Mụclục

Trang

Chơng 1. tổng quan
1.1. sơ lợc về nớc thải
1.1.1. Phân loại nớc thải
1.1.1.1. Phân loại theo nguồn gốc phát sinh
1.1.1.2. Phân loại theo quan điểm quản lý môi trờng
1.1.1.3. Phân loại trên quan điểm tác động lên môi trờng
1.2. Nớc thải công nghiệp
1.2.1. Các nguồn phát sinh nớc thải và đặc tính nớc thải
công nghiệp sản xuất bia
1.2.2. Các nguồn phát sinh nớc thải và đặc tính nớc thải
công nghiệp giấy
1.2.3. Các nguồn phát sinh nớc thải và đặc tính nớc thải
làng nghề cơ khí
1.3. Các chỉ tiêu đánh giá nớc thải công nghiệp
1.3.1. Các chỉ tiêu
1.3.1.1. Các chất hữu cơ
1.3.1.2. Các chất vô cơ
1.3.1.3. Hàm lợng chất rắn
1.3.1.4. Lợng ôxy hoà tan DO
1.3.1.5. Nhu cầu ôxy sinh hoá
1.3.1.6. Nhu cầu ôxy hoá học
1.3.1.7. Các chỉ tiêu khác
1.3.2. Đánh giá tác động nớc thải lên môi trờng


1.3.2.1. LC50
1.3.2.2. EC50

1.3.2.3. Động thực vật thuỷ sinh
1.3.2.3.1.Tác động nớc thải lên cá
1.3.2.3.2.Tác động nớc thải lên bèo
1.3.2.3.3. Tác động nớc thải lên vi sinh vật
1.4. Các phơng pháp xử lý nớc thải
1.4.1. Phơng pháp cơ học
1.4.2. Phơng pháp hoá học
1.4.3. Phơng pháp hoá lý
1.4.4. Phơng pháp sinh học

ChơngII: Vật liệu và phơng pháp
2.1.Vật liệu
2.1.1. Mẫu nớc thải
2.1.2. Hoá chất
2.1.2.1. Hoá chất xác định COD
2.1.2.2. Hoá chất xác định BOD
2.1.2.3. Hoá chất làm môi trờng nhân giống và nuôi bèo
2.1.2.4. Hoá chất nhân giống và nuôi vi sinh vật
2.1.3. Sinh vật thử test
2.1.3.1.Cá trôi
2.1.3.2. Bèo tấm
2.1.3.3.Vi sinh vật
2.1.4Thiết bị
2.2. Phơng pháp nghiên cứu
2.2.1. Phơng pháp xác định DO
2.2.2. Phơng pháp xác định BOD
2


2.2.3. Phơng pháp xác địng COD

2.2.4. Phơng pháp xác định pH
2.2.5. Phơng pháp xác định LC50
2.2.5.1. Phơng pháp xác định LC50 đối với cá
2.2.5.2. Phơng pháp xác định LC50 đối với bèo
2.2.6. Phơng pháp xác định EC50
2.2.6.1. Phơng pháp xác định EC50 đối với vi khuẩn
Chơng III. Kết quả và thảo luận
3.1. Đánh giá các chỉ tiêu của các loại nớc thải
3.1.1. Nớc thải nhà máy bia
3.1.2. Nớc thải nhà máy giấy
3.1.3. Nớc thải làng nghề cơ khí
3.2. Đánh giá độ độc của nớc thải lên môi trờng
3.2.1. Độ độc đối với cá
3.2.1.1. Độ độc của nớc thải công nghiệp bia lên cá
3.2.1.2. Độ độc của nớc thải công nghiệp giấy lên cá
3.2.1.3. Độ độc của nớc thải làng nghề cơ khí lên cá
3.2.2. Độ độc đối với bèo
3.2.2.1. Độ độc của nớc thải công nghiệp bia lên bèo
3.2.2.2. Độ độc của nớc thải công nghiệp giấy lên bèo
3.2.2.3. Độ độc của nớc thải làng nghề cơ khí lên bèo
3.2.3. Độ độc đối với vi khuẩn
3.2.3.1. Độ độc của nớc thải công nghiệp bia lên vi khuẩn
3.2.3.2. Độ độc của nớc thải công nghiệp giấy lên vi khuẩn
3.2.3.3. Độ độc của nớc thải làng nghề cơ khí lên vi khuẩn
Nhận xét

