Đánh giá độc tính của một số loại nước thải công nghiệp bằng các phép thử test sinh học (bioassay)

Đề tài nghiên cứu đợc lựa chọn: Đánh giá độc tính của một số loại nớc thải công nghiệp bằng các phép thử Test sinh học Bioassay nhằm lựa chọn các phép thử phù hợp để bớc đầu đánh giá tác

Mụclục Trang

Chơng 1 tổng quan

1.1 sơ lợc về nớc thải

1.1.1 Phân loại nớc thải

1.1.1.1 Phân loại theo nguồn gốc phát sinh

1.1.1.2 Phân loại theo quan điểm quản lý môi trờng

1.1.1.3 Phân loại trên quan điểm tác động lên môi trờng

1.2 Nớc thải công nghiệp

1.2.1 Các nguồn phát sinh nớc thải và đặc tính nớc thải

công nghiệp sản xuất bia

1.2.2 Các nguồn phát sinh nớc thải và đặc tính nớc thải

1.3.1.4 Lợng ôxy hoà tan DO

1.3.1.5 Nhu cầu ôxy sinh hoá

1.3.1.6 Nhu cầu ôxy hoá học

2.1.2.1 Hoá chất xác định COD

2.1.2.2 Hoá chất xác định BOD

2.1.2.3 Hoá chất làm môi trờng nhân giống và nuôi bèo2.1.2.4 Hoá chất nhân giống và nuôi vi sinh vật

3.1 Đánh giá các chỉ tiêu của các loại nớc thải

3.1.1 Nớc thải nhà máy bia

3.1.2 Nớc thải nhà máy giấy

3.1.3 Nớc thải làng nghề cơ khí

3.2 Đánh giá độ độc của nớc thải lên môi trờng

3.2.1 Độ độc đối với cá

3.2.1.1 Độ độc của nớc thải công nghiệp bia lên cá

3.2.1.2 Độ độc của nớc thải công nghiệp giấy lên cá

3.2.1.3 Độ độc của nớc thải làng nghề cơ khí lên cá

3.2.2 Độ độc đối với bèo

3.2.2.1 Độ độc của nớc thải công nghiệp bia lên bèo

3.2.2.2 Độ độc của nớc thải công nghiệp giấy lên bèo3.2.2.3 Độ độc của nớc thải làng nghề cơ khí lên bèo3.2.3 Độ độc đối với vi khuẩn

3.2.3.1 Độ độc của nớc thải công nghiệp bia lên vi khuẩn3.2.3.2 Độ độc của nớc thải công nghiệp giấy lên vi khuẩn3.2.3.3 Độ độc của nớc thải làng nghề cơ khí lên vi khuẩnNhận xét

Mở đầuNhững năm gần đây, nền công nghiệp của thế giới phát triển vợt bậcnhờ sự phát triển của khoa học và kỹ thuật Tỷ trọng công nghiệp khôngngừng tăng trởng cả ở các nớc phát triển và đang phát triển Sự phát triểncủa sản xuất công nghiệp ngoài mặt tích cực là tăng sản phẩm cho xã hội,cải thiện điều kiện sống của con ngời còn kéo theo mặt tiêu cực là sử dụngcạn kiệt nguồn tài nguyên thiên nhiên, làm suy thoái môi trờng Sự ô nhiễmmôi trờng do nớc thải, khí thải và phế thải công nghiệp ngày càng tăng vàtrở thành mối đe doạ mang tính toàn cầu.

Nhiều năm nay vấn đề bảo vệ môi trờng, kiểm soát các nguồn thải,

đ-ợc hầu hết các nớc quan tâm ở các nớc phát triển việc kiểm soát ô nhiễmmôi trờng đợc qui định rất chặt chẽ Đánh giá tác hại của các chất thải trong

đó có nớc thải ở các nớc này không chỉ trên các chỉ tiêu lý hoá mà còn trênquan điểm tác động lên môi trờng sinh thái đặc biệt là hệ sinh vật thuỷ sinh

và vi sinh vật Chính những sinh vật này là tác nhân giúp phục hồi lại cânbằng sinh thái trong giới hạn nhất định

Giới hạn đó đợc xác định bằng các chỉ tiêu LCo, LC50 và là mộttrong những chi tiêu bắt buộc trong kiểm soát ô nhiễm môi trờng

ở việt nam đến nay, đánh giá tác động của nớc thải lên môi trờngchủ yếu dựa vào các chỉ tiêu BOD, COD, SS, pH, vi sinh vật Nhng nhữngchỉ tiêu đó chỉ thể hiện đợc, mức độ ô nhiễm bẩn của nớc thải mà cha thểhiện đợc độc tính của nớc thải tác động lên môi trờng sinh thái Vì vậy,ngoài những chỉ tiêu trên việc xác định các chỉ tiêu nh LC50, EC50 là rấtcần thiết để các nhà quản lý môi trờng, hoạch định môi trờng đánh giáchính xác, đầy đủ sự tác động của nớc thải lên môi trờng Đề tài nghiên cứu

