Giáo trình hóa và vi sinh vật nước - Chương 3 pptx

62
Chương 3: PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH
MỘT SỐ CHỈ TIÊU CHẤT LƯỢNG NƯỚC
3.1. Các chỉ tiêu vật lý
3.1.1. Chỉ số pH
Độ pH là chỉ số đặc trưng cho nồng độ ion H
+
có trong dung dịch, thường được
dùng để biểu thị tính axit và tính kiềm của nước.
Trong nước, độ pH được tính theo công thức:
pH = - lg[H
+
] và có thang đơn vị từ 0 - 14.
Khi pH = 7 nước có tính trung tính.
pH < 7 nước có tính axit.
pH > 7 nước có tính kiềm.
pH là một trong những thông số quan trọng và được sử dụng thường xuyên nhất
trong hóa nước, dùng để đánh giá mức độ ô nhiễm nguồn nước, chất lượng của nước
thải, đánh giá độ cứng của nước, sự keo tụ, khả năng ăn mòn, và trong nhiều tính
toán trong cân bằng axít - bazơ.
Với quá trình tạo men trong tế bào và quá trình hấp th
ụ các chất dinh dưỡng vào
tế bào của đa số vi sinh vật, khoảng giá trị pH tối ưu là 6,5 - 8,5.
pH có thể được xác định bằng giấy chỉ thị màu hoặc bằng pH cực hydro hoặc
cực thủy tinh
.
* Phương pháp xác định pH:

- Đo mẫu nước, đọc kết quả trên máy.
- Sau khi đo pH của nước thải chứa dầu mỡ và các hợp chất hóa học, cần phải ngâm
điện cực của máy đo trong dung dịch HCl 12% trong khoảng thời gian 2 giờ và sau đó
rửa lại điện cực bằng nước cất hai lần để phục hồi độ nhạy của điệ
n cực.
3.1.2. Nhiệt độ
Nhiệt độ của nước là đại lượng phụ thuộc vào điều kiện môi trường và khí hậu.

- Đọc hướng dẫn của nhà sản xuất trước
khi sử dụng máy đo pH.
- Hiệu chuẩn thiết bị: Khi phân tích pH, cần
phải thực hiện chuẩn máy đo theo khoảng giá
trị pH của mẫu nước. Tuỳ thuộc vào tính chất
của mẫu nước mà sử dụng dung dịch chuẩn
pH thích hợp.
+ Nếu các mẫu cần đo có tính trung tính,
hiệu chỉnh máy với dung dịch pH chuẩn = 7.
+ Nếu các m
ẫu cần đo có tính axít, hiệu
chỉnh máy với dung dịch pH chuẩn = 5.
+ Nếu các mẫu cần đo có tính kiềm, hiệu
chỉnh máy với dung dịch pH chuẩn = 9.

63
Nhiệt độ là điều kiện xác định đặc điểm các quá trình sinh, hóa học, v.v diễn ra
trong môi trường nước. Nhiệt độ có ảnh hưởng đến sự hòa tan oxy và quá trình tự làm
sạch nguồn nước. Do đó, nhiệt độ của nước và nhiệt độ môi trường xung quanh là
những tác động trực tiếp ảnh hưởng tới thành phần và chất lượng, ảnh hưởng tới các
quá trình xử lý bằng phương pháp hóa học.
Đo nhiệt độ của nguồn nước ở nơi lấy mẫu
và nhiệt độ không khí xung quanh là yếu tố cần thiết trong quá trình xét nghiệm mẫu
nước nói chung.
Nhiệt độ có ảnh hưởng không nhỏ đến các quá trình xử lý nước và nhu cầu tiêu
thụ. Nước mặt thường có nhiệt độ thay đổi theo nhiệt độ môi trường. Ví dụ: ở miền
Bắc Việt Nam, nhiệt độ nước thường dao động t
ừ 13 - 34
0
C, trong khi đó nhiệt độ
trong các nguồn nước mặt ở miền Nam tương đối ổn định hơn 26 - 29
0
C.
Nhiệt độ của nước thông thường được xác định cùng với pH hay DO bằng máy đo.
3.1.3. Độ màu
Nước mặt thường có độ màu cao, là một phần do các chất lơ lửng trong nước
mang màu. Nước sông, suối chảy qua những vùng đất đất đỏ làm cho nước có màu
trong suốt thời kỳ lũ.
Độ màu thường do các chất bẩn trong nước tạo nên. Các hợp chất sắt, mangan
không hoà tan làm nước có màu nâu đỏ, các chất mùn humic gây ra màu vàng, còn các
loại thủy sinh tạo cho nước màu xanh lá cây. Nước bị nhiễm bẩn bởi nước thải sinh
hoạt hay công nghiệp thườ
ng có màu xanh hoặc đen.

Nước thải thường có màu nâu đen hoặc đỏ nâu.
Màu của nước được phân thành 2 dạng: Màu thực do các chất hòa tan hoặc dạng
hạt keo lơ lửng, các chất hữu cơ,… Màu biểu kiến là màu của các chất lơ lửng trong
nước tạo nên. Trong phân tích nước, người ta xác định màu thực của nước, nghĩa là
sau khi lọc bỏ các chất không tan.
Khi phân biệt giữa độ màu biểu kiến với độ màu th
ực là rất quan trọng. Nhìn chung
cường độ màu thường tăng khi pH tăng, vì vậy cần kiểm tra pH khi xác định độ màu.
Để xác định độ màu người ta sử dụng các hóa chất chuẩn là K
2
PtCl
6
và CoCl
2
, có
thể dùng kỹ thuật trắc quang hoặc ống so màu (thường được gọi là ống Nessler). Đơn
vị độ màu chuẩn hiện nay là Pt-Co (PCU, Platinum-Cobalt Color Units), một số
trường hợp sử dụng đơn vị TCU (True Color Units).
Nước thiên nhiên thường có độ màu thấp hơn 200Pt-Co. Độ màu biểu kiến trong
nước thường do các chất lơ lửng trong nước tạo ra và dễ dàng loại bỏ bằng phương
pháp lọc. Trong khi đó, để loại b
ỏ màu thực của nước (do các chất hoà tan tạo nên)
phải dùng các biện pháp hoá lý kết hợp.
Theo tiêu chuẩn của WHO (World Health Organization) và US (United States),
EPA (Environmental Protection Agency) thì độ màu trong nước uống ≤ 15 TCU.
3.1.4. Độ đục
Nước là một môi trường truyền ánh sáng tốt. Khi trong nước có các vật lạ như
các chất huyền phù, các hạt cặn đất cát, các vi sinh vật,… khả năng truyền ánh sáng bị
giảm đi. Nước có độ đục lớn chứng tỏ có chứa nhiều cặn bẩn.
Độ đục trong nước là do các hạt rắn lơ lửng, các chất hữu cơ phân rã hoặc do các