3


Mở đầu

Những năm gần đây, nền công nghiệp của thế giới phát triển vợt bậc
nhờ sự phát triển của khoa học và kỹ thuật. Tỷ trọng công nghiệp không
ngừng tăng trởng cả ở các nớc phát triển và đang phát triển. Sự phát triển
của sản xuất công nghiệp ngoài mặt tích cực là tăng sản phẩm cho xã hội,
cải thiện điều kiện sống của con ngời còn kéo theo mặt tiêu cực là sử dụng
cạn kiệt nguồn tài nguyên thiên nhiên, làm suy thoái môi trờng. Sự ô nhiễm
môi trờng do nớc thải, khí thải và phế thải công nghiệp ngày càng tăng và
trở thành mối đe doạ mang tính toàn cầu.
Nhiều năm nay vấn đề bảo vệ môi trờng, kiểm soát các nguồn thải, đợc hầu hết các nớc quan tâm. ở các nớc phát triển việc kiểm soát ô nhiễm
môi trờng đợc qui định rất chặt chẽ. Đánh giá tác hại của các chất thải trong
đó có nớc thải ở các nớc này không chỉ trên các chỉ tiêu lý hoá mà còn trên
quan điểm tác động lên môi trờng sinh thái đặc biệt là hệ sinh vật thuỷ sinh
và vi sinh vật. Chính những sinh vật này là tác nhân giúp phục hồi lại cân
bằng sinh thái trong giới hạn nhất định.
Giới hạn đó đợc xác định bằng các chỉ tiêu LC o, LC50 .... và là một
trong những chi tiêu bắt buộc trong kiểm soát ô nhiễm môi trờng.
ở việt nam đến nay, đánh giá tác động của nớc thải lên môi trờng
chủ yếu dựa vào các chỉ tiêu BOD, COD, SS, pH, vi sinh vật...Nhng những
chỉ tiêu đó chỉ thể hiện đợc, mức độ ô nhiễm bẩn của nớc thải mà cha thể
hiện đợc độc tính của nớc thải tác động lên môi trờng sinh thái. Vì vậy,
ngoài những chỉ tiêu trên việc xác định các chỉ tiêu nh LC50, EC50 ... là rất
cần thiết để các nhà quản lý môi trờng, hoạch định môi trờng đánh giá
chính xác, đầy đủ sự tác động của nớc thải lên môi trờng. Đề tài nghiên cứu
đợc lựa chọn: Đánh giá độc tính của một số loại nớc thải công nghiệp
bằng các phép thử Test sinh học (Bioassay) nhằm lựa chọn các phép thử
phù hợp để bớc đầu đánh giá tác động của nớc thải lên môi trờng. Đề tài
gồm các nội dung sau:
- Xác định các chỉ tiêu lý hoá, sinh học của một sô loại nớc thải.
- Sử dụng các cá thể sinh học đặc trng cho hệ sinh thái môi trờng nớc
để đánh giá độ độc của nớc thải.


