Khảo sát đánh giá khả năng xử lý các chất ô nhiễm trong nước sông kim ngưu của một số phương pháp truyền thống và đề xuất giải pháp xử lý phù hợp

Riêng đối với các quốc gia đang trong quá trình phát triển kinh tế - xã hội, công nghiệp hóa, hiện đại hóa như Việt Nam, với trình độ khoa học công nghệ chưa cao, hệ thống cống rãnh thoá

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN

Tôi xin chân thành cảm ơn PGS TS Trần Hồng Côn đã cho tôi nhiều ý kiến quý báu trong thời gian làm thực nghiệm vừa qua

Tôi xin chân thành cảm ơn các thầy cô trong khoa Hóa, đặc biệt là trong bộ môn Hóa Môi Trường đã tạo điều kiện cho tôi trong suốt quá trình học tập và nghiên cứu Tôi xin gửi lời cảm ơn tới các anh chị và bạn bè trong phòng phân tích Hóa Môi Trường, đặc biệt là các bạn Trần Phương Nhật Thủy – University of science and technology of Ha Noi – Undergraduate School đã giúp đỡ tôi rất nhiều trong suốt thời gian vừa qua

Cuối cùng, xin cảm ơn gia đình, bạn bè đã luôn động viên, giúp đỡ tôi trong thời gian học tập và nghiên cứu

Hà Nội, ngày 10 tháng 08 năm 2015

Học viên

Lê Thị Bích Phương

MỤC LỤC

MỞ ĐẦU 1

CHƯƠNG 1- TỔNG QUAN 3

1.1 Vai trò quan trọng của nước trong đời sống 3

1.2 Giới thiệu về sông Kim Ngưu 4

1.2.1 Lịch sử sông Kim Ngưu 4

1.2.2 Điều kiện khí tượng, thủy văn lưu vực sông Kim Ngưu 5

1.2.3 Hiện trạng ô nhiễm sông Kim Ngưu 5

1.3 Một số phương pháp thông dụng xử lý nước thải sinh hoạt 8

1.3.1 Keo tụ hóa học 8

1.3.2 Xử lý bằng phương pháp sinh học 13

CHƯƠNG 2: THỰC NGHIỆM 16

2.1 Mục tiêu, nội dung nghiên cứu 16

2.1.1 Mục tiêu nghiên cứu 16

2.1.2 Nội dung nghiên cứu 16

2.2 Hóa chất, dụng cụ và thiết bị 16

2.2.1 Hóa chất 16

2.2.2 Dụng cụ 17

2.2.3 Thiết bị 17

2.3 Phương pháp xác định một số chỉ tiêu của nước thải 17

2.3.1 Xác định TSS 17

2.3.2 Xác định chỉ số COD bằng phương pháp bicromat 17

2.3.3 Xác định nồng độ Amoni trong nước thải bằng phương pháp Nessler 19

2.3.4 Xác định Nitrat bằng phương pháp Brucine 21

2.3.5 Xác định hàm lượng Nitrit trong nước thải 23

2.3.6 Xác định Photphat bằng phương pháp so màu vanađat 25

2.3.7 Xác định Coliform bằng phương pháp đếm khuẩn lạc 27

2.4 Lấy mẫu và bảo quản mẫu 30

2.5 Xử lý nước thải bằng phương pháp keo tụ hóa học 30

2.5.1 Keo tụ bằng phèn nhôm 30

2.5.2 Keo tụ bằng PAC 31

2.6 Xử lý nước sông Kim Ngưu bằng phương pháp bùn hoạt tính hiếu khí 31

2.6.1 Chuẩn bị sinh khối 31

2.6.2 Xử lý sinh học hiếu khí 32

CHƯƠNG 3 - KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 33

3.1 Một số chỉ tiêu nước sông Kim Ngưu 33

3.2 Xử lý nước sông Kim Ngưu bằng phèn nhôm và PAC 35

3.2.1 Hiệu suất xử lý TSS, độ đục của phèn nhôm và PAC 36

3.2.2 Hiệu suất xử lý COD của phèn nhôm và PAC 38

3.2.3 Hiệu suất xử lý Amoni của phèn nhôm và PAC 39

3.2.4 Hiệu suất xử lý Nitrit của phèn nhôm và PAC 40

3.2.5 Hiệu suất xử lý Nitrat của phèn nhôm và PAC 40

3.2.6 Hiệu suất xử lý Photphat của phèn nhôm và PAC 41

3.2.7 Hiệu suất xử lý Coliform của phèn nhôm và PAC 42

3.3 Tốc độ lắng bùn trong xử lý nước sông Kim Ngưu bằng phèn nhôm và PAC 43

3.4 Tối ưu hóa nồng độ phèn nhôm và PAC trong xử lý nước sông Kim Ngưu 46

3.5 Xử lý nước sông Kim Ngưu bằng phương pháp vi sinh hiếu khí 47

3.5.1 Hiệu suất loại bỏ COD bằng phương pháp vi sinh hiếu khí 48

3.5.2 Hiệu suất loại bỏ amoni bằng phương pháp vi sinh hiếu khí 49

3.6 Thảo luận 49

3.7 Đề xuất quy trình công nghệ xử lý nước sông Kim Ngưu 53

KẾT LUẬN 55

TÀI LIỆU THAM KHẢO 57

PHỤ LỤC 59

DANH MỤC BẢNG

Bảng 1.1 Các hóa chất vô cơ được sử dụng phổ biến nhất trong các quá trình keo

tụ và kết tủa trong xử lý nước thải……… 10

Bảng 2.1 Kết quả đo Abs xây dựng đường chuẩn COD ……… 19

Bảng 2.2 Cách pha dung dịch chuẩn NH4+ nồng độ từ 0 – 5mg/L………20

Bảng 2.3 Kết quả đo Abs xây dựng đường chuẩn amoni ……….21

Bảng 2.4 Cách pha dung dịch chuẩn NO3- nồng độ từ 0 – 2mg/L……….22

Bảng 2.5 Kết quả đo Abs xây dựng đường chuẩn nitrat ……… 23

Bảng 2.6 Cách pha dung dịch chuẩn NO2- nồng độ từ 0-1mg/L 24

Bảng 2 7 Kết quả đo Abs xây dựng đường chuẩn nitrit 25

Bảng 2 8 Cách pha dung dịch chuẩn photphat nồng độ từ 0-18mg/L 26

Bảng 2 9 Kết quả đo Abs xây dựng đường chuẩn photphat 27

Bảng 2 10 Thành phần các chất trong môi trường nuôi cấy Endo 28

Bảng 3 1 Kết quả phân tích một số chỉ tiêu nước sông Kim Ngưu 34

Bảng 3 2 Hiệu suất xử lý TSS của phèn nhôm và PAC 36

Bảng 3 3 Hiệu suất xử lý độ đục của phèn nhôm và PAC 37

Bảng 3 4 Hiệu suất xử lý COD của phèn nhôm và PAC 38

Bảng 3 5 Hiệu suất xử lý Amoni bằng phèn nhôm và PAC 39

Bảng 3 11 Hiệu suất xử lý nitrit bằng phèn nhôm và PAC 40

Bảng 3 12 Hiệu suất xử lý Nitrat của phèn nhôm và PAC 40

Bảng 3 13 Hiệu suất xử lý photphat của phèn nhôm và PAC 41

Bảng 3 14 Hiệu suất xử lý Coliformcủa phèn nhôm và PAC 42

Bảng 3 15 pH của nước sau khi xử lý keo tụ bằng phèn nhôm và PAC 51

DANH MỤC HÌNH

Hình 1.1 Nước thải được xả sôngKim Ngưu qua các họng cống 6

Hình 1.2 Sông Kim Ngưu đen ngòm với hàng ngàn họng cống ngày đêm xả nước thải chưa qua xử lý vào sông 7