động thực vật thủy sinh gây nên. Độ đục làm giảm kh
ả năng truyền ánh sáng trong
dung dịch nước, gây mất mỹ quan khi sử dụng nước, ảnh hưởng đến chất lượng sản


64
phẩm. Các vi khuẩn có thể xâm nhập vào các hạt rắn lơ lửng nên gây trở ngại cho giai
đoạn khử trùng nước và có thể trở thành nguyên nhân gây bệnh từ nguồn nước. Độ đục
là một vấn đề quan trọng trong hệ thống cấp nước công cộng bởi vì 3 lý do chính: mỹ
quan, khả năng lọc và khử trùng nước.
Đơn vị chuẩn đo độ đục là sự cản trở quang học do 1mg SiO
2
hòa tan trong 1 lit
nước cất gây ra. Đơn vị đo độ đục: 1 đơn vị độ đục = 1mg SiO
2
/1lít nước.
Độ đục càng cao: nước nhiễm bẩn càng lớn.
Độ đục cũng có thể được đo bằng máy so màu quang điện với kính lọc mầu đỏ
có bước sóng 580 - 620 nm. Cách tiến hành như sau: lấy nước trong quay li tâm 3000
vòng/phút, trong vòng 10 - 15 phút, lấy dịch trong của nước đưa lên máy so mẫu,
chỉnh máy về số không. Sau đó lấy các mẫu thử cho vào cuvet và đo trên máy so mầu.
Số đo được biểu thị độ đục của m
ẫu thử. Lưu ý: số đo được trên máy so mầu với
bước sóng 600 - 620 nm càng lớn thì độ đục càng lớn.
Đo độ đục của nước bằng máy đo độ đục. Đơn vị đo độ đục thường được ký
hiệu là NTU (Nephelometric Turbidity Units), FNU (Formazin Nephelometric Unit),
JTU (jackson turbidity unit), FTU (Formazin Turbidity Unit);1 NTU tương ứng với
0,58mg formalin trong 1 lít nước.
Nếu phải pha loãng mẫu nước cần xác định độ đục, độ đục của mẫu sẽ b
ằng độ

đục đo được sau pha loãng nhân với hệ số pha loãng.
Ngoài việc dùng SiO
2
làm huyền phù chuẩn, người ta còn dùng các huyền phù
chuẩn khác như formazin hoặc styren đivinylbenzen.
Đơn vị đo đục thường là mg SiO
2
/l, NTU, FTU; trong đó đơn vị NTU và FTU là
tương đương nhau. Nước mặt thường có độ đục 20 - 100 NTU, mùa lũ có khi cao đến
500 - 600 NTU. Nước cấp cho ăn uống thường có độ đục không vượt quá 5 NTU.
Nước uống thông thường thường có độ đục nằm trong khoảng từ 0 - 1 NTU.
Hàm lượng chất rắn lơ lửng cũng là một đại lượng tương quan đến độ đục của nước
3.2. Các chỉ tiêu hóa học
3.2.1. Ôxy hoà tan (Dissolved Oxygen - DO).
a. Khái niệm chung
Tất cả các sinh vật sống bị phụ thuộc vào oxy ở dạng này hay dạng khác để duy
trì quá trình trao đổi chất nhằm sản sinh ra năng lượng cho sự sinh trưởng hoặc sinh
sản. Quá trình hiếu khí là vấn đề được quan tâm nhất khi chúng cần oxy tự do.
Oxy hoà tan trong nước cần thiết cho những sinh vật hiếu khí. Bình thường oxy
tự do trong nước nằm trong khoảng 8 - 10 mg/l. Các chất gây ô nhiễm có trong nước
thường làm giảm khả năng hòa tan của oxy trong nướ
c.
Oxy trong nước thường được tạo ra do sự hoà tan từ khí quyển hoặc do quang
hợp của tảo. Khi nồng độ DO thấp, các loài sinh vật nước giảm hoạt động hoặc bị chết.
Do vậy, DO là một chỉ số quan trọng để đánh giá sự ô nhiễm nước của các thuỷ vực.
b. Phương pháp Winkler xác định hàm lượng oxy hòa tan
* Nguyên tắc
Phương pháp Winkler và những cải tiến của chúng là những kỹ thuật tiêu chuẩn
để xác định oxy hòa tan hiện nay.

