Bài 1: XÁC ĐỊnh hàm lưỢng oxy hòa tan (DO)

1. Những nhiệt độ và thời gian ủ khác

Một số người đã dùng cách thử 3 ngày, đem so sánh kết quả và tìm các mối liên quan với thử 5 ngày. Một nghiên cứu so sánh đã cho thấy rằng hai cách thử ít khi khác nhau quá 5%.

Một cách khác là thử BOD 7 ngày ở 20⁰C. Dĩ nhiên không cần có sự khác biệt về cách làm và mẫu so với tiêu chuẩn 5 ngày, và tương quan giữa hai phương pháp cũng dễ dàng nhận thấy. Thử 7 ngày được dùng ở Thuỵ Điển từ lâu. Thử 7 ngày ở 18⁰C cũng đã được nghiên cứu.

Một điểm quan trọng trong mọi cải biên là phần đóng góp của vi sinh vật nitrat hoá . Mọi so sánh và quan hệ đều quy về kết quả BOD tổng số không dùng ATU, và do đó không thấy được mức đóng góp do nitra hoá vào BOD đo được khi dùng nhiệt độ và thời gian ủ khác nhau. Cả tăng nhiệt độ và tăng thời gian ủ đều làm tăng mạnh khả năng gây ra sự nitrat hoá. Điều đó dẫn đến nhu cầu tăng ATU lên nồng độ cao hơn nhiều so với 2,0mg/l như trình bày trong tiêu chuẩn này.

Dường như không thể thiết lập được một hệ số chuyển BOD không tiêu chuẩn (nhiệt độ và thời gian ủ) về BOD tiêu chuẩn, nhất là khi phân tích một dãy các dạng mẫu khác nhau.

Đó cũng là tình trạng chung với hầu hết các cách thử kinh nghiệm, bao gồm các cách thử nhu cầu oxi chung khác như giá trị COD và pemanganat. Có thể thiết lập hệ số chuyển chỉ cho một chủng loại mẫu hạn chế nào đó. Thí dụ giá trị BOD 7 ngày, dùng đủ ATU, mẫu nước sa lắng lần đầu và lần cuối, cao hơn BOD tiêu chuẩn tương ứng là 1,09 và 1,29.

Ngoại trừ trường hợp thật rõ ràng, những kết quả BOD không tiêu chuẩn cần thông báo đầy đủ điều kiện mà không nên cố gắng chuyển thành BOD tiêu chuẩn.

2. Những phương pháp xác định BOD

Chỉ tiêu BOD được xác định bằng cách phân tích hàm lượng oxy hòa tan. Thường mẫu phân tích có hàm lượng chất hữu cơ cao nên cần phải pha loãng. Tuy nhiên, khi hàm lượng chất hữu cơ trong mẫu thấp, có thể tiến hành phân tích trực tiếp, không phải pha loãng mẫu.

Với mẫu có BOD₅ không vượt quá 7mg/L, không pha loãng, chỉ cần sục khí để đạt oxy bão hòa thích hợp lúc bắt đầu thí nghiệm. Trường hợp này thường thấy đối với nước sông.

Hai hoặc nhiều chai BOD đựng đầy mẫu. Một chai được dùng để phân tích ngay hàm lượng oxy hòa tan (DO₀) và những chai còn được ủ 5 ngày ở 20⁰C. Sau 5 ngày, xác định hàm lượng oxy hòa tan còn lại (DO₅). BOD₅ = DO₀ – DO₅.

Phương pháp trực tiếp xác định BOD không biến đổi mẫu, do đó cho kết quả ở điều kiện gần như tương tự với môi trường tự nhiên.

Phương pháp pha loãng để xác định BOD dựa trên cơ sở tốc độ phân hủy sinh hóa chất hữu cơ tỷ lệ thuận với lượng chất hữu cơ chưa bị oxy hóa tồn tại ở một thời điểm nào đó.

