Tiêu chuẩn Việt Nam TCVN 6001:1995 chất lượng nước - xác định nhu cầu ôxi

• Số hiệu: TCVN6001:1995
• Loại văn bản: Tiêu chuẩn Việt Nam
• Nơi ban hành: ***
• Người ký: ***
• Ngày ban hành: Năm 1995

TIÊU CHUẨN VIỆT NAM

TCVN 6001:1995
ISO 5815: 1989

CHẤT LƯỢNG NƯỚC - XÁC ĐỊNH NHU CẦU ÔXI SINH HÓA SAU 5 NGÀY (BOD5) – PHƯƠNG PHÁP CẤY VÀ PHA LOÃNG
Water   quality   -   Determination   of   biochemical   oxiPcn   demand   after   5   days(BOD5)- Dilution and seeding method

1. Mục đích

Tiêu chuẩn nêu một phương pháp kinh nghiệm và thông dụng để xác định nhu cầu oxi sinh hóa của nước bằng nuôi cấy và pha loãng.

Phương pháp áp dụng cho các loại nước có nhu cầu oxi sinh hóa lớn hơn hoặc bằng

3mg oxi/lít và không vượt quá 6000mg oxi/lit. Phương pháp cũng có thể áp dụng cho nhu cầu oxi sinh hóa lớn hơn 6000mg oxi/lít nhưng sai số do phải pha loãng đòi hỏi

phải thận trọng khi xử lí kết quả.

Kết quả thu được là sản phẩm kết hợp của các quá trình hóa học và sinh hóa. Chúng không có đặc tính rõ ràng của quá trình hóa học đơn thuần. Tuy nhiên, chúng có một chỉ thị về chất lượng nước. Phép thử có thể bị ảnh hưởng bởi nhiều chất đọc đối với sinh vật như các chất diệt khuẩn, các kim loại đọc, clo tự do chúng ức chế sự oxi hóa sinh hóa. Sự có mặt của tảo hoặc vi sinh vật nitrat hóa có thể làm cao kết quả. Phụ lục

...

...

...

2. Tiêu chuẩn trích dẫn

Những  tiêu  chuẩn  sau  đây  được  áp  dụng  cùng  với  tiêu  chuẩn  này.  Tất  cả  mọi  tiêu chuẩn đều luôn được soát xét lại, nhưng khuyến khích áp dụng những bản mới nhất.

TCVN  5499:  1995  (ISO  5813:  1983),  Chất  lượng  nước  -  Phương  pháp  Winkler  xác định oxi hòa tan.

ISO 5814: 1984, Chất lượng nước - Xác định oxi hòa tan - Phương pháp điện hóa.

ISO 6107-2: 1981, Chất lượng nước - Từ vựng - Phần l.

ISO  7393-  l:  1985,  Chất  lượng  nước  -  Xác  định  clo  tự  do  và  clo  tổng  số  -  Phần  1: Phương pháp chuẩn độ dùng N, N- dietVl- l, 4 phenylendiamin

ISO  7393-2:  1985,  Chất  lượng  nước  -  Xác  định  clo  tự  do  và  clo  tổng  số  -  Phần  2: Phương pháp đo màu dùng N, N-dietyl- l, 4 - phenylendiamin cho công việc kiểm tra thường ngày.

3. Định nghĩa

Tiêu chuẩn này dùng định nghĩa sau:

...

...

...

Trong tiêu chuẩn này, "sự oxi hóa sinh học" mang ý nghĩa "sự oxi hóa sinh hóa".

4. Nguyên tắc

Trung hòa mẫu nước cấn phân tích và pha loãng bằng những lượng khác nhau của một

loại nước pha loãng giàu oxi hòa tan và chứa các vi sinh vật hiếu khí, có hoặc không chứa chất ức chế sự nitrat hóa.ủ ở nhiệt độ xác định trong một thời gian xác định, 5 ngày, ở chỗ tối, trong bình hoàn toàn đầy và nút kín. Xác định nồng độ oxi hòa tan trước và sau khi ủ. Tính khối lượng oxi tiêu tốn trong l lít nước.

Tiến  hành  đồng  thời  thí  nghiệm  kiểm  tra  với  dung  dịch  chuẩn  của  glucô  và  axit glutamic.

5. Thuốc thử

Trong phân tích chỉ dùng các thuốc thử tinh khiết phân tích và nước cất hoặc nước có độ tinh khiết tương đương (nước cất từ máy hoàn toàn bằng thủy tinh hoặc nước qua trao đổi ion).

Nước không được chứa nhiều hơn 0,01mg đồng trong 1 lít, không chứa clo tự do, các cloramin, kiềm, axit và các chất hữu cơ.

5.1. Nước cấy

...

...