1


chơng 1: tổng quan
1.1 sơ lợc về nớc thải

Nớc thải là chất lỏng đợc thải ra sau quá trình sử dụng của con ngời
và đã bị thay đổi tính chất ban đầu của chúng.
1.1.1 Phân loại nớc thải
1.1.1.1 Phân loại theo nguồn gốc phát sinh
Theo cách phân loại này có các loại nớc thải sau:
Nớc thải sinh hoạt: Là nớc thải từ các khu dân c, khu vực hoạt động thơng mại, công sở, trờng học và các cơ sở tơng tự khác.
- Đặc điểm chung của nớc thải sinh hoạt là có chứa các chất hữu cơ
cao đặc biệt là các hợp chất hữu cơ chứa Nitơ. Nớc thải sinh hoạt có thể tập
trung và cũng có thể phân tán khó thu gom (đặc biệt là ở các khu dân c). ở
các nớc hệ thống nớc phát triển thải này thờng đợc đa về khu xử lý chung.
Còn ở Việt Nam nớc thải sinh hoạt hầu nh không đợc xử lý kể cả ở các
thành phố lớn nh Hà Nội, Thành phố HCM.
Nớc thải công nghiệp (Nớc thải sản xuất): Là nớc thải từ các nhà máy
đang hoạt động, có cả nớc thải sinh hoạt nhng trong đó nớc thải phát sinh ra
từ các công đoạn sản xuất là chủ yếu.
Nớc thải công nghiệp có mức độ ô nhiễm khác nhau phụ thuộc vào
ngành nghề sản xuất và công nghệ sử dụng. Nớc thải công nghiệp (NTCN)
tập trung, dễ thu gom, nhng xử lý phức tạp, phụ thuộc vào thành phần chính
ô nhiễm có trong nớc thải. Một số loại có thể phải xử lý kết hợp bằng nhiều
biện pháp.
Nớc thải tự nhiên: Nớc ma, nớc chảy tràn ở các lu vực chứa... đợc xem
nh là nớc thải tự nhiên. ở những thành phố hiện đại, nớc thải tự nhiên đợc
thu gom, theo một hệ thống thoát riêng. Nớc thải này có lu lợng thay đổi

theo mùa, thậm chí theo ngày vì vậy dễ xảy ra hiện tợng quá tải tại các lu
vực chứa.

2


Nớc thải nông nghiệp: là nớc thải sử dụng sau tới tiêu trong sản xuất
nông nghiệp. Đặc trng cơ bản của loại nớc này là có chứa các d lợng thuốc
bảo vệ thực vật, phân bón, lu lợng không ổn định và khó thu gom để xử lý.
Nớc thải nông nghiệp là một trong những nguyên nhân gây ô nhiễm nguồn
nớc ngầm.
1.1.1.2 Phân loại theo quan điểm quản lý môi trờng
Theo quan điểm quản lý môi trờng, các nguồn gây ô nhiễm nớc còn
đợc phân chia thành hai loại dó là nguồn xác định và nguồn không xác
định.
Các nguồn xác định bao gồm nớc thải công nghiệp và nớc thải đô
thị, các cửa cống xả nớc ma và tất cả các nguồn thải vào nguồn tiếp nhận nớc có tổ chức qua hệ thống cống và kênh thải.
Các nguồn không xác định bao gồm nớc chảy trôi trên bề mặt
đất,nớc ma và các nguồn phân tán khác. Sự phân loại này rất có ích khi đề
cập tới các vấn đề điều chỉnh kiểm soát ô nhiễm.
1.1.1.3 Phân loại trên quan điểm tác động lên môi trờng
Ngoài các cách phân loại nh trên theo cách đánh giá của chúng tôi nớc thải nên phân loại theo quan điểm tác động lên môi trờng sinh thái và đợc chia ra các loại nh sau:
Nớc thải ô nhiễm bẩn: Là nớc thải có chứa nồng độ các hợp chất
hữu cơ cao, nhng dễ phân huỷ nên thải này dễ dàng xử lý bằng phơng pháp
sinh học.
Nớc thải độc: Là nớc thải tuy chứa các chất hữu cơ thấp nhng có
chứa các thành phần khác gây độc hại đối với môi trờng nh các kim loại
nặng ,các ion NO3-,SO42-S-...loại nớc thải này thờng đợc xử lý bằng các phơng pháp đặc biệt tuỳ từng loại.
Nớc thải độc và bẩn: Là nớc thải có chứa các hợp chất hữu cơ cao
và khó bị phân huỷ nh các hợp chất clo hữu cơ, các chất hữu cơ mạch vòng

và đồng thời cũng có thể có các hợp chất vô cơ độc.