Hình 1 3 Hiện tượng keo tụ và bông tụ (hạt màu sẫm là đã mất tính bền) 9

Hình 2.1 Đường chuẩn xác định nồng độ COD 19

Hình 2.2 Đường chuẩn xác định nồng độ Amoni 21

Hình 2.3 Đường chuẩn xác định nồng độ nitrat 23

Hình 2.4 Đường chuẩn xác định nồng độ nitrit 25

Hình 2.5 Đường chuẩn xác định nồng độ photphat 27

Hình 2.6 Quy trình lọc mẫu 29

Hình 3.1 Hiệu suất xử lý TSS của phèn nhôm và PAC……… 36

Hình 3.2 Hiệu suất xử lý độ đục của phèn nhôm và PAC………37

Hình 3.3 Hiệu suất xử lý COD của Alum và PAC……… 38

Hình 3.4 Hiệu suất xử lý Nitrat của phèn nhôm và PAC……… 41

Hình 3.5 Hiệu suất xử lý phophat của Phèn nhôm và PAC……… 42

Hình 3.6 Hiệu suất xử lý Coliform của phèn nhôm và PAC……… 43

Hình 3.7 Sự phụ thuộc của bùn lắng vào thời gian khi xử lý bằng PAC……… 44

Hình 3.8 Sự phụ thuộc của bùn lắng vào thời gian khi xử lý bằng phèn nhôm 45

Hình 3.9 Nồng độ tối ưu của phèn nhôm trong xử lý COD……… 46

Hình 3.10 Nồng độ tối ưu của PAC trong việc xử lý COD……… 47

Hình 3.11 Hiệu xuất xử lý COD bằng phương pháp sinh học hiếu khí…………48

Hình 3.12 Hiệu xuất xử lý Amoni bằng phương pháp sinh học hiếu khí……….49

Hình 3.13 Sơ đồ quy trình công nghệ xử lý nước sông Kim Ngưu……… 53

KÝ HIỆU, CHỮ VIẾT TẮT

COD Chemical Oxygen

MỞ ĐẦU

Nước thải sinh hoạt là một vấn đề quan trọng của những thành phố lớn và đông dân cư, nhất là đối với các quốc gia đã phát triển Riêng đối với các quốc gia đang trong quá trình phát triển kinh tế - xã hội, công nghiệp hóa, hiện đại hóa như Việt Nam, với trình độ khoa học công nghệ chưa cao, hệ thống cống rãnh thoát nước còn trong tình trạng thô sơ, không hợp lý, không theo kịp đà phát triển dân số của các thành phố lớn như: thành phố Hà Nội, thành phố Hồ Chí Minh, Hải Phòng, Nha Trang,

Đà Nẵng, … thì việc xử lý nước thải sinh hoạt đang tạo nên sức ép lớn đối với môi trường Tính đến năm 2005, cả nước có 722 đô thị với tổng số dân trên 25 triệu người (bằng 27% dân số cả nước) với tổng lượng nước thải sinh hoạt và sản xuất chưa qua

xử lý hoặc xử lý không đạt tiêu chuẩn môi trường là 3.110.000 m3/ngày[2, 9] Lượng nước thải này được xả trực tiếp vào nguông nước sông, hồ, biển ven bờ[2] Mức độ ô nhiễm nguồn nước mặt, nước ngầm ở Việt Nam đang ngày càng trầm trọng, nều tình trạng này không chấm dứt thì nguồn nước mặt sẽ không còn sử dụng được trong thời gian không xa

Thủ đô Hà Nội là một trong những thành phố có tốc độ đô thị hóa cao nhất trong cả nước, là trung tâm chính trị, kinh tế, văn hóa – xã hội của cả nước, với tốc độ tăng trưởng cao về nhiều mặt như: công nghiệp và dịch vụ, cùng với tốc độ tăng dân số nhanh ngày càng làm cho môi trường ô nhiễm trầm trọng hơn Hệ thống thoát nước của nội thành Hà Nội bao gồm nhiều kênh mương và bốn con sông thoát nước chính là sông Tô Lịch, sông Kim Ngưu, sông Lừ và sông Sét với tổng chiều dài gần 40 km trong đó có 29,7 km là kênh mương hở Hệ thống sông, kênh mương này bị bồi lắng, thu hẹp ở nhiều đoạn do bị lấn chiếm, đổ rác thải bừa bãi, đặc biệt là rác thải xây dựng Theo báo cáo hiện trạng môi trường thành phố Hà Nội năm 2005 thì hằng ngày hệ thống cống thoát nước và bốn con sông chính tiếp nhận khoảng 370.000 – 400.000 m3nước thải sinh hoạt và thêm vào đó khoảng 100.000 m3

nước thải công nghiệp, dịch vụ

và bệnh viện Vậy mà tổng lượng nước thải công nghiệp được xử lý ở Hà Nội hiện nay mới đạt 20 – 30%, mới chỉ có 5/31 bệnh viện có hệ thống xử lý nước thải; 36/400 cơ

sở sản xuất có hệ thống xử lý nước thải; lượng rác thải sinh hoạt chưa được thu gom khoảng 1.200 m3/ngày đang được xả vào các khu đất ven sông, hồ, kênh, mương trong nội thành; còn nước thải sinh hoạt, mặc dù chiếm hơn 50% trong tổng lượng nước thải của thành phố nhưng hầu hết chưa qua xử lý và được thải trực tiếp vào các sông, hồ gây ô nhiễm nghiêm trọng[8, 9]

Sông Kim Ngưu vốn là một nhánh tách ra từ sông Tô Lịch, dài khoảng 7,7 km, kéo dài từ cầu Kim Ngưu (đầu đường Trần Khát Chân và phố Lò Đúc) cho đến cuối địa phận phường Yên Sở (quận Hoàng Mai) Sông có chiều rộng từ 20 – 40 m, sâu 3 –

4 m, lưu lượng nước thải hằng ngày tiếp nhận khoảng 400.000 m3 nước thải

Các nguồn nước thải vào sông Kim Ngưu bao gồm chủ yếu là nước thải sinh hoạt, bên cạnh đó là nước thải công nghiệp có nguồn gốc từ các ngành khác nhau như chế biến thực phẩm, hóa chất, da giày,… của các nhà máy, xí nghiệp; nước thải bệnh viện

và dịch vụ trong thành phố[9]