đợc lựa chọn: Đánh giá độc tính của một số loại nớc thải công nghiệp

bằng các phép thử Test sinh học (Bioassay) nhằm lựa chọn các phép thử

phù hợp để bớc đầu đánh giá tác động của nớc thải lên môi trờng Đề tàigồm các nội dung sau:

- Xác định các chỉ tiêu lý hoá, sinh học của một sô loại nớc thải

- Sử dụng các cá thể sinh học đặc trng cho hệ sinh thái môi trờng nớc

để đánh giá độ độc của nớc thải

chơng 1: tổng quan

1.1 sơ lợc về nớc thải

Nớc thải là chất lỏng đợc thải ra sau quá trình sử dụng của con ngời

và đã bị thay đổi tính chất ban đầu của chúng

1.1.1 Phân loại nớc thải

1.1.1.1 Phân loại theo nguồn gốc phát sinh

Theo cách phân loại này có các loại nớc thải sau:

 Nớc thải sinh hoạt: Là nớc thải từ các khu dân c, khu vực hoạt động

th-ơng mại, công sở, trờng học và các cơ sở tth-ơng tự khác

- Đặc điểm chung của nớc thải sinh hoạt là có chứa các chất hữu cơcao đặc biệt là các hợp chất hữu cơ chứa Nitơ Nớc thải sinh hoạt có thể tậptrung và cũng có thể phân tán khó thu gom (đặc biệt là ở các khu dân c) ởcác nớc hệ thống nớc phát triển thải này thờng đợc đa về khu xử lý chung.Còn ở Việt Nam nớc thải sinh hoạt hầu nh không đợc xử lý kể cả ở cácthành phố lớn nh Hà Nội, Thành phố HCM

 Nớc thải công nghiệp (Nớc thải sản xuất): Là nớc thải từ các nhà máy

đang hoạt động, có cả nớc thải sinh hoạt nhng trong đó nớc thải phát sinh ra

từ các công đoạn sản xuất là chủ yếu

Nớc thải công nghiệp có mức độ ô nhiễm khác nhau phụ thuộc vàongành nghề sản xuất và công nghệ sử dụng Nớc thải công nghiệp (NTCN)tập trung, dễ thu gom, nhng xử lý phức tạp, phụ thuộc vào thành phần chính

ô nhiễm có trong nớc thải Một số loại có thể phải xử lý kết hợp bằng nhiềubiện pháp

 Nớc thải tự nhiên: Nớc ma, nớc chảy tràn ở các lu vực chứa đợc xem

nh là nớc thải tự nhiên ở những thành phố hiện đại, nớc thải tự nhiên đợcthu gom, theo một hệ thống thoát riêng Nớc thải này có lu lợng thay đổitheo mùa, thậm chí theo ngày vì vậy dễ xảy ra hiện tợng quá tải tại các luvực chứa

 Nớc thải nông nghiệp: là nớc thải sử dụng sau tới tiêu trong sản xuấtnông nghiệp Đặc trng cơ bản của loại nớc này là có chứa các d lợng thuốcbảo vệ thực vật, phân bón, lu lợng không ổn định và khó thu gom để xử lý.Nớc thải nông nghiệp là một trong những nguyên nhân gây ô nhiễm nguồnnớc ngầm

1.1.1.2 Phân loại theo quan điểm quản lý môi trờng

Theo quan điểm quản lý môi trờng, các nguồn gây ô nhiễm nớc còn

đợc phân chia thành hai loại dó là nguồn xác định và nguồn không xác

định

 Các nguồn xác định bao gồm nớc thải công nghiệp và nớc thải đôthị, các cửa cống xả nớc ma và tất cả các nguồn thải vào nguồn tiếp nhận n-

ớc có tổ chức qua hệ thống cống và kênh thải

 Các nguồn không xác định bao gồm nớc chảy trôi trên bề mặt

đất,nớc ma và các nguồn phân tán khác Sự phân loại này rất có ích khi đềcập tới các vấn đề điều chỉnh kiểm soát ô nhiễm

1.1.1.3 Phân loại trên quan điểm tác động lên môi trờng

Ngoài các cách phân loại nh trên theo cách đánh giá của chúng tôi

n-ớc thải nên phân loại theo quan điểm tác động lên môi trờng sinh thái và

đ-ợc chia ra các loại nh sau:

Nớc thải ô nhiễm bẩn: Là nớc thải có chứa nồng độ các hợp chấthữu cơ cao, nhng dễ phân huỷ nên thải này dễ dàng xử lý bằng phơng phápsinh học

Nớc thải độc: Là nớc thải tuy chứa các chất hữu cơ thấp nhng cóchứa các thành phần khác gây độc hại đối với môi trờng nh các kim loạinặng ,các ion NO3-,SO42-S- loại nớc thải này thờng đợc xử lý bằng các ph-