3


Cách phân loại nớc thải nh trên có ý nghĩa rất quan trọng,nó giúp cho
các nhà sản xuất xác định chính xác phơng pháp xử lý triệt để nớc thải.
1.2 Nớc thải công nghiệp

Là nớc thải từ các nhà máy đang hoạt động trong đó nguồn phát sinh
chủ yếu từ các công đoạn của dây chuyền công nghệ, nớc vệ sinh trang thiết
bị, nhà xởng và một phần nớc thải sinh hoạt của công nhân
1.2.1 Các nguồn phát sinh nớc thải và đặc tính nớc thải công nghiệp
sản xuất bia
Nớc thải công nghệ sản xuất bia bao gồm:
- Nớc làm lạnh, nớc ngng: Là nguồn nớc thải ít hoặc gần nh không bị
ô nhiễm, có khả năng tuần hoàn sử dụng lại
- Nớc thải từ bộ phận nấu: Là nớc vệ sinh nồi nấu, bể chứa, sàn nhà...
có chứa nhiều bã malt, tinh bột, các chất hữu cơ hoà tan...
- Nớc thải từ hầm lên men: Là nớc vệ sinh các thiết bị lên men, thùng
chứa, đờng ống lọc bia, sàn nhà, xởng... có chứa bã men, chát hữu cơ, chất
trợ lọc và chất tẩy rửa, sát trùng...
- Nớc thải từ khâu hoàn thành phẩm: bao gồm nớc rửa chai, vệ sinh
thiết bị, rửa lọc... Nớc thải ở công đoạn này có chứa các chất tẩy rửa, trơ
lọc, bẩn bụi...
Vì khi rửa chai phải sử dụng dung dịch kiềm loãng(1 3 NaOH) tiếp
đó là rửa sạch bẩn và nhãn bên ngoài chai tiếp theo là phun kiềm nóng rửa
bên trong bên ngoài chai sau đó rửa bằng nớc nóng và nớc lạnh, do đó nớc
thải của công đoạn này pH cao, COD, BOD 5 cao; có chứa nhiều chất lơ
lửng.

Đặc tính nớc thải nhà máy bia:
Do nớc thải nhà máy bia có chứa nhiều bã malt, bã men, chất hữu
cơ ... nên đặc trng cơ bản nhất của nớc thải nhà máy bia là có độ bẩn rất
cao. Một số chỉ tiêu của nớc thải sản xuất bia ở Đức đợc trình bày ở bảng
1.1

4


Bảng 1.1 Đặc tính nớc thải sản xuất bia
Thông số
pH
BOD5
COD
Nito tổng
Phốt pho tổng
Chất không tan
Tải lợng nớc thải
Tải trọng ô nhiễm

Đơn vị
mg/l
mg/l
mg/l
mg/l
mg/l
3
m /1000 lít bia
Kg BOD5/1000lít bia


min
5.7
185
310
48
1.4
158

max
11.7
2400
3500
348
9.09
1530

Trung bình
1220
1902
79.2
4.3
634
3.2
3.5

1.2.2 Các nguồn phát sinh nớc thải và đặc tính của nớc thải công
nghiệp sản xuất giấy
Các dòng thải chính của các nhà máy sản xuất bột giấy và giấy
- Dòng thải rửa nguyên liệu: Bao gồm chất hữu cơ hoà tan, đất, thuốc
bảo vệ thực vật, vỏ cây...

- Dòng thải của quá trình nấu và rửa: Sau nấu nớc thải chứa phần lớn
các chất hữu cơ hoà tan, các hoá chất nấu và một phần sơ sợi. Dòng thải có
màu tối nên thờng đợc gọi là dịch kiêm đen, pH = 10 12 phụ thuộc vào
công nghệ nấu (sun phat, kiềm, kiềm nóng...).
ở các dây chuyền hiện đại dịch kiềm đen đợc đốt ở lò hơi để thu hồi
hoá chất nấu chỉ một phần nhỏ thất thoát vào dòng thải chung của nhà máy.
Các dây chuyền thủ công không có công đoạn này, nớc thải thờng bị ô
nhiễm nặng hơn.
- Dòng thải từ công đoạn tẩy: Nớc thải từ công đoạn tẩy là một trong
những dòng thải có mức độ ô nhiễm cao của nhà máy sản xuất bột giấy.
Phụ thuộc vào công nghệ tẩy trắng (phơng pháp Clo, phơng pháp H2O2...)
mà nớc thải của công đoạn này có những đặc trng khác nhau. Hiện nay ở
Việt Nam phần lớn các nhà máy đều sử dụng phơng pháp tẩy bằng Clo nên
nớc thải của các nhà máy giấy thờng có chứa các hợp chất Clo hữu cơ mạch
vòng thậm chí cả hợp chất dioxin. Đây là những chất khó phân huỷ và rất
độc đối với hệ sinh vật thuỷ sinh. Thông qua chuỗi thức ăn chúng gây ảnh
hởng không nhỏ đến sức khoẻ của con ngời.
5


