Tiêu chuẩn quốc gia TCVN 11126:2015 về Chất lượng nước - Phép thử độc tính ức chế nitrat hóa vi sinh vật

• Số hiệu: TCVN11126:2015
• Loại văn bản: Tiêu chuẩn Việt Nam
• Nơi ban hành: ***
• Người ký: ***
• Ngày ban hành: Năm 2015

IN = (ρc - ρt)/(ρc - ρb) x 100

(1)

Trong đó:

ρ_c

là nồng độ của nitơ đã bị oxy hóa trong bình đối chứng, mà không có chất thử, sau khi ủ, tính bằng miligam trên lít, mg/L;

ρ_t

là nồng độ của nitơ đã bị oxy hóa trong bình chứa chất thử hoặc nước thải, sau khi ủ, tính bằng miligam trên lít, mg/L;

ρ_b

là nồng độ của nitơ đã bị oxy hóa trong bình chứa chất ức chế chuẩn sau khi ủ, tính bằng miligam trên lít, mg/L.

Nếu mẫu chứa nitrat, ví dụ nước thải từ khu vực nơi nước vòi chứa nồng độ nitrat đáng kể, thì cho phép tiến hành tính bằng cách loại trừ ρ_t khỏi nồng độ ban đầu của nitrat trong hỗn hợp phản ứng được suy ra từ mẫu.

Mặc dù phép đo N đã bị oxy hóa là ưu tiên hơn, tuy nhiên phần trăm ức chế của loại bỏ amoni () có thể được tính như dưới đây, nhưng cần chú ý sự biến mất của amoni không chỉ nhất thiết là do quá trình nitrat hóa.

...

...

...

(2)

Trong đó:

ρ_t là nồng độ của amoni-N trong bình thử sau khi ủ, tính bằng milgam trên lít, mg/L;

ρ_c là nồng độ của amoni-N trong bình đối chứng sau khi ủ, tính bằng miligam trên lít, mg/L;

ρ_o là nồng độ của amoni-N tại thời điểm bắt đầu của phép thử, tính bằng miligam trên lít, mg/L.

Dựng đồ thị phần trăm ức chế dựa vào nồng độ hoặc logarit về nồng độ của chất ức chế và nội suy giá trị EC₅₀, và các giá trị khác từ đồ thị đó. Cách khác, sử dụng chương trình hồi quy tuyến tính để ước lượng giá trị EC₅₀.

9  Xác định tính đúng đắn của các kết quả

So sánh các kết quả từ mẫu đối chứng và bình có chứa chất ức chế chuẩn để kiểm tra xác nhận hoạt tính của bùn hoạt hóa. Sau khoảng thời gian ủ, điều cơ bản là nồng độ của N đã bị oxy hóa không tăng lên khi có hoặc không có chất ức chế chuẩn, vì quá trình này ức chế riêng sự nitrat hóa tự dưỡng (xem Phụ lục A). Nếu có sự tăng lên rõ rệt, thì lặp lại phép thử để đảm bảo xác định đúng nồng độ của chất ức chế đã được thêm vào. Nếu sự ức chế hoàn toàn vẫn không xảy ra, thì lấy bùn từ nguồn khác.

Điều cơ bản là quá trình nitrat hóa đã diễn ra trong mẫu đối chứng, nhưng cũng quan trọng là amoni còn lại vừa đủ tại thời điểm kết thúc của khoảng thời gian thử để đảm bảo rằng chất nền đã không bị giới hạn tốc độ. Các tốc độ nitrat hóa của N từ 2 mg/g.h đến 6,5 mg/g.h được biết là thích hợp cho quy trình này để đánh giá sự ức chế. Nếu tốc độ của N thấp hơn 2 mg/g.h, thì sử dụng bùn từ nguồn khác hoặc tăng tỷ lệ vi khuẩn nitrat hóa trong bùn, ví dụ bằng cách cấy bùn khoảng vài tuần với nước thải tổng hợp hoặc nước thải sinh hoạt trong “các điều kiện nitrat hóa" trong phòng thử nghiệm của trạm xử lý bùn hoạt hóa, tức là thời gian lưu đối với nước thải là 6 h hoặc hơn, và đối với bùn khoảng 10 ngày, (xem Phụ lục C và TCVN 6826 (ISO 11733)).

...

...

...

CHÚ THÍCH: Tỷ lệ vi khuẩn nitrat hóa với chất ức chế sẽ bị thay đổi với tỷ lệ vi khuẩn nitrat hóa lớn hơn và điều này có thể ảnh hưởng đến giá trị EC₅₀ thu được.