65
Phng phỏp ny khỏ n gin, d thc hin v cho phộp t chớnh xỏc cao
khi hon thnh cn thn tt c khõu khi tin hnh nh lng.
Phng phỏp da trờn c s phn ng m ú Mn
+2
trong mụi trng kim
(dung dch c cho vo trong mu nc trong cựng hn hp vi dung dch KI) b O
2
trong mu nc ụxy hoỏ n hp cht Mn
+4
, s ng lng ca hp cht Mn hoỏ tr 2
lỳc ú c kt hp vi tt c O
2
ho tan.
MnCl
2
+ 2NaCl = 2NaCl + Mn(OH)
2
Mn(OH)
2
+ O
2
= 2MnO(OH)
2
Vaứng naõu
Traộng

S ng lng ca Mn(IV) c to thnh dng kt ta mu vng nõu bng
s ng lng ụxy ho tan trong nc. Khi thờm axit H

2
SO
4
vo trong mu, hp cht
Mn(IV) hay núi khỏc i l s ng lng ca O
2
ho tan, chớnh bng s ng lng
I
2
cú trong mu nc.
MnO(OH)
2
+ 2H
2
SO
4
+ KI = MnSO
4
+ K
2
SO
4
+ 3H
2
O + I
2

I
2
t do c tỏch ra, d dng nh lng dung dch chun Na

2
S
2
O
3
.
I
2
+ 2

Na
2
S
2
O
3
= 2NaI + Na
2
S
4
O
6

Hn ch ca phng phỏp: phng phỏp Winkler xỏc nh O
2
hũa tan trong nc
khụng ỏp dng vi nhng mu nc cú cht ụxy hoỏ (vựng nc b nhim bn nc
thi cụng nghip) cú kh nng ụxy hoỏ anion I
-
, hoc cỏc cht kh (ihydrosunfua
H
2
S) kh I
2
t do.
* Húa cht cn thit.
- Dung dch MnCl
2
: Hũa tan 250g MnCl
2
.4H
2
O trong 620ml nc ct ng vo
l trng.

- Dung dch KI/NaOH: Ho tan 150g KI trong 200ml nc ct, ho tan 500g NaOH
trong 500ml nc ct (khi ho tan va khuy va lm lnh). Trn 2 dung dch ny vi
nhau v thờm nc ct n 1l. ng vo l nõu, nỳt cao su.

- Dung dch tinh bt
Cỏch pha th 1: Hũa tan 0,5g tinh bt d tan vi 1lớt nc ct, ri thờm 100ml
nc ct v khuy, un n sụi. Cú th thờm 3git CCl
4

hoc CHCl
3
dit vi khun.
Cỏch pha th 2: Cho 2g tinh bt d tan vo trong 1lớt nc ct. Dựng NaOH 20%
va cho va khuy vo dung dch tinh bt (ht khong 30ml dung dch kim) cho ti
khi c mt dung dch trong sut, hi sỏnh. yờn trong 1 gi, dựng dung dch HCl
20% va cho va khuy trung hũa kim, cho n khi phn ng axớt yu (th o
Bit th tớch v nng Na
2
S
2
O
3
khi chun ta
d dng tớnh c hm lng ụxy hũa tan trong mu
nc. Vỡ th khi xỏc nh O
2
ho tan trong nc c
thc hin trong 3 giai on:
Giai on I: C nh O
2
hũa tan trong mu (c nh
mu)
Giai on II: Tỏch I
2
bng mụi trng axớt

(axớt
húa, x lý mu)
Giai on III: Chun I

2
bng Na
2
S
2
O
3
(phõn
tớch mu)


66
giấy đo pH = 6 là được). Thêm hỗn hợp đó 1ml axít axetic 99% để bảo quản. Dung
dịch để một năm mới hỏng.
- Dung dịch nguyên chuẩn K
2
Cr
2
O
7
0,1 N: Cần 4,903g tinh thể hòa tan và định mức
đến 1 lít bằng nước cất hoặc là dùng K
2
Cr
2
O
7
N/10.
H
2

SO
4
đặc; Dung dịch H
2
SO
4
25%.
Chú ý: Khi pha phải đổ axít vào nước, không làm ngược lại. Đong lượng axít trong
ống đong mà không dùng pipet.
- Dung dịch KI 1M: Hòa tan 8,3g KI vào trong 500ml nước cất. Trộn đều rồi cho
vào lọ nâu.
- Dung dịch Na
2
S
2
O
3
0,1 N: Hòa tan 25g tinh thể Na
2
S
2
O
3 .
5H
2
O trong 1lít nước cất,
đun sôi để nguội (để đuổi hết CO
2
). Thêm 6 hạt NaOH rắn rồi cho vào lọ hoặc dùng
Na

2
S
2
O
3
N/10.
Dung dịch vừa pha không có nồng độ chính xác vì vậy cần phải xác định lại
nồng độ. Lý do là trong tinh thể Na
2
S
2
O
3
thường lẫn Na
2
S
,
Na
2
CO
3,
Na
2
SO
3
và
Na
2
S
2

O
3
dễ bị vi khuẩn phân giải, bị ôxy trong không khí ôxy hóa.
* Cách tiến hành
Nạp dung dịch mới pha lên buret.
Cho vào bình nón 10ml dung dịch H
2
SO
4
25%, 10ml KI 1M, 10ml K
2
Cr
2
O
7
. Lắc
đều để yên 5 phút, chuẩn độ bằng Na
2
S
2
O
3
0,1 N cho đến màu vàng nhạt, rồi cho 3 giọt
hồ tinh bột. Tiếp tục nhỏ từng giọt Na
2
S
2
O
3
cho đến hết màu xanh tím (chỉ đến mất màu

xanh tím của dung dịch tinh bột chứ không thể mất màu của Cr
3+
được). Ghi thể tích
Na
2
S
2
O
3
, tiêu tốn V(ml). Nồng độ dung dịch Na
2
S
2
O
3
được tính theo công thức:

N =
10. 0,1
V

Tổng quát:

V
NV
OCrKOCrK
722722
.
=Ν

Từ dung dịch Na
2
S
2
O
3
đã biết chính xác nồng độ, ta pha dung dịch Na
2
S
2
O
3
0,01
N là dung dịch chuẩn để xác định O
2
hòa tan.
* Tính toán
Hàm lượng O
2
hoà tan trong nước được tính theo công thức:
mg O
2
/L =
V . N . 8 . 1000
V
0