Trong thí nghiệm phân tích chỉ tiêu BOD cần: (1) tránh các chất độc hại đối với vi sinh vật, (2) pH và điều kiện thẩm thấu phải thích hợp, (3) chất dinh dưỡng, (4) nhiệt độ tiêu chuẩn và (5) seed.

Nhiều nước thải công nghiệp có BOD5 rất cao nên phải pha loãng nhiều lần do khả năng hòa tan giới hạn oxy trong nước. Nước thải sinh hoạt chứa nhiều chất dinh dưỡng như N và P, trong khi đó nhiều chất thải công nghiệp thiếu một hoặc đôi khi cả hai nguyên tố này. Do đó, việc sử dụng nước pha loãng là cần thiết.

Nhiều loại nước được thử dùng làm nước pha loãng trong thí nghiệm BOD. Nước thiên nhiên có thể chứa tảo và vi khuẩn nitrat hóa, hàm lượng khoáng thay đổi,... nên không thích hợp. Nước máy cũng chịu hầu hết những hạn chế của các dạng nước bề mặt thêm vào đó là tính khử của phần clo còn lại. Kinh nghiệm cho thấy dùng nước pha loãng tổng hợp điều chế từ nước cất hoặc nước đã khử khoáng là tốt nhất.

pH của nước pha loãng có thể thay đổi từ 6,5 đến 8,5 không gây ảnh hưởng đến hoạt động của vi khuẩn saprophytic. Thường đệm dung dịch bằng hỗn hợp phosphate ở pH 7,0. Dung dịch đệm dùng để duy trì pH thích hợp.

Điều kiện thẩm thấu thích hợp được duy trì bằng K₃PO₄ và Na₃PO₄. Các muối K, Na, Ca và Mg thêm vào để tạo khả năng đệm và thẩm thấu thích hợp cũng góp phần cung cấp cần thiết cho sự sinh trưởng và trao đổi chất của vi sinh vật. FeCl₃, MgSO₄ và NH₄Cl cung cấp Fe, S và N. Dung dịch đệm phosphate nhằm cung cấp P. Trong trường hợp nhu cầu oxy có chứa nitơ phải được đo, cần phải loại nitơ.

Nước pha loãng chứa tất cả những chất chủ yếu để xác định BOD trừ vi sinh vật cần thiết. Nhiều chất đã được dùng làm “seed”. Kinh nghiệm cho thấy rằng nước thải sinh hoạt, đặc biệt là nước từ hệ thống cống chung là thích hợp, thường dùng 2 mL nước thải cho một lít nước pha loãng. Một số loại nước sông cũng thỏa yêu cầu, nhưng phải cẩn thận tránh dùng nước có chứa nitơ phải được đo, cần phải loại nitơ. Trong trường hợp phải cung cấp seed, nước pha loãng cần phải được hòa trộn với seed và các chất dinh dưỡng trước khi thí nghiệm để bảo đảm tính đồng nhất của nước pha loãng sử dụng.

Cuối cùng, nước pha loãng phải được súc khí đến khi đạt bão hòa oxy trước khi sử dụng.

Với những mẫu có BOD < 200 mg/L, lượng mẫu > 1,0%, kết quả phân tích sẽ sai số đáng kể nếu oxy hòa tan của mẫu khác với oxy hòa tan của nước pha loãng và không thể hiệu chỉnh được. Nếu tỷ lệ pha loãng < 20%, mẫu được ổn định nhiệt độ ở 20⁰C, sục khí đến bão hòa, khi đó xem như mẫu có cùng nồng độ oxy hòa tan với nước pha loãng. Do đó, không cần phải xác định nồng độ oxy hòa tan của mẫu. Nếu tỷ lệ pha loãng > 20%, cần phải xác định nồng độ oxy hòa tan của mẫu.

Trong phân tích BOD, độ giảm nồng độ oxy hòa tan sau 5 ngày ủ phải hơn 2 mg/L và nồng độ oxy hòa tan còn lại phải lớn hơn 0,5 mg/L, sai số thí nghiệm khoảng ± 5%.