Với thành phần, tính chất các chất ô nhiễm ngày càng đa dạng, phức tạp và độc hại thì lượng nước thải chưa được xử lý cũng là một nguy cơ và thách thức lớn đối với chất lượng nước sông Kim Ngưu nói riêng và nước mặt nói chung Trên cơ sở đó tôi

đã lựa chọn và thực hiện đề tài luận văn: “Khảo sát đánh giá khả năng xử lý các chất

ô nhiễm trong nước sông Kim Ngưu của một số phương pháp truyền thống và đề xuất giải pháp xử lý phù hợp”

CHƯƠNG 1- TỔNG QUAN

1.1 Vai trò quan trọng của nước trong đời sống

Hơn 70% diện tích của Trái Đất được bao phủ bởi nước Lượng nước trên trái đất

có vào khoảng 1,38 tỉ km3 Trong đó, 97,4% là nước mặn ở các đại dương trên thế giới; phần còn lại, 2,6% là nước ngọt tồn tại chủ yếu ở dạng băng tuyết đóng ở hai cực

và trên các ngọn núi, chỉ có 0,3% nước trên toàn thế giới (hay 3,6 triệu km3) là có thể

sử dụng làm nước uống

Nước đóng vai trò rất quan trọng trong cuộc sống của chúng ta Con người, động vật, thực vật, các sinh vật sống trên Trái Đất đều cần nước để sinh sống và phát triển Nước chiếm 74% trọng lượng trẻ sơ sinh, 55-60% cơ thể nam trưởng thành, 50% cơ thể nữ trưởng thành và cơ thể của chúng ta cần khoảng 2,5 lít nước mỗi ngày để duy trì

cơ thể khỏe mạnh Tất cả các quá trình trao đổi chất phức tạp trong cơ thể không thể xảy ra nếu không có nước Trong cơ thể, dịch khớp, dịch tiêu hóa, máu, đều được hình thành từ nước

Trong sản xuất công nghiệp, nước cũng đóng vai trò rất quan trọng Người ta ước tính rằng 15% lượng nước trên thế giới được sử dụng vào công nghiệp như: các nhà máy điện, sử dụng nước để làm mát hoặc như một nguồn năng lượng; dùng để sản xuất nước ngọt, bia, rượu; dùng trong công nghiệp hóa chất; dùng trong sản xuất giấy; sản xuất đạm,

Ngoài các chức năng trên, nước còn là chất mang năng lượng (hải chiều, thủy năng), chất mang vật liệu và tác nhân điều hòa khí hậu, thực hiện các chu trình tuần hoàn vật chất trong tự nhiên Có thể nói sự sống của con người và mọi sinh vật trên trái đất đều phụ thuộc vào nước

Nước là tài nguyên quan trọng nhưng không phải là vô tận So với các dạng sống khác (động vât, thực vật, vi sinh vật), con người có ảnh hưởng lớn đến chất lượng nước trên cả hai mặt tích cực và tiêu cực Việc xả thải của con người (phân, nước,

rác, ) vào tự nhiên làm cho nguồn nước bị ô nhiễm Do đó điều kiện sống của các sinh vật trong nước bị suy giảm hoặc không còn nên cơ chế tự làm sạch nước của thiên nhiên không còn Vì vậy nguồn nước ngọt vốn đã khan hiếm nay lại càng thiếu trầm trọng hơn, con người đang thực sự đối mặt với nguy cơ thiếu nước trong tương lai không xa

1.2 Giới thiệu về sông Kim Ngưu

1.2.1 Lịch sử sông Kim Ngưu

Kim Ngưu (chữ Hán Việt 金牛) có nghĩa là trâu vàng Theo truyện cổ dân gian, trâu vàng ở bên Tàu khi nghe thấy tiếng chuông đồng đen của thiền sư Nguyễn Minh Không ở nước Nam thì tưởng là tiếng trâu mẹ gọi liền chạy sang Đường nó chạy lún xuống thành sông Kim Ngưu Đến phía Tây thành Thăng Long thì tiếng chuông dứt, Trâu Vàng liền xới đất tung lên để tìm mẹ làm đất chỗ đó thụt xuống, thành hồ Kim Ngưu, tức Hồ Tây

Sông Kim Ngưu cổ, theo Trần Quốc Vượng, là một phân lưu của sông Tô Lịch

Nó lấy nước từ Tô Lịch ở ô Cầu Giấy, chảy theo hướng Tây-Đông tới Đội Cấn và lại lấy nước từ Tô Lịch khi tới ô Thụy Chương (Thụy Khê), chảy theo hướng Bắc-Nam (đoạn này còn gọi là sông Ngọc Hà), chảy qua Ngọc Khánh, Giảng Võ, Hào Nam, ô Chợ Dừa, Xã Đàn, Kim Liên, ô Cầu Dền, ô Đông Mác, Yên Sở, rồi hợp lưu trở lại ở Văn Điển Đến lượt mình, Kim Ngưu lại có các phân lưu là sông Trung Liệt (tách ra tại Hào Nam), sông Sét và sông Lừ (đều tách khỏi Kim Ngưu tại khu vực Kim Liên, Phương Liệt), v.v

Sông Kim Ngưu xưa là một tuyến giao thông đường thủy Ngày nay, sông Kim Ngưu là một trong bốn con sông nội đô (sông Tô lịch, sông Lừ, sông Sét và sông Kim Ngưu) đã được kè bờ và đảm nhận chức năng tiêu thoát nước chính cho thủ đô Sông khoảng 7,7 km, kéo dài từ cầu Kim Ngưu (đầu đường Trần Khát Chân và phố Lò Đúc) cho đến cuối địa phận phường Yên Sở (quận Hoàng Mai) Sông có chiều rộng từ 20 –

40 m, sâu 3 – 4 m, lưu lượng nước thải hằng ngày tiếp nhận khoảng 400.000m3[9]

1.2.2 Điều kiện khí tượng, thủy văn lưu vực sông Kim Ngưu

Khí hậu của Hà Nội nói chung và khu vực nghiên cứu nói riêng là khí hậu nhiệt đới gió mùa ẩm, với hai màu rõ rệt: mùa hè nóng, mưa nhiều, từ tháng 4 đến tháng 10 với tổng lượng mưa bằng 85% của cả năm và màu đông lạnh, mưa ít, từ tháng 11 đến tháng 3 năm sau[9]

Nằm trong vùng nhiệt đới, Hà Nội quanh năm tiếp nhận được lượng bức xạ rồi dào

và có nhiệt độ cao Do chịu ảnh hưởng của biển, Hà Nội có độ ẩm và lượng mưa khá lớn[9]