- Dòng thải từ các quá trình nghiền bột và xeo giấy: Chủ yếu chứa sơ
sợi, bột giấy ở dạng lơ lửng và các hoá chất của dung dịch keo, chất tráng
phủ bề mặt giấy
- Nớc ngng của quá trình cô đặc trong hệ thống thu hồi hoá chất dịch
đen có chứa rất nhiều các hợp chất hữu cơ bay hơi nh axit axetic, foocmic,
metanol đặc biệt là các hợp chất hữu cơ có chứa lu huỳnh nh: Meecaptan,
etanol captan... gây ra mùi đặc trng rất khó chịu
- Đặc tính nớc thải của một số công nghệ sản xuất bột giấy đợc trình
bày ở bảng 1.2
Bảng 1.2 Đặc tính nớc thải công nghiệp sản xuất bột giấy và giấy

STT

1
2
3
4

công nghệ sản xuất

tải lợng nớc
thải
m3/1tấn giấy
Sunphát có thu hồi kiềm 400 500
Hoá nhiệt cơ CTMP
200
không thu hồi kiềm
Xút không thu hồi kiềm
500
Xút không thu hồi kiềm
500 600

COD
kg/tấn giấy

BOD
kg/tấn giấy

500

85


400 800

80 160

1050
253

650
125

1.2.3 Các nguồn phát sinh nớc thải và đặc tính của nớc thải làng nghề
cơ khí
Nguồnphát sinh nớc thải
Nớc thải loại này có nguồn gốc từ các quá trình công nghệ xử lý làm
sạch bề mặt kim loại, chế biến gia công kim loại, mạ, pin, ác quy, chế tạo
máy, điện tử...
Kim loại nặng sử dụng trong công nghệ mạ có mặt trong nguồn nớc
thải tập trung chủ yếu là các nguyên tố: Cr, Pb, Ni, Zn, Cu, Fe. Mặc dù các
nguồn thải hết sức đa dạng nhng nguồn thải chứa kim loại nặng có tỷ trọng
lớn nhất là từ công nghệ mạ: Mạ điện (Cr,Ni,Cu) và mạ nhúng phủ. Nguồn
kim loại xuất phát từ công đoạn xử lý bề mặt cần mạ chủ yếu là sắt thép và
các thành phần khác của hợp kim phần còn d lại trong dung dịch mạ không
6


dùng lại đợc xả vào nớc thải trong khi rửa hoàn thành thành phẩm. Một lợng đáng kể dầu mỡ cũng đợc thải vào nớc trong quá trình gia công cơ khí.
Đặc tính của nớc thải làng nghề cơ khí
Đặc tính cơ bản nhất của nớc thải loại này là chứa nhiều các kim loại
nặng, đặc biệt là các ion kim loại có tính ôxy hoá cao nh Cr+6, Ni+2... có độc

tính rất cao. Tác động của các kim loại nặng lên có thể sinh vật phụ thuộc
vào bản chất của kim loại, hoá trị của chúng, chủng loại sinh vật đợc trình
bày ở bảng 1.3.
Bảng 1.3 Tác động của kim loại nặng đến các sinh vật
Sinh vật
Động vật nguyên sinh
Giun đốt ( Annehda )
Động vật có xơng sống (Verte

Tính độc hại
Hg > Pb > Ag > Cu > Cd > Ni
Hg > Cu > Zn > Pb > Cd
Ag > Hg > Cu > Pb > Cd > Zn > Cr

brata )
Vi khuẩn Nitrat hoá
Tảo ( Algae )

Ag > Hg > Cu > Cd > Pb > Cr > Zn
Hg > Cu > Cd > Fe > Cr > Zn > Ni > Co

Nấm ( