Tiêu chuẩn Việt Nam TCVN 6827:2001 chất lượng nước - đánh giá sự phân huỷ sinh học hiếu khí hoàn toàn

• Số hiệu: TCVN6827:2001
• Loại văn bản: Tiêu chuẩn Việt Nam
• Nơi ban hành: Bộ Khoa học Công nghệ và Môi trường
• Người ký: ***
• Ngày ban hành: Năm 2001

Bình thử	Môi trường thử (5.2)	Hợp chất thử (7.1.1)	Hợp chất đối chứng (7.1.2)	Chất cấy (7.2)
FT hợp chất thử	+	+	-	+
FT hợp chất thử	+	+	-	+
FB mẫu trắng	+	-	-	+
FB mẫu trắng	+	-	-	+
FC kiểm tra chất cấy	+	-	+	+
FI kiểm tra ức chế (tuỳ chọn)	+	+	+	+
FS kiểm tra loại trừ phi sinh học(tuỳ chọn)	+	+	-	-

Nếu hợp chất thử chứa nitơ thì xác định nồng độ nitrat và nitrit ngay khi kết thúc thử nghiệm, hoặc ngay trên các mẫu được bảo quản thích hợp. Cách khác, sử dụng qui trình thử vết định lượng về nitrit và nitrat trên một thể tích nhỏ của hỗn hợp phản ứng lấy từ mỗi bình và chỉ áp dụng phương pháp định lượng nếu thu được kết quả dương tính. Nếu có nitrat hoá thì hiệu chỉnh lại lượng oxi tiêu tốn (xem phụ lục B).

8 Tính toán và biểu thị kết quả

8.1 Tính toán

8.1.1 Nhu cầu oxi sinh hoá riêng

Lượng oxi tiêu tốn thu được từ số đọc trong máy đo hô hấp đối với từng bình là nhu cầu oxi sinh hoá. Tính nhu cầu oxi sinh hoá riêng BS theo công thức (1). Trong trường hợp có nitrat hoá thì hiệu chỉnh lượng oxi tiêu tốn (xem 7.3 và phụ lục B).

trong đó

B_S là nhu cầu oxi sinh hoá riêng, tính bằng miligam oxi trên gam hợp chất thử;

B_t là nhu cầu oxi sinh hoá đo được của hợp chất thử F_T ở thời điểm t, tính bằng miligam trên lít;

...

...

...

ρ_TC là nồng độ khối lượng của hợp chất thử, tính bằng gam trên lít.

8.1.2 Phần trăm phân huỷ sinh học

Sự phân huỷ sinh học được xác định là tỷ lệ của nhu cầu oxi sinh hoá riêng với nhu cầu oxi lý thuyết (ThOD) (thí dụ về việc tính toán xem phụ lục A) hoặc với nhu cầu oxi hoá học (COD). Xác định phần trăm phân huỷ đối với từng bình, sử dụng công thức (2) và/hoặc công thức (3):

trong đó

D_ThOD là phần trăm phân huỷ sinh học của ThOD ở thời điểm t;

D_COD là phần trăm phân huỷ sinh học của COD ở thời điểm t;

B_S là nhu cầu oxi đặc trưng của hợp chất thử, tính bằng miligam ứng với một gam hợp chất thử;

ThOD là nhu cầu oxi lý thuyết, tính bằng miligam ứng với một gam hợp chất thử;

...

...

...

Chú thích – Vì COD của hoá chất ít khi lớn như ThOD nên phần trăm phân huỷ COD thường cao hơn phần trăm phân huỷ ThOD. Phần trăm phân huỷ ThOD thường chính xác hơn và nên sử dụng giá trị này.

8.1.3 Tính DOC đã loại bỏ

Khi xác định DOC loại bỏ của hợp chất thử hoà tan trong nước, thì dùng công thức (4) để tính phần trăm loại trừ của cacbon hữu cơ hoà tan DC cho từng bình thử F_T :

trong đó

ρ_cTO là nồng độ khối lượng DOC trong bình thử F_T ở thời điểm 0, tính bằng miligam trên lít;

ρ_cBO là nồng độ khối lượng DOC trong bình mẫu trắng F_B ở thời điểm 0, tính bằng miligam trên lít;

ρ_cTt là nồng độ khối lượng DOC trong bình thử F_T ở thời điểm t, tính bằng miligam trên lít;

ρ_cBt là nồng độ khối lượng DOC trong bình mẫu trắng F_B ở thời điểm t, tính bằng miligam trên lít; Nếu ρ_cTO được tính từ hợp chất thử được thêm vào thì bỏ qua ρ_cBO .