 Trung bình hàng năm, nhiệt độ không khí khoảng 23 – 23,50C

 Độ ẩm tương đối khá cao, độ ẩm tương đối trung bình đạt 84%

 Lượng mưa trung bình 1.700 – 2.000 mm, lượng mưa lớn nhất vào tháng 7

và tháng 8

 Hướng gió chủ yếu mùa hè là Nam và Đông Nam, tốc độ gió trung bình đạt 2,2m/s Mùa đông gió thường có hướng Bắc và Đông Bắc, tốc độ gió trung bình đạt 2,8m/s

1.2.3 Hiện trạng ô nhiễm sông Kim Ngưu

Nước thải của thành phố Hà Nội chủ yếu là nước thải sinh hoạt (chiếm 54% tổng lượng nước thải của thành phố) Nước thải sinh hoạt đổ vào sông Kim Ngưu không tập trung và hoàn toàn chưa được sử lý Nguồn nước thải này giàu chất hữu cơ bao gồm cả bùn bã, cellulose, chất hữu cơ hòa tan, không hòa tan hoặc ở dạng lơ lửng Các muối khoáng, các vi sinh vật gây bệnh và các chất thải rắn là yếu tố gây ô nhiễm cho thủy vực, đặc biệt là ô nhiễm chất hữu cơ, phú dưỡng và ô nhiễm bởi tác nhân vi sinh; mặt khác, nó còn gây ô nhiễm đất, ô nhiễm nước ngầm thông qua quá trình thấm và thẩm thấu[8, 9]

Hình 1.4 Nước thải được xả vào sông Kim Ngưu qua các họng cống

Chụp ngày 03/07/2015 Ngoài nước thải sinh hoạt thì sông Kim Ngưu còn tiếp nhận nước thải công nghiệp; nước thải của các bệnh viện và các cơ sở dịch vụ chứa nhiều chất ô nhiễm phần lớn chưa qua xử lý cũng là yếu tố trực tiếp gây ô nhiễm nguồn nước sông

Một nguyên nhân nữa cũng được coi là thủ phạm gây ra tình trạng ô nhiễm đó là ý thức vô trách nhiệm của không ít người dân sinh sống gần sông Chúng ta có thể dễ dàng bắt gặp những đống rác thải, phế thải to đùng của người dân đổ vô tội vạ xuống sông

Hình 1.5 Sông Kim Ngưu đen ngòm với hàng ngàn họng cống ngày đêm xả nước

thải chưa qua xử lý vào sông

Chụp ngày 03/07/2015 Chính những nguồn xả thải đó vào dòng sông làm cho sông Kim Ngưu đã và đang

bị ô nhiễm nghiêm trọng, nước đen, bốc mùi hôi thối rất khó chịu, gây bức xúc cho hàng trăm nghìn người dân sống hai bên bờ sông từ nhiều năm nay

So sánh với giá trị giới hạn cho phép về nồng độ các chất ô nhiễm trong nước mặt loại B2 (QCVN 2008-BTNMT loại B2), có pH, TSS tại điểm lấy mẫu trên sông Kim Ngưu nằm trong giới hạn cho phép còn lại các chỉ tiêu khác đều vượt quá giới hạn cho phép, đặc biệt là chỉ tiêu N-NH4+ và Coloform

Cụ thể, N-NH4+ cao hơn 20,29 lần; Coliform cao hơn 130 lần; COD cao hơn 6,98 lần, N-NO2- cao hơn 3,4 lần, N-NO3- cao hơn 1,47 lần, P-PO43- cao hơn 2,98 lần so với QCVN 08-2008BTNMT, cột B2 Tuy nhiên, theo kết quả nghiên cứu này, hàm lượng

của một số kim loại nặng như As, Cr, Cd, Cu, Fe, Mn, Ni, Pb, Zn, Co nhỏ hơn so với QCVN 08-2008BTNMT, cột B2

1.3 Một số phương pháp thông dụng xử lý nước thải sinh hoạt

Nước thải sinh hoạt là loại nước thải được phát sinh từ các hoạt động sinh hoạt của các cộng đồng dân cư như: khu vực đô thị, trung tâm thương mại, khu vui chơi giải trí,

cơ quan công sở, Các thành phần ô nhiễm chính đặc trưng thường thấy ở nước thải sinh hoạt là COD, nitơ, photpho và các chất hữu cơ như: protein, hydratcacbon, chất béo, [4, 5] Một yếu tố gây ô nhiễm quan trọng trong nước thải sinh hoạt đó là các loại mầm bệnh được lây truyền bởi các vi sinh vật có trong phân Vi sinh vật gây bệnh cho người bao gồm các nhóm chính là virut, vi khuẩn, nguyên sinh bào và giun sán Lượng nước thải sinh hoạt dao động trong phạm vi rất lớn, tùy thuộc vào mức sống và các thói quen của người dân, có thể tính bằng 80% lượng nước được cấp

Nước sông Kim Ngưu tiếp nhận nước mưa, nước thải sinh hoạt, nước thải công nghiệp; trong đó chủ yếu là nước thải sinh hoạt Vì vậy mà nước sông Kim Ngưu bị ô nhiễm nặng về hàm lượng chất hữu cơ (COD), nitơ (N-NH4+, N-NO3-, N-NO2-), photpho (P-PO43-) Với các chất ô nhiễm như vậy thì các phương pháp xử lý các chất ô nhiễm trong nước sông Kim Ngưu tập trung vào các phương pháp keo tụ và phương pháp vi sinh (phương pháp vi sinh hiếu khí)

1.3.1 Keo tụ hóa học

Các hạt keo tìm thấy trong nước thải đặc trưng là có bề mặt mang điện tích âm Kích thước của các hạt keo (khoảng 0,01 đến 1 µm ) như thế bản thân nó có lực hút giữa các hạt với nhau nhỏ hơn nhiều các lực đẩy tĩnh điện[17] Trong điều kiện ổn định, chuyển động Brao (Brouwn) giúp cho các hạt ở trạng thái lơ lửng Keo tụ là hiện tượng tập hợp (tụ lại) của hạt keo có kích thước nhỏ thành các tập hợp có kích thước lớn để chúng dễ lắng Chất keo tụ có tác dụng trung hòa điện tích của hạt keo, chủ yếu

là các hợp chất tích điện dương Sau khi trung hòa điện tích các hạt keo có điều kiện tiếp cận gần nhau (nhờ quá trình chuyển động) có thể tạo ra tập hợp lớn hơn[3, 17, 21]

Hình 1 6 Hiện tượng keo tụ và bông tụ (hạt màu sẫm là đã mất tính bền)

Chỉ riêng chất keo tụ đã có khả năng tạo ra các tập hợp đủ lắng nhưng do kích thước nhỏ nên chúng lắng chậm Để tăng thêm kích thước người ta sử dụng chất trợ keo tụ

để liên kết các tập hợp trên Các tập hợp lớn hơn tạo thành có dạng xốp, trông giống như bông Chất trợ keo tụ đóng vai trò cầu nối giữa các tập keo tụ nhỏ lại với nhau thành tập hợp lớn hơn, dễ lắng[17]

