong nước chỉ còn q trình phân

hủy yếm khí nước trở nên đen và có mùi khó chịu.

1.5.Ý nghĩa mơi 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 yếm

khí (anaerobic).



i



-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 q 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 sốt ơ nhiễm các dòng chảy, duy trì điều

kiện 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 cơng nghiệp và năng lượng.Thí nghiệm oxy hòa tan phục vụ

như phương tiện kiểm sốt.

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 hồn

thành cẩn thận tất cả khâu khi tiến hành định lượng. Phương pháp dựa trên cơ sở phản

ứng mà ở đó Mn hố trị 2 trong mơi trường kiềm (dung dịch được cho vào trong mẫu

nước trong cùng hỗn hợp với dung dịch KI) bị O2 trong mẫu nước ơxy hố đến hợp chất

Mn hoá trị 4, số đương lượng của hợp chất Mn hố 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



i



Số đương lượng của Mn hoá trị 4 được tạo thành ở dạng kết tủa màu vàng nâu bằng số

đương lượng ơxy hồ tan trong nước. Khi thêm axit H2SO4vào trong mẫu, hợp chất Mn

hố trị 4 hay nói khác đi là số đương lượng của O2 hồ 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 ơxy hồ

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 mơi 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+ tạo

thành MnO2. Khi đem mẫu về phòng thí nghiệm, thêm acid sulfuric hay phosphoric vào

mẫu, lúc này MnO2 sẽ oxy hóa I- thành I2.Chuẩn độ I2 tạo thành bằng Na2S2O3 với chỉ

thị hồ tinh bột. Tính ra lượng O2 có trong mẫu theo cơng thức:



i



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 lần

chuẩn 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 nước

khơng áp dụng với những mẫu nước có chất ơxy hố (vùng nước bị nhiễm bẩn

nước thải cơng nghiệp) có khả năng ơxy hố 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:



i



Đây là phương pháp được sử dụng rất phổ biến hiện nay. Máy đo DO được dùng để xác

định nồng độ oxy hòa tan ngay tại hiện trường. Điện cực của máy đo DO hoạt động theo

nguyên tắc: dòng điện xuất hiện trong điện cực tỷ lệ với lượng oxy hòa tan trong nước

khuếch tán qua màng điện cực, trong lúc đó lượng oxy khuếch tán qua màng lại tỷ lệ với

nồng độ của oxy hòa tan. Đo cường độ dòng điện xuất hiện này cho phép xác định được

DO.



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 phương

pháp chuẩn để xác định oxy hòa tan trong nước. Phương pháp này được dùng cho mọi

loại nước có nồng độ oxy hòa tan từ 0,2 mg/l đến gấp đơi nồng độ oxy bão hòa (khoảng

20 mg/l) khi khơng có các chất cản trở. Các chất hữu cơ dễ bị oxy hóa như tanin, axit

humic, 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 hơ hấp tích cực thường cần oxy. Khi có các chất như

vậy thì nên dùng phương pháp đầu đo điện hóa được quy định trong TCVN 7325:2004

(ISO 5814).



i



Nồng độ nitrit đến 15 mg/l không gây cản trở phép xác định vì chúng bị phân hủy khi

thêm natri azid. Nếu có huyền phù có khả năng cố định hoặc tiêu hao iod thì có thể dùng

phương 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 khơng có bọt khí. Lắc lộn chai khoảng 1 phút rồi để lắng trong ở nơi xác định nguồn

nhiệt và khơng 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 hố bằng oxi hồ tan trong nước hoặc Iot

trong mơi 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 kết

quả của phép xác định.

1.8.3. Nồng độ Fe (III) lớn hơn 1mg/l có ảnh hưởng đến phép xác định. Ảnh hưởng cản

trở 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%.



i



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.

*Chú thích:

- Dung dịch Natri hypoclorit nói trên được pha chế bằng cách thêm 30ml dung dịch Natri

hypoclorit 3% vào 200ml dung dịch Natri sunfat 25%. Bảo quản trong chai tối màu.

- Dung dịch Kali sunfoxianua pha chế bằng cách thêm 2g Kali sunfoxianua KCNS, vào

200ml dung dịch Natri sunfat 25%.

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 khơng khí để ngăn cản oxy khơng khí hòa

tan 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 lỗng thích hợp đẻ đảm bảo lượng oxy hòa tan pahir tồn tại trong

suốt q trình thí nghiệm. Phân tích BOD áp dụng quá trình sinh học nên phải khống chế

điều kiện mơi 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



Tài liệu bạn tìm kiếm đã sẵn sàng tải về

Phần 2: NỘI DUNG.

Tải bản đầy đủ ngay(0 tr)

×