ơng pháp đặc biệt tuỳ từng loại

Nớc thải độc và bẩn: Là nớc thải có chứa các hợp chất hữu cơ cao

và khó bị phân huỷ nh các hợp chất clo hữu cơ, các chất hữu cơ mạch vòng

bị, nhà xởng và một phần nớc thải sinh hoạt của công nhân

1.2.1 Các nguồn phát sinh nớc thải và đặc tính nớc thải công nghiệp sản xuất bia

Nớc thải công nghệ sản xuất bia bao gồm:

- Nớc làm lạnh, nớc ngng: Là nguồn nớc thải ít hoặc gần nh không bị

ô nhiễm, có khả năng tuần hoàn sử dụng lại

- Nớc thải từ bộ phận nấu: Là nớc vệ sinh nồi nấu, bể chứa, sàn nhà

có chứa nhiều bã malt, tinh bột, các chất hữu cơ hoà tan

- Nớc thải từ hầm lên men: Là nớc vệ sinh các thiết bị lên men, thùngchứa, đờng ống lọc bia, sàn nhà, xởng có chứa bã men, chát hữu cơ, chấttrợ lọc và chất tẩy rửa, sát trùng

- Nớc thải từ khâu hoàn thành phẩm: bao gồm nớc rửa chai, vệ sinhthiết bị, rửa lọc Nớc thải ở công đoạn này có chứa các chất tẩy rửa, trơlọc, bẩn bụi

Vì khi rửa chai phải sử dụng dung dịch kiềm loãng(13 NaOH)tiếp đó là rửa sạch bẩn và nhãn bên ngoài chai tiếp theo là phun kiềm nóngrửa bên trong bên ngoài chai sau đó rửa bằng nớc nóng và nớc lạnh, do đónớc thải của công đoạn này pH cao, COD, BOD5 cao; có chứa nhiều chất lơlửng

 Đặc tính nặc tính nớc thải nhà máy bia:

Do nớc thải nhà máy bia có chứa nhiều bã malt, bã men, chất hữucơ nên đặc trng cơ bản nhất của nớc thải nhà máy bia là có độ bẩn rấtcao Một số chỉ tiêu của nớc thải sản xuất bia ở Đức đợc trình bày ở bảng1.1

Bảng 1.1 Đặc tính nớc thải sản xuất bia

Thông số Đặc tính nơn vị min max Trung bình

Tải trọng ô nhiễm Kg BOD5/1000lít bia 3.5

1.2.2 Các nguồn phát sinh nớc thải và đặc tính của nớc thải công nghiệp sản xuất giấy

 Các dòng thải chính của các nhà máy sản xuất bột giấy và giấy

- Dòng thải rửa nguyên liệu: Bao gồm chất hữu cơ hoà tan, đất, thuốcbảo vệ thực vật, vỏ cây

- Dòng thải của quá trình nấu và rửa: Sau nấu nớc thải chứa phần lớncác chất hữu cơ hoà tan, các hoá chất nấu và một phần sơ sợi Dòng thải cómàu tối nên thờng đợc gọi là dịch kiêm đen, pH = 1012 phụ thuộc vàocông nghệ nấu (sun phat, kiềm, kiềm nóng )

ở các dây chuyền hiện đại dịch kiềm đen đợc đốt ở lò hơi để thu hồihoá chất nấu chỉ một phần nhỏ thất thoát vào dòng thải chung của nhà máy.Các dây chuyền thủ công không có công đoạn này, nớc thải thờng bị ônhiễm nặng hơn

- Dòng thải từ công đoạn tẩy: Nớc thải từ công đoạn tẩy là một trongnhững dòng thải có mức độ ô nhiễm cao của nhà máy sản xuất bột giấy.Phụ thuộc vào công nghệ tẩy trắng (phơng pháp Clo, phơng pháp H2O2 )

mà nớc thải của công đoạn này có những đặc trng khác nhau Hiện nay ởViệt Nam phần lớn các nhà máy đều sử dụng phơng pháp tẩy bằng Clo nênnớc thải của các nhà máy giấy thờng có chứa các hợp chất Clo hữu cơ mạchvòng thậm chí cả hợp chất dioxin Đây là những chất khó phân huỷ và rất

độc đối với hệ sinh vật thuỷ sinh Thông qua chuỗi thức ăn chúng gây ảnhhởng không nhỏ đến sức khoẻ của con ngời

- Dòng thải từ các quá trình nghiền bột và xeo giấy: Chủ yếu chứa sơsợi, bột giấy ở dạng lơ lửng và các hoá chất của dung dịch keo, chất trángphủ bề mặt giấy

- Nớc ngng của quá trình cô đặc trong hệ thống thu hồi hoá chất dịch

đen có chứa rất nhiều các hợp chất hữu cơ bay hơi nh axit axetic, foocmic,

metanol đặc biệt là các hợp chất hữu cơ có chứa lu huỳnh nh: Meecaptan,etanol captan gây ra mùi đặc trng rất khó chịu

- Đặc tính nớc thải của một số công nghệ sản xuất bột giấy đợc trìnhbày ở bảng 1.2