...

...

...

Khi tiến hành các phép phân tích đặc trưng về hợp chất thử, tính phần trăm phân huỷ sinh học ban đầu D_S của hợp chất thử so với lượng hợp chất thử trong bình FS ở cuối thử nghiệm sử dụng công thức (5):

trong đó

ρ_T là nồng độ khối lượng của hợp chất thử trong bình F_T, tại thời điểm t, tính bằng miligam trên lít;

ρ_S là nồng độ khối lượng của hợp chất thử trong bình F_S, tại thời điểm t, tính bằng miligam trên lít;

8.1.5 Hợp chất đối chứng, loại trừ phi sinh học và kiểm tra ức chế

Tương tự, tính mức phân huỷ sinh học và sự loại bỏ DOC trong bình F_C của hợp chất đối chứng và của bình F_S kiểm tra loại trừ phi sinh học và bình F_I kiểm tra ức chế, nếu có.

8.2 Biểu thị kết quả

Lập bảng các giá trị BOD đo được và phần trăm phân huỷ sinh học D_ThOD và/ hoặc D_COD đối với từng bình thử và đối với từng khoảng thời gian đo. Trong trường hợp dùng máy đo hô hấp tự động, có thể chọn từng điểm thời gian đã định thích hợp từ đường cong của oxi tiêu tốn được vẽ tự động. Dựng đồ thị đường phân huỷ sinh học theo thời gian, tính bằng phần trăm và chỉ rõ pha trễ và pha phân huỷ. Nếu đối với các bình thử kép F_T thu được các kết quả có thể so sánh (chênh lệch < 20%), dựng đường cong trung bình, mặt khác dựng các đường cong đối với từng bình (xem thí dụ trong phụ lục C). Tương tự dựng đường cong phân huỷ sinh học của hợp chất đối chứng FC và của bình FS kiểm tra loại trừ phi sinh học và bình F_I kiểm tra ức chế, nếu có.

...

...

...

Thông tin về độc tính của hợp chất thử có thể có ích trong phần giải thích kết quả phân huỷ sinh học yếu. Nếu phần trăm phân huỷ trong bình FI < 25% và sự phân huỷ hợp chất thử trong bình FT quan sát thấy thiếu, thì có thể nói rằng hợp chất thử gây ức chế. Trong trường hợp này, phải lặp lại phép thử sử dụng nồng độ chất thử thấp hơn hoặc dùng một chất cấy khác. Nếu trong bình FS (kiểm tra loại trừ phi sinh học, nếu cần) quan sát thấy một lượng BOD đáng kể (>10%), thì có thể xảy ra quá trình phân huỷ phi sinh học.

Nếu sự loại bỏ DOC, sự phân huỷ ban đầu và / hoặc nitrit/nitrat đã xác định được, thì chỉ rõ các giá trị đo được và tính toán được. Chỉ rõ giá trị pH đo được.

9 Tính đúng đắn của các kết quả

9.1 Chuẩn cứ của tính đúng đắn

Phép thử được coi là đúng nếu

a) phần trăm phân huỷ sinh học trong bình F_C (kiểm tra chất cấy) lớn hơn 60% trong ngày thứ 14;

b) lượng BOD trong bình mẫu trắng F_B ở cuối thử nghiệm thường từ 20 mg/l đến 30 mg/l, không vượt quá 60 mg/l sau 28 ngày.

Nếu a) hoặc b) không thoả mãn thì nên lặp lại phép thử sử dụng chất cấy khác hoặc chất cấy đã được thích nghi trước tốt hơn.

9.2 ức chế

...

...

...

9.3 Giá trị pH

Nếu giá trị pH ở cuối phép thử nằm ngoài phạm vi từ 6 đến 8,5 (thí dụ do nitrat hoá hợp chất thử chứa nitơ) và nếu phần trăm phân huỷ hợp chất thử nhỏ hơn 60%, thì nên lặp lại phép thử với nồng độ chất thử thấp hơn, sử dụng bùn hoạt hoá không nitrat hoá làm chất cấy hoặc tăng khả năng đệm của môi trường vô cơ. Điều này phải được nêu rõ trong báo cáo kết quả.