...

a) Nước thải sinh hoạt lấy từ cống chính hoặc từ cống của một vung dân cư không

bị ô nhiễm công nghiệp. Nước này được lắng trước khi dùng.

b) Thêm l00g đất vườn vào 1 lít nước. Lắc đều và để yên l0 phút. Lấy 10ml nước trong ở trên và pha loãng thành 1 lít bằng nước cất.

c) Nước sông, hồ có chứa nước thải sinh hoạt.

d) Dòng nước sau khi để lắng của các trạm xử lí nước thải.

e) Nước lấy từ hạ lưu của dòng thải của nước cần phân tích hoặc nước chứa vi sinh vật thích hợp cho nước cần phân tích và được nuôi cấy trong phòng thí nghiệm (trường hợp nước thải công nghiệp chứa các chẩt khó bị phân hủy) .

5.2. Các dung dịch muối

Các dung dịch sau đây bền ít nhất trong một tháng và cần bảo quản trong các bình thủy tinh màu sẫm. Chúng cần được loại bỏ nguy khi có dấu hiệu kết tủa hoặc sinh vật phát triển.

5.2.1. Dung dịch đệm photphat

...

...

...

Chú thích: pH của dung dịch đệm này phải là 7,2, không cần điều chỉnh gì thêm

5.2.2. Magie sunfat heptahidrat 22,5 g/l

Hòa tan 22,5g magie sunfat heptahidrat (MgSO4.7H20) trong nước. Pha thành 1000ml và lắc đều.

5.2.3. Can xi clorua, 27,5 g/l

Hòa tan 27,5g canxi clorua khan (CaCl2) (hoặc một lượng tương đương muối canxi clorua ngậm nước) trong nước. Pha loãng thành l000ml và lắc đều.

5.2.4. Sắt (III) clorua hexahidrat 0,25g/l

Hòa tan 0,25g sắt (III) clorua hexahidrat (FeCl3.6H2O) trong nước. Pha thành 1000ml và lắc đều.

5.3. Nước pha loãng

Thêm  lml  mỗi  dung  dịch  muối  (5.2.1,  5.2.2,  5.2.3,  và  5.2.4)  vào  khoảng  500ml nước.

...

...

...

Dung dịch chuẩn bị như trên chỉ được dùng trong vòng 24 giờ, phần dư sau 24 giờ phải đổ bỏ.

5.4. Nước pha loãng cấy vi sinh vật

Thêm từ 5ml đến 20ml nước cấy (5.l) (tùy theo nguồn gốc) vào 1 lít nước pha loãng

(5.3). Giữ nước vừa điều chế ở 200C. Chuẩn bị nước này ngay trước khi dùng, đổ bỏ phần dư vào cuối ngày làm việc.

Lượng oxi bị tiêu thụ sau 5 ngày ở 200C của nước pha loãng cấy vi sinh vật (5.4) chính là giá trị trắng (8.3) và không được vượt quá 0,5 mg/l

5.5. Dung dịch axit clohidric (HCl), khoảng 0,5 mol/l.

5.6. Dung dịch natri hidroxit (NaOH), khoảng 20 g/l;

5.7. Dung dịch natri sunflt (Na2SO3), khoảng 0,5 mol/l.

5.8. Dung dịch chuẩn glucô/axit glutamic

...

...

...

(HOOC-CH2- CH2- CHNH2- COOH) ở 1030C trong 1 giờ. Cân mỗi thứ 150  1mg, hòa tan trong nước và pha thành l000ml, lắc đều.

Chuẩn bị dung dịch này ngay trước khi dùng và đổ bỏ lượng dư vào cuối ngày làm việc

5.9. Dung dịch alylthioure (ATU) (C4H8N2S)

Hòa tan 1,00g alylthioure trong nước, pha loãn thành 1000ml và lắc đều. Dung dịch bền ít nhất 2 tuần lễ.

Bảng l - Độ pha loãng khuyến nghi để xác định BOD₅

BOD₅, dự đoán mg/l

Hệ số pha loãng

...

...

...

áp dụng cho

3 - 6

4 – 12

10 – 30

20 – 60

40 – 120

100 – 300

giữa 1 và 2

...

...

...

5

10

20

50

0,5

0,5

0,5

1

2

...

...

...

R R, E R, E E

S

S, C

(1)  Nên dùng bình không khí nén hoặc bơm nén khí, trong đó không khí không đĐợc tiếp xúc với giấy bôi trơn (bơm nén dùng màng). Lọc và rửa không khí trĐớc khi dùng.

200 – 600

400 – 1200

1000 – 3000

...

...

...

100

200

500

1000

10

20

50

100

S, C L,C L

...

...

...