Bảng 1.2 Đặc tính nặc tính nớc thải công nghiệp sản xuất bột giấy và giấy

STT công nghệ sản xuất tải lợng nớc

thải

m3/1tấn giấy

COD kg/tấn giấy

BODkg/tấn giấy

1 Sunphát có thu hồi kiềm 400  500 500 85

2 Hoá nhiệt cơ CTMP

không thu hồi kiềm

200 400  800 80  160

4 Xút không thu hồi kiềm 500  600 253 125

1.2.3 Các nguồn phát sinh nớc thải và đặc tính của nớc thải làng nghề cơ khí

Nguồnphát sinh nớc thải

Nớc thải loại này có nguồn gốc từ các quá trình công nghệ xử lý làmsạch bề mặt kim loại, chế biến gia công kim loại, mạ, pin, ác quy, chế tạomáy, điện tử

Kim loại nặng sử dụng trong công nghệ mạ có mặt trong nguồn nớcthải tập trung chủ yếu là các nguyên tố: Cr, Pb, Ni, Zn, Cu, Fe Mặc dù cácnguồn thải hết sức đa dạng nhng nguồn thải chứa kim loại nặng có tỷ trọnglớn nhất là từ công nghệ mạ: Mạ điện (Cr,Ni,Cu) và mạ nhúng phủ Nguồnkim loại xuất phát từ công đoạn xử lý bề mặt cần mạ chủ yếu là sắt thép vàcác thành phần khác của hợp kim phần còn d lại trong dung dịch mạ khôngdùng lại đợc xả vào nớc thải trong khi rửa hoàn thành thành phẩm Một l-ợng đáng kể dầu mỡ cũng đợc thải vào nớc trong quá trình gia công cơ khí

Đặc tính nặc tính của nớc thải làng nghề cơ khí

Đặc tính cơ bản nhất của nớc thải loại này là chứa nhiều các kim loạinặng, đặc biệt là các ion kim loại có tính ôxy hoá cao nh Cr+6, Ni+2 có độctính rất cao Tác động của các kim loại nặng lên có thể sinh vật phụ thuộcvào bản chất của kim loại, hoá trị của chúng, chủng loại sinh vật đợc trìnhbày ở bảng 1.3

Bảng 1.3 Tác động của kim loại nặng đến các sinh vật

> Zn Thực vật bậc cao (Higher plant ) Hg > Pb > Cu > Cd > Cr > Ni > Zn

Các kim loại nặng ngoài tác động trực tiếp tới hệ sinh thái môi trờng chúng còn tích luỹ trong các cơ thể sinh vật và thông qua chuỗi thức ăn tác

động trực tiếp tới sức khoẻ con ngời ảnh hởng của các kim loại nặng lên các cơ quan chức năng của ngời đợc trình bày ở bảng 1.4

Bảng 1.4 Tác động của kim loại nặng đến các bộ phận của cơ thể ngời

CH3Hg; Hg - Đi lại và phản xạ không bình thờng

Pb2+ - Tác động tới nơtron ngoại vi

As - Bệnh thần kinh ngoại vi+ Hệ bài tiết HgAs2+ - Bệnh thận, bệnh đờng tiết niệu- Rối loạn đờng tiết niệu

hấp

Hg2+ - Viêm miệng

As - Loét, lên nhọt, hói đầu

Hg - Gây tác động đến cuống phổi

Se - Sng hoặc viêm đờng hô hấp+ Xơng CdSe - Nhuyễn xơng- Mục răng

+ Hệ thống tim mạch Cd, As - Mỡ tim

+ Hệ thống sinh sản CH3Hg, As - Sảy thai

+ Ung th Cd, As - Phổi, da, tuyến tiết niệu

1.3 Các chỉ tiêu đánh giá nớc thải công nghiệp

1.3.1 Các chất hữu cơ

Các chất hữu cơ trong nớc thải tác động mạnh đến sự ô nhiễm của

n-ớc thải và ảnh hởng đến nguồn ôxi trong môi trờng Nồng độ các chất hữucơ trong nớc thải càng cao thì lợng ôxi hoà tan và khả năng phân huỷ sinhhọc của nó càng giảm Hàm lợng các chất hữu cơ thờng đợc xác định thôngqua hai chỉ tiêu cơ bản là TOC (total orgamic cacbon)

Ngoài ra thông qua chỉ số COD và BOD cũng có thể gián tiếp, đánhgiá đợc nồng độ các chất hữu cơ có trong nớc thải

1.3.2 Các chất vô cơ

Các chất vô cơ có nhiều trong nớc thải công nghiệp tuyển khoáng,chế tạo cơ khí Trong nớc thải sinh hoạt và công nghiệp chế biến thựcphẩm lợng chất vô cơ chiếm một tỉ lệ nhỏ nhng lại khá cân đối cho quátrình sinh trởng và phát triển của vi sinh vật

1.3.3 Hàm lợng chất rắn

- Chất rắn tổng số (TS)