10 Báo cáo thử nghiệm

Báo cáo thử nghiệm cần ít nhất những thông tin sau:

a) trích dẫn tiêu chuẩn này;

b) mọi thông tin cần để nhận dạng hợp chất thử và nồng độ chất thử;

c) mọi số liệu đo được (thí dụ dạng bảng), cũng như đường cong phân huỷ;

d) nồng độ ThOD và/hoặc COD của hợp chất thử và hợp chất đối chứng đã dùng;

e) tên chất đối chứng đã dùng và sự phân huỷ thu được với hợp chất thử này;

...

...

...

g) các đặc trưng chính của máy đo hô hấp đã dùng;

h) nhiệt độ ủ của phép thử;

i) phần trăm DOC loại bỏ hoặc sự phân huỷ sinh học ban đầu, nếu có;

j) phần trăm phân huỷ thu được trong bình FS (loại trừ phi sinh học), nếu có;

k) phần trăm phân huỷ thu được trong bình FI (kiểm tra ức chế), nếu có và nêu độc tính của hợp chất thử;

l) lý do trong trường hợp loại bỏ phép thử;

m) mọi thay đổi của qui trình chuẩn hoặc mọi tình huống có thể ảnh hưởng đến kết quả.

Phụ lục A

(tham khảo)

...

...

...

A.1 Khái quát

Nhu cầu oxi lý thuyết (ThOD) của chất theo lý thuyết CcHhClclNnNanaOoPpSs có phân tử lượng tương ứng là Mr có thể tính được theo :

Tính toán này nói rằng C được vô cơ hoá về dạng CO₂, H về H₂O, P về P₂O₅ và Na về Na₂O. Halogen tách thành halogenua hidro. Nitơ được tách thành amoni và không bị oxi hoá thành nitrit hoặc nitrat. Sunfua được coi như bị oxi hoá về trạng thái + VI.

Trong trường hợp hợp chất chứa nitơ, nitơ có thể được tách thành nitrit hoặc nitrat sau khi nitrat hoá, với nhu cầu oxi lý thuyết tương ứng là:

A.2 Thí dụ : Glucoza

Công thức phân tử là C₆H₁₂O₆ và có phân tử lượng Mr = 180.

...

...

...

Công thức phân tử là C₁₈H₂₉SO₃Na và phân tử lượng Mr = 348.

A.4 Thí dụ : di-n-dodexylamin

Công thức phân tử là (C₁₂H₂₅)₂NH và phân tử lượng Mr = 353. Coi như khi phân tích quan sát thấy tạo thành nitrat hoàn toàn.

Phụ lục B

(tham khảo)

HIỆU CHỈNH LƯỢNG OXI TIÊU TỐN KHI CÓ NITRAT HOÁ

Nếu nitrat hoá xảy ra nhưng không hoàn toàn, thì lượng oxi tiêu tốn bởi hỗn hợp phản ứng có thể hiệu chỉnh cho lượng oxi dùng để oxi hoá amoni thành nitrit và nitrat, nếu sự thay đổi nồng độ của nitrit và nitrat trong quá trình ủ xác định được bằng cách tính đến các phương trình sau:

...

...

...

2HNO₂ + O₂ = 2HNO₃                                           (B.2)

Tổng cộng

2NH₄Cl + 4O₂ = 2HNO₃ + 2HCl + 2H₂O                  (B.3)

Từ phương trình (B.1), lượng oxi tiêu tốn để oxi hoá 28 g nitơ chứa trong amoni clorua (NH₄Cl) đến nitrit là 96 g, nghĩa là hệ số của 96/28 = 3,43. Cũng tương tự, từ phương trình (B.3), lượng oxi tiêu tốn để oxi hoá 28 g nitơ đến nitrat là 128 g, nghĩa là hệ số của 128/28 = 4,57.

Vì các phản ứng xảy ra liên tiếp bởi các loài vi khuẩn khác nhau, nên nồng độ nitrit có thể tăng hoặc giảm. Khi nồng độ nitrit giảm, một nồng độ tương đương nitrat được tạo thành. Như vậy, lượng oxi tiêu tốn để tạo thành nitrat là 4,57 nhân với sự tăng nồng độ nitrat-N, trong khi lượng oxi tiêu tốn để tạo thành nitrit là 3,43 nhân với sự tăng nồng độ nitrit-N. Với sự giảm nồng độ, thì lượng oxi “mất đi” là 3,43 nhân với sự giảm nồng độ nitrit.