10  Độ chụm

Trong phép thử liên phòng thử nghiệm (1985), thử ba hợp chất ở 6 đến 11 phòng thử nghiệm, cho các kết trong Bảng 1.

Bảng 1 - Kết quả EC₅₀ từ phép thử liên phòng thử nghiệm

Hóa chất

Giá trị EC₅₀

Độ lệch chuẩn

Hệ số biến thiên

Khoảng giá trị báo cáo

...

...

...

mg/L

mg/L

%

mg/L

3,5-Diclophenol

5,6

3,0

...

...

...

0,7 đến 9,6

10

4-Nitrophenol

43,3

26,7

62

8,4 đến 92

11

N-Allylthioure

...

...

...

0,23

61

0,1 đến 0,7

6

CHÚ THÍCH 1: Trong phép thử này, bùn được tạo lại thể lơ lửng bằng nước vòi (5.1) mà không phải bằng môi trường (5.3).

CHÚ THÍCH 2: EC₅₀ được báo cáo ở đây đối với 3,5-diclophenol (5,6 mg/L) là cao hơn khoảng mười lần so với 3,5-diclophenol (0,525 mg/L) có trong môi trường nuôi cấy sinh vật nitrat hóa đã làm giàu (xem tài liệu viện dẫn [3] và [5]). Tương tự, sự giảm bớt độc tính kết tủa hóa chất, bao gồm cả N-allythioure, được báo cáo ^[2] và được quy cho nhiều yếu tố: phản ứng của hóa chất với các thành phần của bùn, độ hấp phụ hoặc sự phân tán qua kết tủa keo tụ.

11  Báo cáo thử nghiệm

Báo cáo thử nghiệm phải ít nhất bao gồm các thông tin sau:

a) Viện dẫn tiêu chuẩn này;

...

...

...

c) Tốc độ nitrat hóa đặc trưng của bùn hoạt hóa;

d) Nguồn, nồng độ và phương pháp xử lý sơ bộ bùn hoạt hóa;

e) Các kết quả thử, EC₅₀ và tất cả số liệu đo được và đường ức chế;

f) Độ ức chế bằng chất ức chế đặc trưng chuẩn;

g) Nhiệt độ thử, và các giới hạn;

h) Các nồng độ oxy đo được;

i) Các chi tiết của mọi quy trình không quy định trong tiêu chuẩn này, mà liên quan đến quy trình được thực hiện.

Phụ lục A

...

...

...

Xác định hoạt tính nitrat hóa của bùn hoạt hóa

A.1  Thêm các thể tích bằng nhau (V_F/2) của bùn hoạt hóa đã rửa (5.2) với nồng độ đã biết của chất rắn lơ lửng (khoảng 3 g/L) vào hai bình. Thêm vào từng bình V_F/10 mL môi trường (5.3) và V_F/100 mL chất ức chế chuẩn (5.5) vào chỉ một bình. Thêm nước (5.1) để làm đầy tới thể tích cuối cùng V_F mL. Sục hoặc lắc bình khoảng 4 h ở tốc độ mà đảm bảo rằng chất rắn được giữ trong thể lơ lửng và nồng độ của oxy hòa tan ít nhất là 2 mg/L. Sau 4 h, tiến hành lấy mẫu từ từng bình, lọc qua sợi thủy tinh hoặc giấy lọc và đo các nồng độ của amoni-N và/hoặc N đã oxy hóa (nitrat cộng với nitrit). Từ đó tính tốc độ nitrat hóa đặc trưng, R_N tính bằng miligam N trên gam và giờ như sau:

R_N = (ρ_t - ρ_b)/(ρ_MLSS x 4)

(A.1)

Trong đó:

ρ_t

là nồng độ của N đã bị oxy hóa trong hỗn hợp phản ứng sau 4 h, tính bằng miligam trên lít, mg/L;

ρ_b

là nồng độ của N đã bị oxy hóa trong hỗn hợp cộng với chất ức chế chuẩn sau 4 h, tính bằng miligam trên lít, mg/L;

...

...

...

là nồng độ của chất rắn lơ lửng thể lỏng đã trộn trong bình thử, tính bằng gam trên lít, g/L.

Sử dụng chất ức chế đặc trưng cho một trong các bình nón, lưu ý đến sự tồn tại của N đã bị oxy hóa trong bùn hoạt hóa.