Với các hệ keo thông dụng trong nước mặt (sông) có tích điện âm trên bề mặt thì có thể sử dụng hầu như tất cả các chất tích điện dương (ion dương từ các muối) để keo tụ nhưng với hiệu quả rất khác nhau Với các keo ưa nước, keo tụ xảy không theo cơ chế trung hòa điện tích mà là phá vỡ lớp vỏ nước của keo và cần tới lượng keo tụ lớn hơn nhiều Các thành phần anion trong nước (ví dụ 2

4

SO trong MgSO4, Na2SO4) cũng là chất keo tụ của hệ keo ưa nước Muối có tính năng keo tụ tốt nhất là muối sunfat:

Al2(SO4)3 MgSO4, Na2SO4, (NH4)2SO4 vì nhóm 2

4

SO có tác dụng tốt nhất (đứng đầu dãy Hoffmeister) Thực tiễn thì chỉ có muối nhôm (hóa trị +3), muối sắt (hóa trị +2, +3) được sử dụng làm chất keo tụ do nó có hóa trị cao và giá thành hạ[17, 21]

Tác dụng của các chất keo tụ là trung hòa các lớp điện tích, nén lớp vỏ ion của các hạt keo để chúng tiến lại gần nhau và tạo ra tập hợp lớn[17]

Tác dụng khác là chính bản thân chất keo tụ tạo ra các chất lắng và khi lắng nó sẽ cuốn theo các hạt keo Đó là hiện tượng keo tụ theo cơ chế lắng lôi cuốn[17]

Bảng 1.1 Các hóa chất vô cơ được sử dụng phổ biến nhất trong các quá trình keo

tụ và kết tủa trong xử lý nước thải

Tên gọi Công thức Nguyên tử

khối

Khối lượng tương đương

Tính khả dụng Dạng Phần trăm Phèn Al2(SO4)3.18H2O 666 Lỏng 8,5(Al2O3)

Keo tụ với muối nhôm

Muối nhôm là các loại muối chứa ion nhôm hóa trị dương 3 (Al+3) Trong kỹ thuật

xử lí nước, muối nhôm được sử dụng hầu hết là nhôm sunphat [Al2(SO4)3.14 H2O], nó còn được gọi là phèn đơn Trong phèn, thành phần có tác dụng thật sự để keo tụ chỉ là

Al+3 và chỉ chiếm 9% khối lượng của sản phẩm Chất lượng của chất keo tụ dạng nhôm được đánh giá thông qua hàm lượng nhôm oxit (Al2O3) trong đó và bằng 1,88 của lượng ion nhôm[3, 16, 17]

Nước trong tự nhiên phần lớn có độ pH từ 5,5 đến 8,5 nên các hạt huyền phù tích điện âm Khi đưa Al3+

vào nước nằm trong khoảng pH đó, lập tức xảy ra quá trình thuỷ phân (quá trình hydrat hoá đã xảy ra trước đó vì muối nhôm đưa vào nước dưới dạng dung dịch 5 – 10%), tạo ra các phức chất Al(OH)2, Al(OH)+2, Al(OH)3[3, 21]

Al3+ + H2O → Al(OH)2+ + H+Al(OH)2+ + H2O → Al(OH)2 +

+ H+ Al(OH)2+ + H2O → Al(OH)3 + H+Các phức này lại liên kết với nhau qua cầu oxy, hydroxyl tạo ra các dimer, trimer hoặc polymer có độ dài khác nhau Tỉ lệ giữa các cấu tử hình thành phụ thuộc vào pH của môi trường, pH càng cao thì quá trình thuỷ phân càng triệt để, tức là tăng các cấu

tử chứa nhiều nhóm chức OH Ở vùng pH cao hơn 8,5, cấu tử Al(OH)4 (aluminat) chiếm ưu thế, thấp hơn 5,0 thì dạng chính là Al3+ (pH < 4 trong nước phèn) và ở pH thấp hơn 5,7 Al(OH)3 không tồn tại Trong vùng pH xảy ra keo tụ, tất cả các dạng của hợp chất nhôm đều tích điện dương kể cả dạng nhôm hydroxit không tan do điểm đẳng điện của nó khá cao (khoảng 8 – 9)[3, 17]

Trong quá trình thuỷ phân muối nhôm có hình thành proton (Al3++3H2O →Al(OH)3+ 3 H+) , nó làm giảm độ pH của nước và tiêu hao kiềm, chủ yếu là bicarbonat Nước

có độ kiềm cao thì ít thay đổi pH vì khả năng đệm của hệ lớn và ngược lại Nồng độ proton sinh ra do thuỷ phân tỉ lệ thuận với liều lượng của ion nhôm (khoảng 8 mol

H+/1 kg phèn) Trong quá trình keo tụ với muối nhôm trong môi trường nước có tồn tại ít nhất là 5 monomer: Al3+, AlOH2+,Al(OH)2, Al(OH)3 và Al(OH)4và hình thành nhiều loại polymer có hàm lượng đáng kể là 5

Keo tụ với poly nhôm clorua

Từ một số hợp chất của nhôm có thể sản xuất ra dạng polymer nhôm, đó là hợp chất hóa học có phân tử lượng khá lớn, trong đó các nguyên tử nhôm nối với nhau qua nguyên tử oxy hay nhóm hydroxyl[14, 22] Ngoài các thành phần trên, nhôm polymer còn chứa cả thành phần ion clorua ( 

Cl ) Nhôm polymer được nhiều hãng sản xuất và

cung ứng, cũng được một vài cơ sở ở Việt Nam sản xuất, chúng có tên gọi chung là PAC (Polyaluminum Chloride)

So với keo tụ bằng phèn nhôm, PAC có những đặc điểm khác sau:

 PAC là các polyme tan có chứa Al, O, H, 

Cl ,SO24sử dụng trực tiếp được cho quá trình keo tụ Nó có thể được coi là sản phẩm ở bước sát cuối cùng của quá trình keo tụ nếu nguyên liệu sử dụng là muối nhôm

 Độ axit của nó rất thấp do quá trình thuỷ phân (hình thành ion H+) đã được thực hiện trong quá trình chế tạo polymer trước đó

 Hàm lượng Al2O3 trong PAC đạt khoảng 30 – 36 % trong khi loại phèn nhôm

có chất lượng cao nhất đạt khoảng 15 %

 Do không phải trải qua bước hình thành polymer (bước rất chậm) nên tốc độ keo tụ lớn và bước tạo ra kết tủa Al(OH)3 vô định hình cũng rất thuận lợi, nhất

là trong điều kiện nhiệt độ không cao

 Do trong cấu trúc phân tử polymer có chứa sẵn các anion 2

4

SO ,Clvới mật độ khá lớn nên khi phân ly mạng polyme có mật độ điện tích dương cao, khả năng hấp phụ (do mạch dài, tương tác hoá học lớn) và trung hoà các hạt huyền phù mang điện tích âm rất tốt

 Trong môi trường pH cao (có thể đến 9,0) quá trình hình thành aluminat từ polymer chậm nên nó vẫn có khả năng keo tụ trong khi phèn nhôm không có được khả năng ấy Trong vùng pH thấp (dưới 5,5) nó cũng giống phèn nhôm không có khả năng keo tụ do cả nó lẫn các hạt huyền phù đều tích điện dương