O₁ = 4,57 x ∆_NO3-N                      ....(B.4)

O₂ = 3,43 x ∆_NO2-N                      ....(B.5)

O₃ = -[3,43 x ∆_NO2-N]                   ....(B.6)

trong đó

...

...

...

O₂         là oxi tiêu tốn để tạo thành nitrit;

O₃         là oxi “tiêu tốn” để làm biến mất nitrrit;

∆_NO3-N    là sự tăng nồng độ nitrat-N;

∆_NO2-N    là sự thay đổi nồng độ nitrit-N;

Sử dụng các công thức B.4 và B.5 hoặc B.6 :

O₄ = [4,57 x ∆_NO3-N ] [3,43 x ∆_NO2-N]                 ..........(B.7)

Và do đó

O₅ = O₆ - O₄                                                       ........ (B.8)

trong đó

...

...

...

O₅         là lượng oxi tiêu tốn để oxi hoá cacbon;

O₆         là tổng lượng oxi tiêu tốn.

Nếu chỉ xác định được lượng nitơ bị oxi hoá tổng số, thì lượng oxi tiêu tốn cho sự nitrat hoá có thể lấy gần đúng là 4,57 lần tăng nồng độ nitơ bị oxi hoá.

Giá trị hiệu chỉnh cho lượng oxi tiêu tốn do oxi hoá cacbon được so sánh với ThODNH3 như được tính toán ở phụ lục A.

Phụ lục C

(tham khảo)

THÍ DỤ VỀ ĐƯỜNG CONG PHÂN HUỶ SINH HỌC

Hình C.1 – Sự phân huỷ sinh học của anilin trong phép thử đo hô hấp

...

...

...

(tham khảo)

MÁY ĐO HÔ HẤP KÍN

1       Chất hấp thụ CO₂                                                5       Đơn vị tạo oxi

2       Bộ điều khiển                                                     6       Bình thử

3       Máy in, máy vẽ hoặc máy vi tính                          7       Máy khuấy

4       áp kế

Hình D.1 – Nguyên lý của máy đo hô hấp kín

Dùng máy khuấy từ để khuấy hỗn hợp thử trong bình thử, bình này đã được đổ chất lỏng đến khoảng một phần ba. Nếu có phân huỷ sinh học, thì các vi sinh vật sẽ tiêu thụ oxi và tạo cacbon dioxit. Oxi trong pha khí của bình sẽ được hoà tan trong chất lỏng. Cacbon dioxit trong phần trên của bình sẽ được hấp thụ và áp suất tổng trong bình sẽ giảm.

...

...

...

Phụ lục

TÀI LIỆU THAM KHẢO

[1] TCVN 6491: 1999 (ISO 6060:1989) Chất lượng nước -Xác định nhu cầu oxy hoá học.

[2] TCVN 6621 : 2000 (ISO 7827 : 1994) Chất lượng nước -Đánh giá sự phân huỷ sinh học hiếu khí hoàn toàn của các chất hữu cơ trong môi trường nước -Phương pháp phân tích cacbon hữu cơ hoà tan (DOC);

[3] TCVN 6226: 1996 (ISO 8192:1986) Chất lượng nước -Thử sự ức chế khả năng tiêu thụ oxy của bùn hoạt hoá.

 [4] TCVN 6634 : 2000 (ISO 8245 : 1999) Chất lượng nước -Hướng dẫn xác định cacbon hữu cơ tổng số (TOC) và cacbon hữu cơ hoà tan (DOC).

[5] ISO 9887:1992 Chất lượng nước -Đánh giá sự phân huỷ sinh học hiếu khí hoàn toàn của các chất hữu cơ trong môi trường nước -Phương pháp bùn hoạt hoá nửa liên tục (SCAS).

 [6] ISO 9888:1991 Chất lượng nước -Đánh giá sự phân huỷ sinh học hiếu khí hoàn toàn của các chất hữu cơ trong môi trường nước -Thử tĩnh (phương pháp Zahn-Wellens).

 [7] ISO 10634 : 1995 Chất lượng nước -Hướng dẫn chuẩn bị và xử lý các hợp chất hữu cơ ít tan trong nước để đánh giá tiếp khả năng phân huỷ của chúng trong môi trường nước.

...

...

...

ISO/TR 15462 : 1997 Chất lượng nước -Chọn các phép thử về khả năng phân huỷ.