A.2  Cách khác, có thể sử dụng nồng độ của amoni có trong mẫu sau 4 h như sau, nhưng phải lưu ý sự biến mất của amoni-N không chỉ nhất thiết là do quá trình nitrat hóa.

Tốc độ quá trình nilrat hóa đặc trưng, R_NS, tính bằng miligam amoni N trên gam và giờ là:

R_NS = [ρ_b(NH₄ - N) - ρ_t(NH₄ - N)]/[ρ_MLSS x 4]

(A.2)

Trong đó:

ρ_b(NH₄ - N)

là nồng độ của amoni-N trong hỗn hợp cộng với chất ức chế chuẩn sau 4 h, tính bằng miligam trên lít, mg/L;

...

...

...

là nồng độ của amoni-N trong hỗn hợp mà không có chất ức chế sau 4 h, tính bằng miligam trên lít, mg/L;

Phụ lục B

(Tham khảo)

Ví dụ cho sự chuẩn bị phép thử

Xem Bảng B.1

Bảng B.1 - Ví dụ cho sự chuẩn bị của phép thử

Số bình

1

...

...

...

3

4

5

6

7

Môi trường đầy đủ (5.3) (mL)

25

25

25

...

...

...

25

25

25

Bùn hoạt hóa (5.2) (mL)

125

125

125

125

125

...

...

...

125

Chất ức chế chuẩn ATU (5.5) (mL)

0

0

0

0

0

0

2,5

...

...

...

100

99,75

99,2

97,5

92

75

97,5

Dung dịch gốc của chất thử (5.6) (mL)

0

...

...

...

0,8

2,5

8,0

25

0

Nồng độ của chất thử (mg/L)

0

1

3,2

...

...

...

32

100

0

Thể tích tổng (mL)

250

250

250

250

250

...

...

...

250

Nồng độ của bùn hoạt hóa = 3,0 g chất rắn lơ lửng trên lít.

^a Dung dịch gốc: 1 g chất thử trên lít.

Phụ lục C

(Tham khảo)

Thiết bị, dụng cụ để nuôi cấy bùn hoạt hóa nitrat hóa

C.1  Khái quát

Phụ lục này mô tả ví dụ của một hệ thống mà có thể được sử dụng để tạo ra bùn hoạt hóa nitrat hóa trong phòng thử nghiệm, để cung cấp một nguồn chất cấy cho phép thử ức chế.

...

...

...

Thiết bị, dụng cụ nuôi cấy bao gồm bộ Husmann đã mở rộng và nối dài (xem TCVN 6826 (ISO 11733)) gồm có một bồn sục khí đơn lẻ và hai thiết bị gạn thứ cấp xếp liên tục. Khả năng chứa của hệ thống phải đủ để cung cấp đầy đủ định lượng của bùn hoạt hóa để sử dụng trong phép thử ức chế. Dòng nước thải được định liều lượng bằng thiết bị bơm trực tiếp vào trong bồn sục khí nơi mà nước thải và bùn hoạt hóa được khuấy và sục liên tục. Sử dụng thiết bị phân tán để cung cấp bọt sục khí nhỏ. Hỗn hợp bùn hoạt hóa/nước thải đi vào thiết bị gạn đầu tiên nơi mà phần lớn bùn hoạt hóa được tách ra từ nước thải đã xử lý. Hơn nữa quá trình tách sau đó xảy ra trong thiết bị gạn thứ hai. Bùn hoạt hóa lắng trong các thiết bị gạn và được quay trở lại bồn sục khí khi bùn quay trở lại bằng cách sử dụng khí nâng hoặc bơm nhu động.

Tốt nhất, dòng nước thải nên pha loãng nước thải đô thị với nước vòi, nếu cần, để hòa tan nồng độ cacbon hữu cơ (DOC) trong khoảng từ 50 mg/L đến 150 mg/L và bổ sung bằng muối khoáng và dung dịch vitamin, nếu cần. Bổ sung muối khoáng cung cấp NH₄CI, đảm bảo nồng độ amoni cố định và đủ cho vi khuẩn nitrat hóa, K₂HPO₄, cần như một chất đệm để giữ cho pH trong khoảng tối ưu và NaHCO₃, chất mà được sử dụng làm nguồn cacbon do vi khuẩn nitrat hóa tự dưỡng, để thiết lập đủ hoạt tính quá trình nitrat hóa.

C.3  Các yêu cầu kỹ thuật

Thể tích của chất lỏng trong bồn hoạt hóa:

Thể tích của chất lỏng trong thiết bị gạn sơ cấp:

Thể tích của chất lỏng trong thiết bị gạn thứ cấp:

Tốc tộ quay lại của bùn:

Nhiệt độ vận hành:

Ánh sáng:

...