Chất rắn là một trong những chỉ tiêu vật lý đặc trng và quan trọngnhất của nớc thải Nó bao gồm các chất rắn nổi, lơ lửng, keo và tan Do đókhi phân tích, chất rắn đợc xác định là phần còn lại sau khi cho bay hơi vàsấy khô mẫu ở nhiệt độ nhất định đến trọng lợng không đổi Hàm lợng chấtrắn đợc xác định qua một số chỉ tiêu sau:

- Chất rắn huyền phù (SS)

Nằm trong thành phần của TS nhng không hoà tan Đây chính lànguyên nhân gây nên độ đục của nớc thải, làm hạn chế ánh sáng xuyên qua,

ảnh hởng trực tiếp tới quá trình quang học của thực vật thuỷ sinh

- Chất rắn huyền phù bay hơi (VSS)

Đặc trng cho nớc thải công nghiệp hoá chất nh sản xuất dung môihữu cơ, công nghiệp chế biến dầu

- Chất rắn hoà tan (DS)

Chất rắn hoà tan DS cũng nằm trong thành phần của TS, hoà tantrong nớc vì vậy nó dễ phân tán vào môi trờng, ảnh hởng cả đến nguồn nớcmặt (sông ngòi, ao hồ) và nguồn nớc ngầm

1.3.4 Nồng độ ôxi hoà tan DO (Dissolved oxygen)

Ôxi hoà tan là môt trong những chỉ tiêu quan trọng để đánh giá chấtlợng nớc

Nớc càng sạch, nồng độ ôxy hoà tan càng cao Đây là chất khí khôngthể thiếu đợc trong quá trình sinh trởng và phát triển của tất cả các sinh vật.

Ôxi là chất khí khó hoà tan trong nớc và không tác dụng với nớc về mặt hoáhọc Độ ôxi hoà tan trong nớc phụ thuộc vào các yếu tố nh áp suất, nhiệt độ

và các đặc tính của nớc (các thành phần hoá học, sinh vật, thuỷ sinh sốngtrong nớc ) Nồng độ ôxi hoà tan trong nớc sạch thờng nằm trong khoảng 6

 7 mg/l ở nhiệt độ bình thờng Khi thải các chất hữu cơ vào nguồn nớc,một mặt bản thân các chất hoà tan làm giảm độ bão hoà của ôxy trong nớc,mặt khác vi sinh vật trong nớc sẽ sử dụng ôxi để ôxi hoá chúng do đó làmgiảm lợng ôxi hoà tan trong nớc

1.3.5 Nhu cầu ôxi sinh hoá BOD (Biochemical oxygen demand)

BOD biểu thị lợng chất hữu cơ trong nớc có thể bị phân huỷ bởi các

vi sinh vật Vì thế, nhu cầu ôxi sinh hoá là chỉ tiêu thông dụng nhất để xác

định mức độ ô nhiễm của nớc thải và khả năng tự làm sạch của nớc thải doquá trình tự phân huỷ bởi vi sinh vật trong tự nhiên

BOD đợc định nghĩa là lợng ôxi đợc vi sinh vật sử dụng trong quátrình ôxi hoá các chất hữu cơ Quá trình này đợc biểu diễn nh sau:

Chất hữu cơ + O2  CO2 + H2O + tế bào mới + Sản phẩm

1.3.6 Nhu cầu ôxi hoá học (Chemical oxygen demand)

Chỉ số này đợc dùng để biểu thị hàm lợng chất hữu cơ trong nớc thải

và mức độ ô nhiễm nớc tự nhiên COD đợc định nghĩa là lợng ôxi cần thiếtcho quá trình ôxi hoá hoá học các chất hữu cơ trong mẫu nớc thành CO2 và

H2O và các hợp chất vô cơ có tính khử nh S-2, NH3, Cr+3 Lợng ôxi này

t-ơng đt-ơng với hàm lợng chất hữu cơ có thể bị ôxi hoá và đợc xác định bằngtác nhân ôxi hoá hoá học mạnh Phơng pháp phổ biến nhất hiện nay để xác

định COD là phơng pháp bicromat

1.3.7 Các chỉ tiêu khác

Tuỳ theo mục đích và yêu cầu của công việc mà ngời ta còn có thểxác định thêm một số chỉ tiêu khác nh:Hàm lợng nitơ, hàm lợng phốt pho,hàm lợng sunfat, chỉ thị chất lợng về vi sinh nh Coliorm, Fecal coliform

1.4 Khái niệm về phép thử sinh học (Bioassay)

Phép thử sinh học là sử dụng các test sinh học (có thể là sinh vật thuỷsinh: cá, bèo, tảo, vi sinh vật ) để xác định hoặc đo ảnh hởng của một hoặctập hợp các chất thử lên cơ thể sinh vật (gây chết, gây ức chế sinh trởng )

1.4.1 Các chỉ tiêu để đánh giá phép thử sinh học

a Nồng độ gây chết: (Lethal concentration LC)