 Do quá trình tan chậm nên lượng nhôm Al(III) tồn dư thấp, nước sau xử lý chứa

ít nhôm, phù hợp hơn với tiêu chuẩn cho phép đối với nước sinh hoạt

Đối với các nguồn nước chứa nhiều chất hữu cơ như nước thải thì hiệu quả keo tụ của PAC không cao, khi đó nên bổ sung thêm một tỉ lệ nhất định phèn để tăng hiệu quả keo tụ Phèn và PAC có thể trộn lẫn trước khi pha thành dung dịch mà không sợ bị hỏng Bổ sung phèn có tác dụng tăng cường lượng sunfat, thành phần có tác dụng keo

tụ hiệu quả các dạng keo ưa nước[3, 14, 17, 22]

1.3.2 Xử lý bằng phương pháp sinh học

Xử lý nước thải bằng phương pháp sinh học được ứng dụng để xử lý các chất hữu

cơ hòa tan có trong nước thải cũng như một số chất ô nhiễm khác như H2S, sunfit, amonia, nitơ, dựa trên cơ sở hoạt động của vi sinh vật (bao gồm quá trình sinh trưởng và phát triển của các vi sinh vật) để phân hủy chất hữu cơ gây ô nhiễm có trong nước thải[1] Vi sinh vật sử dụng chất hữu cơ và một số khoáng chất làm thức ăn để sinh trưởng và phát triển[1, 5] Tùy thuộc vào cơ chế của quá trình phân hủy người ta chia phương pháp xử lý sinh học thành hai loại:

- Xử lý sinh học kỵ khí: sử dụng nhóm vi sinh vật kỵ khí, hoạt động trong điều kiện không có oxy

- Xử lý sinh học hiếu khí: sử dụng nhóm vi sinh vật hiếu khí, hoạt động trong điều kiện cung cấp oxy liên tục

Quá trình phân hủy các chất hữu cơ nhờ vi sinh vật gọi là quá trình oxy hóa sinh hóa Để thực hiện quá trình này, các chất hữu cơ hòa tan, cả chất keo và các chất phân tán nhỏ trong nước thải cần di chuyển vào bên trong tế bào sinh vật theo ba giai đoạn chính như sau:

- Chuyển các chất ô nhiễm từ pha lỏng tới bề mặt tế bào vi sinh vật

- Khuyếch tán từ bề mặt tế bào qua màng bán thấm do sự chênh lệch nồng độ do

sự chênh lệch nồng độ bên ngoài và bên trong tế bào

- Chuyển hóa các chất trong tế bào vi sinh vật, sản sinh năng lượng và tổng hợp tế bào mới

Tốc độ quá trình oxy hóa sinh hóa phụ thuộc vào nồng độ chất hữu cơ, hàm lượng các tạp chất và mức độ ổn định của lưu lượng nước thải vào hệ thống xử lý Ở mỗi điều kiện xử lý nhất định, các yếu tố chính ảnh hưởng đến tốc độ phản ứng sinh hóa là chế độ thủy động, hàm lượng oxy trong nước thải, nhiệt độ, pH, dinh dưỡng và nguyên

tố vi lượng[6]

Xử lý nước thải bằng phương pháp sinh học có hai loại là xử lý sinh học kỵ khí và

xử lý sinh học hiếu khí, tùy vào chất lượng nước thải mà ta chọn phương pháp xử lý phù hợp Nước sông Kim Ngưu có hàm lượng COD không cao, amoni tương đối cao, (so với QCVN08-2008BTNMT), loại nước thải như thế này thì xử lý bằng vi sinh hiếu khí là phù hợp

Xử lý sinh học bằng phương pháp hiếu khí

Nguyên tắc của phương pháp là sử dụng các vi sinh vật hiếu khí phân hủy các chất hữu cơ có trong nước thải có đầy đủ oxy hòa tan ở nhiệt độ, pH, thích hợp[1] Thực chất quá trình phân hủy chất bẩn hữu cơ của vi sinh vật hiếu khí có thể mô tả bằng sơ đồ:

(CHO)nNS + O2 → CO2 + H2O + NH4+ + H2S + tế bào sinh vật +… + ΔH Trong điều kiện hiếu khí, NH4+ và H2S bị phân hủy nhờ quá trình Nitrat hóa, sunfat hóa bởi vi sinh vật dị dưỡng:

NH4+ + 2O2 → NO3- + 2H+ + H2O + ΔH

H2S + 2O2 → SO42- + 2H+ + ΔH

Khi xử lý hiếu khí, các chất bẩn phức tạp như protein, chất béo, tinh bột,… sẽ bị phân hủy bởi các men ngoại bào cho các chất đơn giản là các axit amin, axit béo, các axit hữu cơ, các đường đơn,… Các chất đơn giản này sẽ thấm qua màng tế bào và bị phân hủy tiếp tục hoặc chuyển hóa thành các hiđrocacbon đơn giản hơn bởi quá trình

hô hấp nội bào cho sản phẩm cuối cùng là CO2 và nước[5, 6]

Ngoài quá trình oxi hóa các hợp chất hữu cơ, các vi sinh vật còn sử dụng các hợp chất hữu cơ để sinh trưởng và phát triển tạo thành các tập hợp lớn các vi sinh vật nên được gọi là quá trình sinh khối Lượng các vi sinh vật trong quá trình phát triển sẽ tăng dần, được tích tụ lại tạo thành khối “bùn hoạt tính” Do đó, hệ thống xử lý nước thải bao gồm các sinh khối ở dạng huyền phù, tồn tại lơ lửng và chuyển động cùng nước thải còn được gọi là phương pháp bùn hoạt tính[1]

Điều kiện, các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình xử lý sinh học hiếu khí

Bảo đảm cung cấp liên tục, đủ oxi sao cho lượng oxi hòa tan trong nước (DO) không nhỏ hơn 2 mg/L

Bảo đảm đủ các chất dinh dưỡng để vi sinh vật phát triển Đối với nước thải có hàm lượng N, P thấp cần bổ sung một lượng tương ứng các muối amoni và phốt phát theo tỉ lệ BOD : N : P = 100 : 5 : 1

Nồng độ các chất độc hại như kim loại nặng và một số chất độc hại khác cần khống chế dưới mức quy định

Giá trị pH của nước thải từ 6,5 ÷ 8,5 là giá trị tối ưu cho sự phát triển của vi sinh vật

Nhiệt độ không được dưới 6°C và không vượt quá 40-50°C

Nồng độ muối vô cơ không quá 10 g/L

Nồng độ của các hợp chất hữu cơ trong nước thải không được quá cao, đặc biệt là các chất độc hại có thể phá hủy tế bào của vi sinh vật Nếu nước thải có hàm lượng các chất hữu cơ cao (thường giá trị COD hoặc BOD > 5000 mg/L) và tồn tại cả ở dạng tan

và ít tan thì cần phải tiến hành xử lý kị khí trước khi xử lý hiếu khí

CHƯƠNG 2: THỰC NGHIỆM

2.1 Mục tiêu, nội dung nghiên cứu

2.1.1 Mục tiêu nghiên cứu

- Nghiên cứu khả năng xử lý các chất ô nhiễm trong nước sông Kim Ngưu bằng phương pháp keo tụ với các chất keo tụ khác nhau (phèn nhôm và PAC)