Trong đó:
V: Số ml dung dịch Na
2

S
2
O
3
0,01N đã dùng hết
N: Nồng độ dung dịch chuẩn Na
2
S
2
O
3

V
0
: Thể tích mẫu nước đã xử lý để phân tích
8: Đương lượng của O
2

1000: Hệ số đổi thành lít


67
Chú ý: Trong giai đoạn cố định, chúng ta đã thêm 2ml hố chất (1ml MnCl
2
+ 1ml
KI/NaOH) vào trong chai mẫu 125ml, nên lượng nước thực tế được định lượng (trừ
phần hố chất đã cho vào) là:
25 x
125
2125

−
= 24,6 (mL)
Và như vậy hàm lượng O
2
hòa tan trong nước chính xác là:
mg O
2
/L =
V . N . 8 . 1000
24,6

3.2.2. Nhu cầu oxy sinh hóa (Biochemical oxygen Demand - BOD)
a. Khái niệm chung
BOD là lượng oxy cần thiết để vi sinh vật oxy hóa các chất hữu cơ có khả năng
phân hủy sinh học trong điều kiện hiếu khí. Đơn vị tính là (mg/l). Khái niệm “có khả
năng phân hủy” nghĩa là chất hữu cơ có khả năng dùng làm thức ăn cho vi sinh vật.
Chất hữu cơ O
2
CO
2
H
2
O
Vi sinh vật Tế bào mới (tăng sinh khối)
+
+

Lượng oxy sử dụng trong q trình này là oxy hòa tan trong nước, oxy do q
trình quang hợp.
Chỉ tiêu BOD được xác định bằng cách đo đạc lượng oxy mà vi sinh vật tiêu thụ

trong q trình phân hủy các chất hữu cơ. Chỉ tiêu BOD càng cao chứng tỏ lượng
chất hữu cơ có khả năng phân hủy sinh học ơ nhiễm càng lớn.
Nước thải sinh hoạt có BOD ≈ 80 - 240 mg/l
Nước thải cơng nghiệp có BOD ≈ 200 - 30000 mg/l
BOD
5
là thơng số được sử dụng phổ biến nhất đó chính là oxy cần thiết để oxy
hóa sinh học trong 5 ngày ở nhiệt độ 20
o
C trong bóng tối (để tránh hiện tượng quang
hợp ở trong nước). Bình thường 70 - 80% oxy được sử dụng trong 5 ngày đầu. Theo
lý thuyết, phản ứng có thể xem là hồn tồn trong 20 ngày, đây là khoảng thời gian
khá dài. Kinh nghiệm cho thấy tỷ lệ BOD
5
/BOD
tổng cộng
tương đối cao nên thời gian ủ
5 ngày là hợp lý. Tỷ lệ này cao hay thấp tùy thuộc vào vi sinh vật được bổ sung trong
phân tích BOD và bản chất của chất hữu cơ.
Q trình oxy hóa các chất hữu cơ trong nước có thể xảy ra theo hai giai đoạn:
- Giai đoạn 1: Chủ yếu oxy hóa các hợp chất cacbua hydro, q trình này xảy ra ở
20
o
C.
CnHm (n m) O
2
n CO
2
m/
2

H
2
O
+
++
Vi khuẩn

- Giai đoạn 2: Oxy hóa các hợp chất nitơ.
NH
3
O
2
nNO
2
-
H
+
H
2
O
NO
2
-
O
2
NO
3
-
+
+

+
Vi khuẩn

2
3
2
22
Vi khuẩn
+
22

b. Phương pháp xác định BOD
5

Nước pha lỗng cần phải cấy thêm vi sinh vật và nguồn vi sinh vật đối với nước
như sau:


68
A. Nước mặt (sông, suối, ao, hồ): để pha loãng nước thải sinh hoạt.
B. Nước thải: là nước lấy từ cuối của dòng thải.
DO của nước pha loãng đã cấy vi sinh vật sau 5 ngày ủ ở nhiệt độ 20
o
C không
được giảm quá 1 mg/l so với DO ban đầu.
Trung bình mẫu nước có pH nằm trong khoảng 6,5 – 7,5.

chất hữu cơ khá lớn và lượng oxy hòa tan không đủ đáp ứng cho 5 ngày ở 20
0
C. Để
xác định BOD
5
thường dùng phương pháp pha loãng mẫu nước bằng cách bổ sung
vào nước một số chất khoáng làm bão hòa oxy hòa tan (vì độ tan oxy giới hạn trong
khoảng 9 mg/l ở 20
0
C).
Dịch pha loãng được chuẩn bị ở chai miệng to. Bão hòa oxy bằng cách thổi khí
vào 1 lít nước cất, lắc đều nhiều lần đến khi bão hòa oxy hòa tan sau đó thêm các
dung dịch như sau:
- 1ml dung dịch đệm photphat pH = 7,2 (hòa tan 8,5 gam KH
2
PO
4
, 21,75 gam
K
2
HPO
4
, 33,4 gam Na
2
HPO

4
.7H
2
O, 1,7 gam NH
4
Cl trong nước cất, định mức tới 1lít).
- 1 ml magiesunfat (hòa tan 2,25 g MgSO
4
.7H
2
O trong 100 ml nước cất).
- 1ml canxiclorua (hoà tan 2,75 g CaCl
2
trong 100 ml nước cất).
- 1ml FeCl
3
(hòa tan 0,25 gam FeCl
3
.6H
2
O trong nước cất định mức tới 1 lít).
* Xác định BOD
5
: Mẫu nước trong lọ đầy, nút kín. Trước khi phân tích cần trung hòa
về pH = 7 bằng axít sunfuric 1N hoặc natri hiđroxít 1N. Nếu cần thì tiến hành pha
loãng dựa vào chỉ số BOD:
Nếu BOD
5
không vượt quá 7mg/l thì không pha loãng, thực hiện đo giá trị BOD
trực tiếp: Mẫu được lấy vào ít nhất 2 bình BOD 200 - 300 ml. Đo giá trị DO ngay đối

với bình thứ nhất và các bình còn lại để ủ sau 5 ngày ở 20
0
C:
BOD
5
= DO
o
- DO
5

Nếu ước lượng mẫu nước có giá trị BOD>7 mg/l thì mẫu nước phải pha loãng.
12 mg O
2
/l pha loãng theo tỷ lệ 1:1 (1 phần nước + 1 phần dung dịch pha loãng).
30 mg O
2
/l pha loãng theo tỷ lệ 1:4 (1 phần nước + 4 phần dung dịch pha loãng).
60 mg O
2
/l pha loãng theo tỷ lệ 1:9 (1 phần nước + 9 phần dung dịch pha loãng).
300 mg O
2
/l pha loãng theo tỷ lệ: 2 phần nước + 98 phần dung dịch pha loãng.
600 mg O
2
/l pha loãng theo tỷ lệ: 1 phần nước + 99 phần dung dịch pha loãng.