...

...

10 L

3 L

khoảng 99 % tốc độ nước thải

15 °C đến 25 °C

các điều kiện phòng thử nghiệm xung quanh

C.4  Dung dịch gốc dinh dưỡng

NH₄CI

K₂HPO₄

NaHCO₃

...

...

...

29,7 g

485 g

Hòa tan trong 5 L nước uống

C.5  Dung dịch chiết nấm (tùy chọn)

Phần chiết nấm 100 g

Hòa tan trong 1 L nước uống.

C.6  Thành phần của nước thải

Để chuẩn bị lượng dòng nước thải hằng ngày, thêm 500 mL dung dịch gốc dinh dưỡng (C.4) và, tùy chọn, 60 mL dung dịch chiết nấm vào 30 mL nước thải đô thị. Nếu nồng độ DOC của dòng nước thải không xấp xỉ 50 mg/L, thì có thể hoặc pha loãng với nước uống hoặc tăng cường với dung dịch chiết nấm. Thêm 24 L hàng ngày vào bể sục khí. Thời gian lưu thủy lực trung bình (HRT) là khoảng 0,83 ngày trong bồn sục khí và 1,4 ngày trong hệ thống tổng.

C.7  Loại bỏ bùn và thời gian lưu bùn (SRT)

...

...

...

C.8  Kiểm soát và bảo quản

Kiểm tra tính năng hiệu quả của trạm xử lý nước thải phòng thử nghiệm thường đo bằng nồng độ DOC trong dòng nước thải và dòng thải ra và tính mức độ (%) của sự loại bỏ DOC. Sự loại bỏ DOC phải > 80 %. Thường xuyên kiểm tra thật kỹ hoạt tính nitrat hóa của bùn. Nên thực hiện kiểm tra này trong khoảng đã chỉ thị như trên (xem Điều 9). Điều này có thể được thực hiện bằng đo nồng độ amoni N trong dòng nước thải và dòng thải ra và tính mức độ (%) của sự loại bỏ amoni, hoặc bằng phép thử hoạt tính nitrat hóa (xem Điều 9 và Phụ lục A).

Quá trình nitrat hóa của bùn hoạt hóa tạo ra trong các điều kiện này có thể được bảo quản trong tủ lạnh ở 4 °C tới một tuần mà không thất thoát hoạt tính đáng kể. Làm thích nghi bùn hoạt hóa với nhiệt độ phép thử ức chế quá trình nitrat hóa trước khi sử dụng.

THƯ MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO

[1] GENDIG, C., DOMOGALA, G., AGNOLI, F., PAGGA, U. and STROTMANN, U.J. Evaluation and further development of the activated sludge respiration test. Chemosphere, 52 (1), 2003, pp. 143-149.

[2] PAINTER, H.A. A review of literature on inorganic nitrogen metabolism in micro-organisms. Wat. Res, 4, 1970, pp. 393-450

[3] COLLEY, A., WADHIA, K. and THOMPSON, K.C. Evaluation of two enhanced chemiluminescence test kits for water quality and toxicity testing. In: Toxic impacts of wastes on the aquatic environment (TAPP, J.F, HUNT, S.M. and WHARFE, J.R. eds.). Royal Society of Chemistry, Cambridge, UK, 1996, pp 282-3

[4] STROTMANN, U.J. and EGLSÄER, H. The toxicity of substitued phenols in the nitrification inhibition test and luminescent bacteria test. Ecotox. Env. Saf., 30, 1995, pp. 269-273.

...

...

...

[6] WINTHER-NIELSEN, M. and LACOUR JANSEN, J. The role of the sludge in nitrification inhibition tests. Wat.Sci.Tech., 33, 1996, pp. 93-100.

[7] TCVN 8184-1:2009 (ISO 6107-1:2004), Chất lượng nước - thuật ngữ - phần 1.

[8] TCVN 6226 (ISO 8192), Chất lượng nước - Phép thử sự ức chế khả năng tiêu thụ oxy của bùn hoạt hóa dùng để oxy hóa các hợp chất cacbon và amoni.

[9] TCVN 6917:2001 (ISO 9888:1999), Chất lượng nước. Đánh giá sự phân hủy sinh học ưa khí cuối cùng của các hợp chất hữu cơ trong môi trường nước. Phép thử tĩnh (phương pháp zahn-wellens).