R: nước sông;

E: nước thải được làm sạch sinh học;

S: nước thải được làm trong hoặc nước thải công nghiệp bị ô nhiễm nhẹ;

C: nước thải chưa xử lí;

L: nước thải công nghiệp bị ô nhiễm nặng.

6. Thiết bị, dụng cụ

Mọi  dụng cụ thủy tinh cần  phải sạch, không chứa các chất độc hoặc chất phân huỷ sinh học, luôn được bảo vệ khỏi bị bẩn.

Các thiết bị thông thường trong phòng thí nghiệm và các thiết bị dụng cụ sau:

...

...

...

6.2. Buồng ủ, có khả năng duy trì được nhiệt độ 200C  l0C.

6.3. Thiết bị xác định nồng độ oxi hòa tan.

6.4. Phương tiện làm lạnh (O0C đến 40C), dùng để vận chuyển và giữ mẫu.

6.5. Bình pha loãng, nút thủy tình, vạch chia đến ml, dung tích phụ thuộc vào mẫu pha loãng yêu cầu

7. Giữ mẫu

Mẫu được giữ ở nhiệt độ giữa 00C và 40C trong bình nạp đầy thật kín cho đến khi đem phân tích. Tiến hành phân tích mẫu càng sớm càng tốt và không giữ mầu quá 24 giờ kể từ khi lấy.

8. Cách tiến hành

8.1. Xử lí sơ bộ

8.1.1. Trung hòa mẫu

...

...

...

5813) hoặc phương pháp điện hóa (xem ISO 5814).

Nếu pH của mẫu không nằm trong khoảng 6 và 8, cần dùng dung dịch axit clohiric

(5.5)  hoặc  natri  hidroxit  (5.6)  trung  hòa  mẫu  sau  khi  đã  xác  định  thể  tích  bằng phép thử riêng. Khi trung hòa không cần quan tâm đến kết tủa nếu có tạo thành.

8.1.2. Clo tự do và/hoặc clo liên kết.

Trung hòa clo tự do và clo liên kết có trong mẫu bằng dung dịch natri sunfit (5.7) . Chú ý không dùng dư.

Các tiêu chuẩn về clo tự do và clo liên kết theo ISO 7393- l và ISO 7393- 2.

8.2. Chuẩn bị dung dịch thử

8.2.1. Xác định BOD không ức chế sự nitrat hóa

Đưa nhiệt độ mẫu đến khoảng 200C, nạp khoảng nửa bình và lắc để tránh quá bão hòa oxi.

...

...

...

Nếu dùng hệ số pha loãng lớn hơn l00, cần thực hiện việc pha loãng thành hai hoặc nhiều bước.

8.2.2. Xác định BOD có ức chế sự nitrat hóa

Đưa nhiệt độ mẫu đến khoảng 200C, nạp khoảng nửa bình và lắc để tránh quá bão hòa oxi.

Lấy một thể tích xác định cho vào bình pha loãng (6.5), thêm 2ml dung dịch alylthioure (5.9) cho l lít mẫu pha loãng rồi thêm nước pha loãng đã cấy vi sinh vật

(5.4) đến vạch mức. Lắc nhẹ để tránh tạo bọt khí.

8.3. Thử trắng

Tiến hành thử trắng đồng thời với việc xác định, dùng nước pha loãng đã lấy vi sinh vật (5.4).

8.4. Tiến hành xác định

...

...

...

Để các bọt khí bám trên thành bình thóat ra hết. Đậy bình, chú ý tránh giữ lại bọt khí.

Chia các bình ủ đã nạp thành hai dãy, mỗi dãy gồm các mẫu của mỗi một độ pha loãng và một mẫu trắng (xem 8.3).

Đặt một dãy các bình vào buồng ủ (6.2) và để trong tối 5 ngày.

Đo nồng đô oxi hòa tan ở thời điểm không trong mỗi bình, kể cả mẫu trắng, của dãy còn lại theo TCVN 5499: 1995 (ISO 5813 hoặc ISO 5814).

Sau khi ủ, xác định nồng độ oxi hòa tan trong mỗi bình, và trong mẫu trắng của dãy và đặt trong buồng ủ, theo TCVN 5499: 1995 (ISO 5813 hoặc ISO 5814).

8.5. Phép thử kiểm tra

Để kiểm tra nước pha loãng đã cấy vi sinh vật, nước cấy và kĩ thuật của người phân tích, tiến hành phép thử kiểm tra bằng cách pha loãng 20ml dung dịch chuẩn glucô axit glutamic (5.8) với nước pha loãng đã cầy vi sinh vật (5.4) thành 1000ml và tiến hành như mục 8.4.

Kết quả BOD₅  sẽ nằm trong khoảng 180 mg/l và 230 mg/l.