Nếu mẫu nước chứa lượng lớn tảo và
các phù du thực vật, thì chúng cần được lọc
qua lưới lọc phù du trước khi xác định

BOD
5
.
Với mẫu nước chứa các chất độc hại đối
với vi sinh vật như kim loại nặng, chất diệt
khuẩn,… cần phải nghiên cứu cách loại trừ
các ảnh hưởng riêng của chúng.
Clo tự do và clo liên kết có thể loại trừ
bằng dung dịch natrisunfít 0,5 mg/l.
Trong nước thải thường có hàm lượng


69
1200 mg O
2
/l pha lỗng theo tỷ lệ: 0,5 phần nước + 999,5 phần dung dịch pha
lỗng.
Khi pha lỗng cần chú ý khơng để oxy cuốn theo. Mẫu nước (sau khi pha lỗng)
được cho vào chai phân tích BOD có dung tích 300ml, cho đầy, đậy nút kín. Một chai
để ủ 5 ngày trong bóng tối ở 20
0
C. Một chai đem xác định DO ở thời điểm ban đầu.
Chai ủ sau 5 ngày đem phân tích.
* Kết quả được tính như sau:
BOD
5
= (C
1
– C
2

)/P
C
1
: Nồng độ oxy hòa tan (DO) sau khi pha lỗng ở thời điểm ban đầu phân tích,
mgO
2
/l
C
2
: Nồng độ oxy hòa tan sau 5 ngày, ủ ở 20
0
C, mgO
2
/l
P: Hệ số pha lỗng.
+
Hệ số pha loãng P =
Thể tích mẫu nước đem phân tích
Thể tích mẫu nước đem phân tích thể tích dung dòch pha loãng

Hệ số pha lỗng: dựa vào độ pha lỗng được khuyến nghị trong TCVN 6001-
1995 và dựa vào giá trị COD, lựa chọn hệ số pha lỗng thích hợp.
- Đối với mẫu có nồng độ COD<
0 mg/l thì hệ số pha lỗng tương ứng là 5.
- Đối với mẫu có nồng độ 50<COD<
120 mg/l thì hệ số pha lỗng tương ứng là
10.
- Đối với mẫu có nồng độ COD>
120 mg/l thì hệ số pha lỗng tương ứng là 20.
Trường hợp phải bổ sung vi sinh vật vào mẫu thử (có thể là nguồn nước cống) để

đảm bảo cho q trình phân hủy các chất hữu cơ. BOD
5
sẽ tính theo cơng thức:
BOD
5
(mg/L) =
(C
1
C
2
) (B
1
B
2
)
P
F

B
1
, B
2
: Chỉ số DO trước và sau khi ủ (mg/L) của mẫu nước pha lỗng có cấy thêm
nguồn vi sinh vật
.
F: tỷ số giữa thể tích dịch bổ sung vi sinh vật trong mẫu và trong đối chứng.
% (hay ml) dòch bổ sung vi sinh vật trong C
1
F =
% (hay ml) dòch bổ sung vi sinh vật trong B

1

* Phương pháp phân tích BOD có một số hạn chế:
- u cầu vi sinh vật trong mẫu phân tích cần phải có nồng độ các tế bào sống đủ
lớn và các vi sinh vật bổ sung phải được thích nghi với mơi trường.
- Nếu nước thải có độ độc hại phải xử lý sơ bộ, loại bỏ chất độc đó, sau đó mới tiến
hành phân tích, chù ý giảm ảnh hưởng của các vi khuẩn nitrat hố.
- Thời gian phân tích q dài, vì vậy trong nghiên cứ
u hoặc trong giám sát cần phải
xác định hệ số tỷ lệ giữa BOD và COD, rồi tiến hành phân tích.
Chỉ tiêu BOD khơng phản ánh đầy đủ về lượng tổng các chất hữu cơ trong nước
thải, vì chưa tính đến các chất hữu cơ khơng bị oxy hóa bằng phương pháp sinh hóa
và cũng chưa tính đến một phần chất hữu cơ tiêu hao để tạo nên tế bào vi khuẩn mới.


70
Do đó để đánh giá một cách đầy đủ lượng oxy cần thiết để oxy hóa tất cả các chất hữu
cơ trong nước thải người ta sử dụng chỉ tiêu nhu cầu oxy hóa học.
3.2.3. Nhu cầu oxy hóa học (Chemical Oxygen Demand - COD)
a. Khái niệm chung
COD là lượng oxy cần thiết để oxy hóa các chất hữu cơ thành CO
2
và H
2
O dưới
tác dụng của các chất oxy hóa mạnh.
Lượng oxy này tương đương với hàm lượng chất hữu cơ có thể bị oxy hóa được
xác định khi sử dụng một tác nhân oxy hóa học mạnh trong môi trường axít.
COD là chỉ tiêu đánh giá mức độ ô nhiễm của nước (nước thải, nước mặt, nước
sinh hoạt) kể cả chất hữu cơ dễ phân hủy và khó phân hủy sinh học.