Để đánh giá chỉ tiêu này, các chỉ số thờng dùng là LC10, LC50, LC70

- LC10: Là nồng độ ngỡng, nếu nồng độ thấp hơn LC10 nó sẽ khônggây chết với sinh vật thử Đây chính là ngỡng cho phép của các chất thải

đối với môi trờng ở nồng độ thấp hơn LC10 không quan sát thấy tác độngtức thời của chất thử đối với test thử nên không gây tác động tức thời vớimôi trờng sinh thái

- LC50: Là nồng độ của chất thử gây chết 50% cá thể của test thử.Nồng độ này phụ thuộc vào thời gian và điều kiện tiến hành phép thử Vìvậy trong một số trờng hợp chỉ số LC50 đợc ghi kèm thời gian thử ( 24

50

LC ,48

50

50 72

LC ) , theo quy định của quốc tế về phép thử sinh học thốngnhất lấy chỉ tiêu LC50 ở 96 giờ nên trong các tài liệu công bố về chỉ tiêu nàykhông có chỉ số thời gian đi kèm

LC50 đợc quy định là chỉ tiêu chuẩn thống nhất của cơ quan quản lýmôi trờng của nhiều nớc trên thế giới nh: Mỹ, Thuỵ Điển, Canada, ThuỵSỹ dùng để đánh giá độ độc của các chất thử đối với môi trờng sinh thái

- LC70: Là nồng độ gây chế 70% cá thể thử, chỉ tiêu này dùng đểtham khảo và hỗ trợ, đánh giá độ độc của chất thử

b Nồng độ ức chế hữu hiệu (effective concentration EC).

EC cũng đợc sử dụng để đánh giá ảnh hởng của chất thử lên cơ thểsinh vật, sử dụng làm test thử EC cũng sử dụng các chỉ tiêu tơng tự nh LC:

EC10, EC50 và EC70

EC50 đợc sử dụng là chỉ tiêu chuẩn để đánh giá phép thử Đây là nồng

độ gây ức chế 50% quá trình trao đổi chất so với bình thờng của cơ thể sinhvật sử dụng làm test thử Quá trình trao đổi chất có thể đánh giá thông qua:Tốc độ sinh trởng, sản phẩm trao đổi chất, lợng ôxy sử dụng trong quá trìnhhô hấp

1.4.2 Yêu cầu đối với cá thể sử dụng trong phép thử sinh học

- Cá thể sử dụng làm test thử phải mẫn cảm với chất thử

- Cá thể sử dụng làm test thử phải phù hợp với điều kiện khí hậu và

địa lý của khu vực đánh giá test thử (cá thể phải thuần dỡng tại khu vực

đánh giá chất thử tối thiểu là 1 năm)

- Là những cá thể quan trọng đặc trng cho môi trờng sinh thái cầnquan tâm

- Dễ dàng thuần dỡng và chuẩn hoá ở điều kiện phòng thí nghiệm và

có những hiểu biết về sinh thái của nó trong môi trờng

- Thử tính có thay thế mẫu thử theo thời gian

- Thử động (trong dòng chảy của mẫu thử)

khả năng tài chính và quy định của từng nớc mà ngời ta sẽ quyết định lựachọn một hoặc nhiều phơng pháp để xử lý với mục đích làm giảm hàm lợngcác chất ô nhiễm tới mức thấp nhất trong thời gian nhanh nhất với chi phínhỏ nhất, nhằm đạt đợc chỉ tiêu quy định đối với cơ sở do nhà nớc ban hành

1.5.1 Phơng pháp cơ học

Đây là phơng pháp thờng đợc dùng để xử lý sơ bộ nớc thải, nó có tácdụng loại bỏ các hợp chất không tan vô cơ cũng nh hữu cơ trong nớc Tuỳtheo đặc điểm của các loại cặn cũng nh kích thớc của chúng trong nớc thải

mà ngời ta áp dụng các phơng pháp nh lắng, lọc qua lới, xyclon thuỷ lực,lọc cát, qua ly tâm

1.5.3 phơng pháp hoá lý

Phơng pháp này đợc ứng dụng rộng rãi để xử lý nớc cấp và nớc thải.Phơng pháp này dựa trên cơ sở các quá trình keo tụ, hấp phụ, trích ly, bayhơi, tuyển nổi, trao đổi ion tinh thể hoá, màng bán thấm dializ Nhằm loại

bỏ các hạt lơ lửng phân tán, các chất khí hoà tan, các chất vô cơ và hữu cơ

ra khỏi nớc thải Ngời ta thờng áp dụng phơng pháp keo tụ kết hợp với

đông tụ và tuyển nổi trong quá trình xử lý bằng phơng pháp hoá lý với đốitợng là nớc thải chế biến thuỷ sản