Nếu không, cần kiểm tra lại nước cấy và nếu cần cả kĩ thuật của người phân tích

...

...

...

9. Thể hiện kết quả

9.1. Xác định xem mẫu nào trong số các mẫu thử đạt điều kiện:

Trong đó:

C1  là nồng độ oxi hòa tan, của một trong các mẫu thử ở thời điểm không, mg/l

C2  là nồng độ oxi hòa tan, cũng của mẫu đó sau 5 ngày, mg/l.

9.2. Nhu cầu oxi hóa sau 5 ngày (BOD5), tính bằng miligam oxi trong một lít, được tính theo phương trình:

BOD₅ =

...

...

...

C1  và C2  giống như ở 9.1;

C3  là nồng độ oxi hòa tan, của mẫu trắng ở thời điểm không mg/l; C4  là nồng độ oxi hòa tan, của mẫu trắng sau 5 ngày mg/l;

Ve  là thể tích, của mẫu dùng dễ chuẩn bị dung dịch thử tương ứng, ml;

V1  là tổng số thể tích, của dung dịch thử đó, ml.

Nếu nhiều mẫu đạt kết quả nằm trong khoảng yêu cầu, tính giá trị trung bình của các kết quả thu được của các mẫu đó.

10. Báo cáo kết quả

Báo cáo kết quả gồm các thông tin sau:

a) Trích dẫn tiêu chuẩn này;

b) Ngày, giờ lấy mẫu:

...

...

...

d) Ngày, giờ bắt đầu phân tích;

e) Loại nước cấy đã dùng;

f) Về ức chế sự nitrat hóa nếu dùng;

g) Số ngày ủ (5);

h) Kết quả và phương pháp trình bày kết quả đã dùng;

i) Những điểm đặc biệt ghi nhận được trong quá trình thử;

j) Chi  tiết về những công đoạn không có trong tiêu chuẩn này, hoặc xem như tùy chọn.

Phụ lục A
(Thông tin)

...

...

...

 Tốc độ oxi hóa các hợp chất hữu cơ trong giai đoạn đầu thử BOD có thể biểu diễn bằng định luật.

Log 10 = kt

Trong đó:

L là giá trị BOD, ở thời gian bằng vô cùng, mg/l;

x là BOD, ở thời điểm t, tính bằng ngày, mg/l;

t là thời gian, tính bằng ngày;

...

...

...

Đối với một loại hợp chất hữu cơ và mầm vi sinh cho trước, hiệu ứng của nhiệt độ lên hằng số tốc độ k và giá trị L có thể dự đoán được ở mức độ gần đúng bậc nhất. Điều đó rất có ích khi xem xét phép thử BOD ở những vùng khí hậu ẩm hoặc khi nghiên cứu những con sông dài chảy qua nhiều vùng khí hậu. Tuy nhiên, khi dùng mối quan hệ này phải rất thận trọng.

Giá trị BOD tiêu chuẩn là sau 5 ngày ủ ở 200C. Qua nhiều năm với nhiều số liệu, chứng tỏ là các cách thử nhanh hơn dùng để đo ô nhiễm hữu cơ đều có liên quan với BOD 5 ngày. Một trong những bất tiện của phương pháp này là phải đợi 5 ngày mới có kết quả. Nhiều cố gắng đã thực hiện để đạt cùng kết quả như BOD 5 ngày trong một thời gian ngắn  hơn (3 hoặc 2,5 ngày) bằng cách dùng nhiệt độ cao hơn (270C hoặc 350C tương ứng). Một số nước khí hậu rất nóng, thứ BOD 3 ngày có thể là thực tế hơn. Đây không phải là vấn đề tiết kiệm thời gian mà do các vi sinh vật phân huỷ và oxi hóa các chất hữu cơ đã quen sống ở nhiệt độ 250C và 800C. Tuy nhiên, hầu hết các nước khí hậu nóng vẫn dùng phương pháp thử BOD cổ điển 5 ngày với cách làm lạnh mẫu thử.

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 eho 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 này là phần đóng góp của vi sinh vật nitrat hóa. 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 hóa 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 xẩy ra sự nitrat hóa. Điều đó dẫn đến nhu cầu tăng ATU lên nồng độ cao hơn nhiều so với 2,0 mg/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 hấu hết các cách thử kinh nghiệm, bao gồm cả các cách thử nhu cầu oxi chung khác như giá trị COD và pemangunat. Có thể là thiết lập hệ số chuyển chỉ cho một chủng loại mẫu hạn chế nào đó. Thí dụ giá trị BOT) 7 ngày, dùng đủ ATU, mẫu nước sa lắng lần đầu và lần cuối: cao hơn BOD tiêu chuẩn tương ứng là l,09 và l,29.

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

...

...

...