Khi phân tích COD, các chất hữu c
ơ sẽ chuyển thành CO
2
và H
2
O, ví dụ cả
glucozơ và lignin đều bị oxy hóa hoàn toàn. Do đó giá trị COD lớn hơn BOD và có thể
COD lớn rất nhiều lần so với BOD khi mẫu nước đa phần những chất khó phân hủy
sinh học, ví dụ nước thải giấy có COD >>BOD do hàm lượng lignin cao.
Một trong những hạn chế chủ yếu của phân tích COD là không thể xác định phần
chất hữu cơ có khả năng phân hủy sinh học và không có khả năng phân hủ
y sinh học.
Thêm vào đó phân tích COD không cho biết tốc độ phân hủy sinh học của các chất
hữu cơ trong nước thải ở điều kiện tự nhiên.
Ưu điểm chính của phân tích COD là cho kết quả trong khoảng thời gian ngắn
hơn so với BOD.
Phương pháp phổ biến nhất để xác định COD là phương pháp bicromat.
b. Phương pháp xác định
Nguyên tắc:

+
+
+++
3
2
2
Chaát höõu cô K
2
Cr
2

O
7
H
+
CO
2
H
2
O Cr
+
K
+

Ag
2
SO
4
t
0

Bạc sunfat để là xúc tác cho phản ứng oxy hoá các hợp chất mạch thẳng,
hiđrocacbon thơm và pyridin. Trong khi đó clo gây cản trở do quá trình phản ứng với
bicromat gây sai số dư:
+
+
+
+
3
2
2

Cr
2
O
7
2-
Cl
-
H
+
Cl
2
H
2
O Cr
3+
6
14

Hàm lượng Cl
-
trong mẫu phải nhỏ hơn 1000mg/l. Có thể che Cl
-
bằng thủy
ngân sunfat:
2Cl
-
+ Hg
2+
→ HgCl
2

. Hằng số bền
13
10.7,1=
β

Lượng biromat dư được chuẩn độ bằng dung dịch Mohr Fe(NH
4
)
2
(SO)
4
và sử
dụng dung dịch ferroin làm chất chỉ thị. Phương trình phản ứng được biểu diễn như
sau:
++
++
Cr
2
O
7
2-
Fe
2+
H
+
Fe
3+
H
2
O Cr

3+

Chỉ thị sẽ chuyển từ màu xanh lam sang màu đỏ nhạt.
Fe(C
12
H
8
N
2
)
3
2+
+ Cr
2
O
7
2-
⇔ Fe(C
12
H
8
N
2
)
3
3+

71


- Phng phỏp xỏc nh.








Tr s COD chớnh l lng oxy tớnh t hm lng K
2
Cr
2
O
7
tham gia phn ng
oxy húa.
Tin hnh.
Ly 20 ml mu nc cho vo bỡnh cú sinh hn hi lu, thờm HgSO
4
(nu trong
mu cú hm lng 10 mg Cl
-
/l thỡ thờm 0,1 gam HgSO
4
) v 10 ml dung dch K
2

Cr
2
O
7

0,25N v vi ht thu tinh.
Lp ng sinh hn vi nỳt thy tinh nhỏm. Thờm vo t t 30 ml H
2
SO
4
c cú cha
Ag
2
SO
4
qua phn cui ng sinh hn v lc dung dch hn hp trong khi thờm axớt.
un hi lu trong 2 gi.
ngui v trỏng sinh hn hi lu bng nc ct.
Pha loóng dch hn hp bng nc ct ti 150 ml. ngui, chun dicromat d
bng dung dch mui Mohr Fe(NH
4
)
2
(SO)
4
v ch th ferroin.
Tin hnh song song vi mu trng 20 ml nc ct.
Tớnh kt qu

8000

Soỏ ml maóu thửỷ
COD (mg/L) =
(a b) N

a : Th tớch dung dch mui Mohr dựng chun mu trng; ml
b : Th tớch dung dch mui Mohr dựng chun mu th; ml
N : Nng ng lng ca dung dch mui Mohr

3.2.4. Ch s cht rn l lng
a. Khỏi nim chung
Cht rn l lng núi riờng v tng cht rn núi chung cú nh hng n cht
lng nc trờn nhiu phng din. Hm lng cht rn trong nc thp lm hn ch
sinh trng hoc ngn cn s sinh sng ca thy sinh.
Cỏc cht rn cú trong nc l:
- Cỏc cht vụ c l dng mui hũa tan hoc khụng tan.
Phn ln cỏc cht hu c u b oxy húa
bi K
2
Cr
2
O
7
trong mụi

trng axit, nhit
150
0
C.
Da vo hm lng cht hu c trong mu,
chn hm lng cht oxy húa c hay loóng

(0,1N hay 0,025N) cho thớch hp. Sau khi phn
ng oxy húa xy ra hon ton, ta nh phõn
lng dicromatkali d bng Fe(NH
4
)
2
SO
4
theo
phng trỡnh:
6Fe
2+
+ Cr
2
O
7
2-
+ 14H
+
6Fe
3+
+ 3Cr
3+
+ 7 H
2
O


72
- Các chất hữu cơ như xác các vi sinh vật, tảo, động vật nguyên sinh, động thực vật

phù du, , các chất hữu cơ tổng hợp như phân bón, các chất thải công nghiệp.
Chất rắn trong nước phân thành 2 loại theo kích thước hạt:
- Chất rắn qua lọc có đường kính hạt nhỏ hơn 1
μ
m (10
-6
m), bao gồm dạng keo và
dạng hòa tan.
- Chất rắn không qua lọc có đường kính lớn hơn 1
μ
m, bao gồm các hạt là xác rong
tảo có kích thước hạt 10
-5
- 10
-6
m ở dạng lơ lửng; cát sạn, cát có kích thước trên 10
-5
m
có thể lắng cặn.
Một số chỉ tiêu biểu thị hàm lượng chất rắn như sau:
- Tổng chất rắn TS (Total Solid): là trọng lượng khô còn lại sau khi cho bay hơi 1
lit mẫu nước (phù sa, mùn bã hữu cơ, tảo) trên nồi cách thủy rồi sấy khô ở 103
0
C tới
khi trọng lượng không đổi. Đơn vị tính mg/l hoặc g/l.
- Chất rắn lơ lửng dạng huyền phù SS (Suspended Solid): là phần trọng lượng khô của
chất rắn còn lại trên giấy lọc sợi thủy tinh, khi lọc 1 lít mẫu nước qua phễu lọc Gooch rồi
sấy khô ở 103 - 105
0
C tới khi trọng lượng không đổi. Đơn vị tính mg/L hoặc g/L.