- Nghiên cứu khả năng xử lý cấp hai đối với nước sông Kim Ngưu bằng phương pháp bùn hoạt tính hiếu khí

- Đề xuất phương án xử lý nước sông Kim Ngưu đạt tiêu chuẩn nước thải loại B

2.1.2 Nội dung nghiên cứu

- Nghiên cứu khả năng loại bỏ các chất lơ lửng, các chất hữu cơ (COD), các hợp chất của nitơ, các hợp chất của photpho khỏi nước sông Kim Ngưu bằng phương pháp keo tụ với các chất keo tụ khác nhau

- Nghiên cứu khả năng loại bỏ các vi khuẩn (Coliform) ra khỏi nước sông Kim Ngưu bằng phương pháp keo tụ với các chất keo tụ khác nhau

- Nghiên cứu đánh giá khả năng xử lý cấp hai đối với nước sông Kim Ngưu bằng phương pháp bùn hoạt tính hiếu khí

- Đề xuất phương án xử lý nước sông Kim Ngưu đạt tiêu chuẩn nước thải loại B2theo QCVN08-2008BTNMT

2.2 Hóa chất, dụng cụ và thiết bị

2.2.1 Hóa chất

1) K2Cr2O7,≥99,7%, China 13) H2SO4 98%, Việt Nam

2) HgSO4 99,7%, Việt Nam 14) HOOC6H4COOK 99,8%, China 3) Ag2SO4, ≥99,8%, Việt Nam 15) KNaC4H4O6 99,7%, China

4) HgI2 99,8%, Việt Nam 16) CH3COOH 12%, Việt Nam

5) NaOH 99%, Việt nam 17) NH4Cl ≥99,5%, Việt Nam

6) Axit sunfanilic 99,5%, China 18) KI ≥99,8%, Việt Nam

7) α- naphtylamin 99,7%, China 19) Amoni Molipdat 99%, China

8) NaNO2 99%, China 20) Amoni Vanadat 99%, China

9) NaH2PO4.2H2O 98%, Việt Nam 21) HCl 36%, Việt nam

10) CHCl3 99,8%, China 22) Brucine sunfat 99,5%, China

11) KNO3, ≥99,5%, Việt Nam 23)Phèn nhôm(Al2O3≥14,5%,Việt Nam) 12) PAC, ≥31%, Việt Nam

1050C, để nguội về nhiệt độ phòng rồi đem cân được khối lượng m1[11]

Khi đó: TSS = m1 – m0

2.3.2 Xác định chỉ số COD bằng phương pháp bicromat

Nguyên tắc của phương pháp này là mẫu được đun hồi lưu với K2Cr2O7 và chất xúc tác bạc sunfat trong môi trường axit sunfuric đặc Phản ứng diễn ra như sau:

Cr2O72- + 14H+ + 6e → 2Cr3+ + 7H2O Quá trình oxi hóa có thể được viết

O2 + 4H+ + 4e → 2H2O

Bạc sunfat dùng để thúc đẩy quá trình quá trình oxi hóa của các chất hữu cơ phân

tử lượng thấp Các ion Cl- gây cản trở cho quá trình phản ứng:

Cr2O72- + 6Cl- + 14H+ → 3Cl2 + 2Cr3+ + 7H2O

Để tránh sự cản trở trên người ta cho thêm HgSO4 để tạo phức với Cl- Ngoài sự cản trở của ion Cl- còn phải kể đến sự cản trở của nitrit (NO2-), tuy nhiên với lượng nitrit là 1- 1,2 mg/l thì sự cản trở của chúng được xem là không đáng kể, còn tránh ảnh hưởng của chúng thì cần thêm vào mẫu một lượng axit sunfamic với tỷ lệ 10mg/1mg

NO2-

Quy trình phân tích:

Chuẩn bị hóa chất:

+ Hỗn hợp phản ứng: Hòa tan 10,216g K2Cr2O7 loại PA đã được sấy ở nhiệt độ

103oC sau đó thêm 167ml dung dịch H2SO4 và 33,3g HgSO4 Lạnh và định mức đến 1000ml bằng nước cất

+ Thuốc thử axit: Pha 5,5g Ag2SO4 trong 1 kg dung dịch H2SO4 đặc (d = 1,84)

có thể khuấy hoặc để cho Ag2SO4 tan hết mới sử dụng

+ Pha dung dịch chuẩn kaliphtalat( HOOC6H4COOK): Sấy sơ bộ một lượng kaliphtalat ở 120oC Sau đó cân 850mg kaliphtalat pha và định mức vào bình 1lít (dung dịch này có nồng độ 1mg O2/ml)

Phương pháp xác định: Lấy vào ống phá mẫu (cuvet) 2,5 ml mẫu sau đó thêm 1,5

ml hỗn hợp phản ứng va 3,5ml thuốc thử axit và Đặt cuvet vào máy phá mẫu ở nhiệt

Bảng 2 1 Kết quả đo Abs xây dựng đường chuẩn COD

COD

(mgO2/L)

200 300 400 500 600 700 800 1000 Abs 0.059 0.088 0,111 0,145 0.156 0,2 0,224 0,283

Hình 2.1 Đường chuẩn xác định COD

2.3.3 Xác định nồng độ Amoni trong nước thải bằng phương pháp Nessler

Nguyên tắc: Amoni trong môi trường kiềm phản ứng với thuốc thử Nessler (K2HgI4) tạo thành phức có màu vàng hay nâu sẫm tuân theo phương trình sau

y = 0.000x + 0.001 R² = 0.994

0 0.05

Cường độ màu của phức này phụ thuộc vào nồng độ amoni có trong nước Độ nhạy của phức này là 0.25microgam amoni, giới hạn pha loãng là 1 2.107

Dùng phương pháp trắc quang để xác định nồng độ amoni : Đo mật độ quang của hỗn hợp phản ứng ở bước sóng 420nm

Các bước tiến hành đo nồng độ amoni

- Dung dịch chuẩn amoni: Cân chính xác 0,1486g NH4Cl đã sấy khô ở 100 o

C trong thời gian khoảng 1h Sau đó hòa tan vào bình định mức 1 lít lắc đều, dùng pipet hút chính xác 10ml dung dịch vừa pha được cho vào bình định mức 1lít rồi định mức đến vạch bằng nước cất thu được dung dịch chuaanr có nồng độ 5mgNH4+/l

Xây dựng đường chuẩn sự phụ thuộc của mật độ quang vào nồng độ amoni:

Lập đường chuẩn: dùng pipet lấy lần lượt thể tích dung dịch chuẩn NH4+ vào các bình định mức 25ml theo bảng 2.1:

Bảng 2.2 Cách pha dung dịch chuẩn NH4+ nồng độ từ 0 – 5mg/L

Nồng độ NH4+ (mg/l) 0 0,5 1 1,5 2 2,5 3 3,5 4 4,5 5 Thể tích dung dịch

NH4+ chuẩn (ml)

0 2,5 5 7,5 10 12,5 15 17,7 20 22,5 25

Cho thêm nước cất cho đến vạch định mức 25ml Dùng pipet hút 5ml vào các ống nghiệm khô Thêm 0,2ml dung dịch Xennhet và 0,5ml dung dịch Nessler vào mỗi ống nghiệm Lắc đều, để yên 10 phút, đem so sánh với mẫu trắng (mẫu không có NH4+) ở bước sóng 420nm được bảng số liệu biểu thị quan hệ giữa nồng độ và độ hấp thụ quang (ABS), lập đường chuẩn từ bảng số liệu thu được

Bảng 2 3 Kết quả đo Abs xây dựng đường chuẩn amoni

y = 0.1052x + 0.0260 R² = 0.9993

- Dung dịch chuẩn NO3- (100mg/l): hòa tan 0,7218 KNO3 trong một ít nước cất

Cho thêm nước cất cho đến vạch định mức 25ml, đổ ra các cốc 100ml Dùng pipet

hút 10ml vào các bình định mức 50ml Thêm 19ml dung dịch H2SO4 làm việc vào mỗi bình, lắc đều, thêm 0,5ml brucine sulfanilic vào mỗi bình lắc đều Cho các bình vào xoong nước sôi 100oC đun trong 20 phút (nước trong xoong vừa đủ để tránh đổ mẫu) Sau đó để nguội rồi đem so sánh với mẫu trắng (mẫu không có NO3-) ở bước sóng 410nm được bảng số liệu biểu thị quan hệ giữa nồng độ và độ hấp thụ quang (ABS) lập đường chuẩn từ bảng số liệu thu được

Bảng 2 5 Kết quả đo Abs xây dựng đường chuẩn nitrat

Hình 2.3 Đường chuẩn xác định nitrat

2.3.5 Xác định hàm lượng Nitrit trong nước thải

Nguyên tắc: Trong môi trường axit acetic ion NO2- phản ứng với axit sunfanilic và α- naphtylamin tạo thành hợp chất có màu hồng

Cường độ màu tỷ lệ với hàm lượng NO2- có trong nước Đo độ hấp thụ quang ở bước sóng 543 nm Từ mật độ quang thu được và dựa vào phương trình đường chuẩn

ta tính được hàm lượng nitrit tương ứng

Các bước tiến hành đo nồng độ nitrit

- Chuẩn bị thuốc thử

y = 0.042x + 0.146 R² = 0.997

Dung dịch axit sunfanilic (Griss A) Hòa tan 0,5g axit sunfanilic trong 150ml dung dịch CH3COOH 12% Dung dịch được đựng trong lọ sẫm màu

Dung dịch α- naphtylamin (Griss B) Hòa tan 0.1g α- naphtylamin trong 150 ml dung dịch CH3COOH 12% Đun nóng nhẹ cho tan hết rồi lọc qua giấy lọc Bảo quản trong lọ sẫm màu

- Chuẩn bị dung dịch chuẩn NaNO2

Hòa tan 0.1497 g NaNO2 tinh khiết đã sấy khô ở 105oC trong 2h bằng nước cất, định mức thành 1 lít Dung dịch thu được có hàm lượng 100mg/l

Pha loãng 100 lần dung dịch trên thu được dung dịch chuẩn NO2- có hàm lượng 1mgNO2-/l

- Tiến hành phân tích

Lấy 5ml mẫu nước cần phân tích cho vào ống nghiệm khô, thêm 0,5ml Griss A

và 0,5ml dung dịch Griss B Lắc đều, để yên 10 phút rồi đem đo mật độ quang ở bước sóng 543nm

Sau đó thêm 0.5ml Griss A và 0.5ml dung dịch Griss B Lắc đều, để yên 10 phút rồi đem đo mật độ quang ở bước sóng 543nm được bảng số liệu biểu thị quan hệ giữa nồng độ và độ hấp thụ quang (Abs), lập đường chuẩn từ bảng số liệu thu được

Bảng 2 7 Kết quả đo Abs xây dựng đường chuẩn nitrit

Nồng độ nitrit

(mg/L)

0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1 Abs 0,14 0,202 0,272 0.332 0,394 0,445 0,497 0,562 0,591

Hình 2.4 Đường chuẩn xác định Nitrit

2.3.6 Xác định Photphat bằng phương pháp so màu vanađat

Nguyên tắc: Trong dung dịch orthophotphat loãng, amoni molypdat trong môi trường axit tác dụng tạo thành dạng hetero polyaxit, molypdo photphoric axit Khi có vanadi, màu vàng của vanado molypdo photphoric được tạo thành Cường độ màu vàng biểu thị nồng độ photphat trong dung dịch

y = 0.576x + 0.037 R² = 0.994

Chuẩn bị thuốc thử Photphat:

- Dung dich A: Cân 12.5g Amoni Molipdat, thêm nước cất 2 lần, sau đó đun nóng nhẹ cho tan hết, để nguội

- Dung dich B: Cân 0.625g Amoni Vanadat, thêm nước cất 2 lần, đun nóng nhẹ cho tan hết, để nguội

Trộn dung dịch A với dung dịch B vào bình định mức 500ml, sau đó thêm 175ml dung dịch HCl đặc vào và định mức tới vạch

Pha dung dịch chuẩn photphat : Cân chính xác 1.25g NaH2PO4.2H2O Sau đó hòa tan vào bình định mức 500ml, lắc đều ta thu được dung dịch photphat có nồng độ 500mg/l

Dùng pipet hút chính xác 10ml dung dịch vừa pha được cho vào bình định mức 100ml rồi định mức tới vạch bằng nước cất thu được dung dịch chuẩn photphat có nồng độ 50mg/l

Xây dựng đường chuẩn sự phụ thuộc của mật độ quang vào nồng độ photphat: Lập đường chuẩn: dùng pipet lấy lần lượt thể tích dung dịch chuẩn photphat 50mg/l vào các bình định mức 25ml theo bảng 2.4:

Bảng 2.8 Cách pha dung dịch chuẩn photphat nồng độ từ 0 – 18mg/L

Nồng độ PO43- (mgN/l) 0 4 6 8 10 12 14 16 18 Thể tích dung dịch

photphat chuẩn (ml)

Cho thêm nước cất đến vạch định mức, đổ ra các cố 50ml Sau đó cho thêm 3ml dung dịch thuốc thử photphat vào mỗi cốc, lắc đều, để yên 10 phút rồi đem đo mật độ quang ở bước sóng 470nm được bảng số liệu biểu thị quan hệ giữa nồng độ và độ hấp thụ quang (Abs), lập đường chuẩn từ bảng số liệu thu được