1.5.4 Phơng pháp sinh học

Bản chất của phơng pháp này dựa trên hoạt động sống của các vi sinhvật có khả năng phân giải các chất hữu cơ hoặc vô cơ trong nớc thải thànhnguồn năng lợng và nguồn Cacbon để thực hiện các quá trình sinh trởng vàphát triển Khi đó chúng nhận các chất làm vật liệu để xây dựng tế bào, sinhtrởng và phát triển nên sinh khối tăng lên Các vi sinh vật thờng sử dụngtrong xử lý nớc thải là các vi khuẩn chủ yếu là loại dị dỡng hoại sinh, nấm,tảo, nguyên sinh động vật và thực vật

Các phơng pháp sinh học bao gồm:

Nhìn chung phơng pháp này có một số u nhợc điểm sau:

* Ưu điểm:

- Có thể xử lý nớc thải có phổ nhiễm bẩn hữu cơ rộng

- Hệ thống có thể tự điều chỉnh phổ các chất nhiễm bẩn và nồng độcác chất nhiễm bẩn

- Rẻ hơn so với một số phơng pháp xử lý khác (ví dụ: phơng pháphoá học)

- Sản phẩm cuối cùng của quá trình xử lý là H2O và CO2 Vì vậykhông gây ô nhiễm thứ cấp cho môi trờng

- Sinh khối vi sinh vật có thể sử dụng vào các mục đích khác nhaunh: bổ sung vào thức ăn chăn nuôi, làm phân bón hữu cơ

có BOD5 thích hợp nhất trong khoảng từ 800-1200mg/l

Tuy có một số nhợc điểm nh vậy nhng phơng pháp làm sạch nớc thảibằng biện pháp sinh học vẫn là phổ biến và đợc áp dụng rộng rãi nhất đốivới các loại nớc thải giàu chất hữu cơ

ch¬ng II: vËt liÖu vµ ph¬ng ph¸p

nghiªn cøu

2.1 vËt liÖu

2.1.1 MÉu níc th¶i

 Níc th¶i nhµ m¸y bia Hµ Thµnh Hµ Néi (lÊy t¹i nguån th¶i ra s«ng)

 Níc th¶i nhµ m¸y giÊy B·i B»ng (lÊy t¹i tr¹m b¬m ra s«ng hång) Thêi gian lÊy mÉu/03/2002

MnSO4.2H2O Trung Quèc

H3BO3 Nga

Na2MOO4.2H2O Đức

- Bình tối để xác định DO Mỹ,Thuỵ Điển

- Máy sục khí, máy li tâm Đức

- Bình nuôi cá

- Bình nuôi bèo

2.2 Phơng pháp nghiên cứu

2.2.1 Xác định oxy hoà tan (DO)

Lợng oxy hoà tan trong nớc thờng rát nhỏ,khoảng 6  7mg/l đối vớinớc sạch ở điều kiện bình thờng Mức độ oxy hoà tan trong nớc thiên nhiên

và nớc thải phụ thuộc vào các hoạt tính sinh hoá, hoá học và lý học trong ớc

n-Để xác định lợng ôxy hoà tan ta làm nh sau:

* Hoá chất:

- MnSO42H2O: Cân 480g pha trong 1 lít nớc cất

- KOH: Cân 700g KOH + 150g KI pha trong 700ml nớc cất Cân tiếp10g NaN3 pha trong 40ml nớc cất Trộn lẫn hai dung dịch trên và định mức

đến 1 lít

- Na2S2O3: Cân 12,4g Na2S2O3 5H2O và 0,2g Na2SO3 pha trong 1 lítnớc cất Hoặc dùng nồng độ chuẩn 0,1N pha loãng tới nồng độ 0,25N

Định phân bằng dung dịch Na2S2O3 0,025N đến màu vàng rơm Bổsung 1-2ml dung dịch hồ tinh bột và tiếp tục định phân đến khi hết màu xanh

Trong môi trờng kiềm Mn2+ bị ôxy hoà tan trong nớc đến Mn4+ dớidạng MnO2

Mn2+ + 2H+ + 1/2O2 = MnO2 + H2OKhi có mặt H+,Mn4+ bị khử đến Mn2+

a.k.N.8000

Trong đó :

2.2.2 Xác định nhu cầu ôxy sinh học (BOD)

Trong nớc, khi xảy ra quá trình ôxy hoá sinh học thì các vi sinh vật

sử dụng ôxy hoà tan Vì vậy việc xác định tổng lợng ôxy hoà tan cần thiếtcho quá trình phân huỷ sinh học là một chỉ tiêu quan trọng để đánh giá ảnhhởng của nguồn thải đối với nguồn tiếp nhận

Trong thực tế, ngời ta không thể xác định lợng ôxy càn thiết để phânhuỷ hoàn toàn chất hữu cơ, mà chỉ cần xác định lợng ôxy cần thiết trongnăm ngày đầu và ký hiệu là BOD5

BOD5 đợc xác định bằng lợng ôxy hoà tan (DO) đã bị sử dụng trongnăm ngày khi nớc thải đợc nuôi cấy ở 20 0C trong bóng tối

Tiến hành pha loãng mẫu nớc cần xác định BOD5 bằng nớc phaloãng.Nớc pha loãng là nớc có bổ sung khoáng chất gồm 4 loại dung dịchmuối khoáng (1ml mỗi loại cho một lít nớc pha loãng):