- Chất rắn hòa tan DS (Dissolved Solid): Hàm lượng chất rắn hòa tan bằng hiệu
giữa tổng số chất rắn với huyền phù. Đơn vị tính mg/l hoặc g/l.
DS = TS - SS
- Chất rắn bay hơi VS (Volatile Solid): Hàm lượng chất rắn bay hơi là phần mất đi
khi nung lượng chất rắn huyền phù SS ở 550
0
C trong khoảng thời gian nhất định.
Thời gian này phụ thuộc vào loại mẫu nước (nước cống, nước thải hoặc bùn). Đơn vị
tính mg/l hoặc phần trăm (%) của SS hay TS. Hàm lượng chất rắn bay hơi trong nước
biểu thị cho chất hữu cơ có trong nước.
- Chất rắn có thể lắng: Là số ml phần chất rắn của 1 lít mẫu nước đã lắng xuống
đáy phễ
u sau một khoảng thời gian (thường là 1 giờ).
b. Phương pháp xác định
- Cần phải loại bỏ vật thể nổi lớn cũng như tập hợp các vật thể không đồng nhất
chìm trong mẫu nước.
- Nếu mẫu nước có độ khoáng cao, cần thiết phải rửa giấy lọc bằng nước cất nhiều
lần trước khi sấy giấy lọc.
- Không kéo dài thời gian lọc mẫu nước vì các hạt keo có trong nước sẽ bị giữ lại
trên gi
ấy lọc.
- Hàm lượng cặn tối đa trong phần mẫu phân tích không vượt quá 200mg để chúng
không cản trở quá trình bay hơi của nước.
- Tiến hành phân tích mẫu trắng (nước cất 2 lần) để hiệu chỉnh kết quả phân tích như sau:
(m
1
m
2
) (m
2t

m
1t
)
SS (mg/L) =
1000
V

Trong đó:
m
1
, m
2
: khối lượng giấy lọc trước và sau khi lọc mẫu tương ứng (mg).
m
1t
, m
2t
: khối lượng giấy lọc trước và sau khi lọc mẫu trắng tương ứng (mg).
V: thể tích mẫu nước phân tích (ml).
Cũng có thể xác định lượng SS bằng máy quang phổ hấp thụ nguyên tử.


73
3.2.5. Chỉ số Fe
Sắt là ngun tố phân bố rộng trong đất, đá thường ở trạng thái có độ tan thấp.
Do các phản ứng hóa học, sinh học, chúng chuyển hóa thành dạng hòa tan, chủ yếu là
Fe(II) thấm vào nước ngầm.
Trong nước ngầm, sắt thường tồn tại dưới dạng ion Fe
2+
, kết hợp với các gốc

bicacbonat, sunfat, clorua; đơi khi tồn tại dưới keo của axit humic hoặc keo silic. Khi
tiếp xúc với oxy hoặc các tác nhân oxy hố, ion Fe
2+
bị oxy hóa thành ion Fe
3+
và kết
hợp tủa thành các bơng cặn Fe(OH)
3
có màu nâu đỏ. Tuy nhiên trong điều kiện yếm
khí Fe
3+
bị khử thành Fe
2+
.
Trong nước thiên nhiên, chủ yếu là nước ngầm, có thể chứa sắt với hàm lượng
đến 40 mg/l hoặc cao hơn.
Với hàm lượng sắt cao hơn 0,5mg/l, nước có mùi tanh khó chịu, làm vàng quần
áo khi giặt, làm hỏng sản phẩm của các ngành dệt, giấy, phim ảnh, đồ hộp. Các cặn sắt
kết tủa có thể làm tắc hoặc giảm khả năng vận chuyển của các ống dẫn nước.
Hàm lượng sắ
t trong nước ngầm dao động trong khoảng: 0,5 – 50 mg/l. Trong
nước thiên nhiên sắt có thể tồn tại dưới dạng Fe
2+
, Fe
3+
và các hợp chất hữu cơ hòa tan
hay khơng hòa tan. Khi pH và nồng độ oxy hòa tan rất thấp trong nước chỉ có ion Fe
2+
.
Độ hòa tan của muối Fe

2+
thường thương đối lớn, độ thủy phân tương đối nhỏ, cho nên
Fe
2+
khó tạo thành kết tủa tách ra. Đặc biệt trong nước ao hồ có chứa axít humic, pH
của nước này thường gần bằng 4, Fe
2+
kết hợp với axít humic tạo thành phức chất rất
khó bị oxy hóa bởi oxy hòa tan. Khi nồng độ hòa tan tương đối lớn, trị số pH cao Fe
2+

sẽ bị oxy hóa thành Fe
3+
.
Fe
2+
- e → Fe
3+
+ 11.5kcal
Fe
3+
sẽ thủy phân thành Fe(OH)
3
khó hòa tan
Fe
3+
+ 3H
2
O → Fe(OH)
3

+ 3H
+

Khi pH của nước lớn hơn hay bằng 8, thì Fe
2+
trong nước bị oxy hóa với tốc độ
rất nhanh. Trong nước bề mặt và hàm lượng oxy hòa tan tương đối nhiều pH của nước
này thường trung tính hay kiềm yếu, hầu như chỉ có Fe(OH)
3
ở trạng thái keo khơng
hòa tan và nồng độ Fe
2+
ở trạng thái dung dịch thật rất nhỏ. Có nhiều lồi tham gia vào
việc oxy hóa Fe
2+
→ Fe
3+
như Leptothrix ochracea và Crenothrix polyspora đáng chú
ý nhất là lồi Thiobacillus (Thiobacillus ferrooxydanns) là lồi vi khuẩn có khả năng
oxy hóa Fe
2+
→ Fe
3+
trong mơi trường axít, ở đây sự oxy hóa vơ cơ Fe
2+
→ Fe
3+
khó
có thể xảy ra.
Sắt tồn tại dưới nhiều dạng khác nhau, tùy theo nước bề mặt hay nước ngầm mà

sắt sẽ tồn tại dưới dạng Ion hóa trị 2 hoặc hóa trị 3 và ở dạng hydroxyt kết tủa. Hàm
lượng sắt trong nước phải đảm bảo < 0,3 mg/l.
Khi trong nước có Fe, chúng gây đục màu:
Fe Fe : màu nâu đỏ
23
oxi hóa

Việc xử lý nước bị nhiễm Fe (Dân gian gọi là nhiễm phèn) rất khó, đa số các hộ
dân sử dụng nước ngầm đều dùng cột lọc hoặc lọc sơ bộ thấy nước trong cứ nghĩ rằng
đã sạch. Tuy nhiên nếu qua máy nước nóng, hoặc chứa trong bể sẽ thấy lắng cặn màu đỏ.

Có thể dùng phương pháp oxy hóa sắt bằng oxy khơng khí để xử lý sắt: Bản chất
của phương pháp là sự oxy hóa sắt (II) và tách chúng ra khỏi nước dưới dạng sắt (III)
hiđroxít. Trong nước ngầm thường tồn tại Fe(HCO
3
)
2
.


74
Fe(HCO
3
)
2
+ 2H
2
O ⇔ Fe(OH)
2
+ 2H

2
CO
3

H
2
O + CO
2
⇔ H
2
CO
3
⇔ H
+
+ HCO
3
-

Nếu trong nước có oxy hòa tan sắt (II) hiđroxyt thành sắt (III) hiđroxyt.
4Fe(OH)
2
+ 2H
2
O + O
2
→ 4Fe(OH)
3↓

Fe(OH)
3

kết tủa thành các bông cặn màu vàng dễ tách ra khỏi nước. Tổ hợp 3
phương trình trên ta có:
4Fe
2+
+ 8HCO
3
-
+ O
2
+ 2H
2
O → 4Fe(OH)
3↓
+ 8H
+
+ 8HCO
3
-

Tiêu chuẩn giới hạn cho phép của các nước EU là 0,2 mg/l, của WHO là 0,3 mg/l.
Có thể xác định hàm lượng Fe bằng phương pháp hấp phụ quang phổ nguyên tử.
3.2.6. Clorua (Cl
-
)
Clo (Cl
-
) có mặt trong nước là do các chất thải sinh hoạt, nước thải công nghiệp
mà chủ yếu là công nghiệp chế biến thực phẩm, ngoài ra do sự xâm nhập của nước
biển vào các cửa sông, vào mạch nước ngầm.
Là một trong số các Ion quan trọng trong nước cấp, vị mặn của nước là do ion Cl

tạo nên. Nước có Cl
-
với lượng 300mg/l có thể gây cảm giác mặn, nước mặn với nồng
độ Na
+
, Cl
-
trong nước cao sẽ gây rối loạn điện giải đối với cơ thể con người và tác hại
đến cây trồng.
Clorua làm cho nước có vị mặn. Ion này thâm nhập vào nước qua sự hoà tan các
muối khoáng hoặc bị ảnh hưởng từ quá trình nhiễm mặn các tầng chứa nước ngầm hay
ở đoạn sông gần biển. Việc dùng nước có hàm lượng clorua cao có thể gây ra bệnh về
thận. Ngoài ra, nước chứa nhiều clorua có tính xâm thự
c đối với bê tông
Clorua là một trong những ion rất quan trọng trong chế độ dinh dưỡng của con người, là
một bộ phận chính. Nó có mặt trong hầu hết các đường ống cung cấp nước, nếu giả sử trong
nước cũng có mặt của Na
+
thì nước sẽ có vị mặn của muối nếu nồng độ của Clo ≥ 250 ppm.
Hiện nay người ta vẫn chưa có những kết luận chính thức về sự gây hại đối với
con người khi hàm lượng clo trong nước là cao. Ion Cl
-
là rất quan trọng đối với sức
khỏe con người. Nó không những có vai trò quan trọng trong cân bằng các chất điện ly
trong máu mà còn sản xuất ra axít trong dạ dày, HCl.
Một lượng lớn ion clo có thể có những ảnh hưởng ăn mòn đường ống bằng kim
loại và gây hại đến sự phát triển của động- thực vật. Do vậy kiểm tra hàm lượng clo
trong nước là rất quan trọng. Cho đến nay có nhiều phương pháp để xác định lượ
ng clo
còn lại trong nước tự nhiên cũng như nước sinh hoạt.

Điển hình là các phương pháp trọng lượng, phương pháp chuẩn độ dựa vào phản
ứng kết tủa với bạc nitrat (chỉ khác nhau ở việc sử dụng các chỉ thị khác nhau để nhận
ra điểm cuối của quá trình chuẩn độ) và phương pháp đo điện thế sử dụng điện cực
chọn lọ
c ion clorua. Trong các phương pháp cổ điển thì phương pháp trọng lượng
được xem là có độ chính xác tương đối cao, nhưng thời gian tiến hành kéo dài và
không phù hợp khi xác định clo ở những nồng độ thấp đặc biệt là các lượng vết clo.
Ngày nay, phương pháp dùng điện cực chọn lọc ion là rất tiện lợi, nhanh và chính xác
ngay cả khi ion định phân có trong dung dịch ở những nồng độ rất nhỏ.
Chúng ta có thể tiến hành xác định clo trong nước bằng các ph
ương pháp: phép
đo iod (chuẩn độ oxy hóa - khử), phương pháp Mohr, phương pháp Fajans (chuẩn độ
kết tủa).