- Đệm phốtphat: pH = 7,2

Cân 8,5g KH2PO4 + 21,75g K2HPO4 + 33,4g Na2HPO4.7H2O+1,7g

NH4Cl pha trong một lít nớc cất

- Dung dịch MgSO4: Cân 22,5g MgSO4.7H2O pha trong 1 lít nớc cất

- Dung dịch CaCl2: Cân 27,5g pha trong 1 lít nớc cất

- FeCl3.6H2O: Cân 0,25g pha trong 1 lít nớc cất

* Xác định độ pha loãng của mẫu

Từ giá trị COD đã xác định ở trên tra bảng hoặc tính độ pha loãngcần thiết của mẫu để xác định BOD sao cho lợng ôxy hoà tan đợc vi sinhvật sử dụng để ôxy hoá chất hữu cơ trong nớc thải sau 5 ngày không hơn5mg/l và không nhỏ hơn 2mg/l khi pha loãng ta phải tránh để ôxy quấn theo

* Xác định DO của nớc thải trớc khi nuôi nh phơng pháp đã trình bày ởphần trên

* Đậy kín bình để ở 20 0C trong bóng tối 5 ngày

* Xác định DO sau 5 ngày nuôi

D1 là lợng ôxy hoà tan của dung dịch mẫu ngay sau khi pha loãng

D2 là lợng ôxy hoà tan của dung dịch mẫu đã pha loãng sau 5 ngày

P là hệ số pha loãng

P =

2 V 1

2.2.3 Xác định nhu cầu ôxy hoá học (COD)

Nguyên tắc của phơng pháp này là xác định lợng ôxy cần thiết choquá trình ôxy hoá hoá học các chất hữu cơ trong nớc thành CO2 và H2O Đểxác định COD ngời ta thờng sử dụng Kalibicromat (chất ôxy hoá mạnh)trong môi trờng axit (đun hồi lu trong 2 giờ) Khi đó diễn ra phản ứng:

* Hoá chất của phơng pháp

- Dung dịch H2SO4 +AgSO4: Cân 4g Ag2SO4 cho hoà tan trong 100ml

H2SO4 đặc lắc để tan qua một ngày mới dùng

- Cho 0.4g HgSO4

- Cho thêm vài hạt thuỷ tinh

- Lắp vào hệ thống sinh hàn ngợc

- Bổ sung tiếp 72ml H2SO4 đặc đã pha AgSO4 qua sinh hàn

- Đun sôi nhẹ 2 giờ

- Để nguội, rửa sinh hàn bằng 100ml nớc cất

- Cho 5 đến 10 giọt chỉ thị axit N-phenylantranilic

- Chuẩn dộ bằng dung dịch muối FAS 0,25N

Dung dịch từ màu đỏ chuyển sang màu xanh rồi kết thúc Song songvới mẫu thí nghiệm , tiến hành với mẫu trắng các bớc nh trên nhng thay25ml mẫu bằng 25ml nớc cất

Tính toán

COD (mg/l) =

V

8000 N ).

b a ( 

a: số ml muối Morh dùng để chuẩn độ mẫu đối chứng

b: số ml muối Morh dùng để chuẩn độ mẫu phân tích

N: Nồng độ đơng lợng của dung dịch muối Morh

 Sục khí cho bình nuôi cá 24 giờ sau đó chọn ra những con khoẻ mạnh

 Sau đó thử Test với các nồng độ nớc thải nằm trong khoảng rộng

Ví dụ: Nồng độ nớc thải 10; 20; 30; 40; 50

 Sau đó thu hẹp dần khoảng rộng của nớc thải sao cho đạt đợc liều

lợng gây chết 50 sinh vật đem thử trong 96 giờ đồng hồ tơng ứng với một

nồng độ nớc thải xác định

2.2.5.2 Xác định LC 50 đối với bèo

Dung dịch đậm đặc để pha môi trờng nuôi bèo tấm có các nồng độ trong bảng 2.1

Fe III Amonium citrat 0.600

* Pha dung dịch dĩnh dỡng nồng độ cao

Cho 900ml nớc cất vào bình định mức 1000ml Cho vào đấy lợngchất tan cần thiết Chỉnh đến pH 6,5 trừ dung dịch IV Khử trùng dung dịch

I, II, III, IV, V và VI trong nồi hấp ở nhiệt độ 1210C trong 15 phút Dungdịch VII đợc vô trùng bằng cách lọc qua màng Millipore (đờng kính lỗ 1,0

m) Trớc khi lọc, pH của dung dịch VII cũng đợc chỉnh về 6,5

* Chuẩn bị dung dịch nhân giống và dung dịch nguồn giống

Cho lợng xác định theo bảng 2.2 các dung dịch dinh dỡng từ I đếnVII vào 900ml nớc cất Chỉnh đến pH = 6,5 Pha loãng dung dịch đến1000ml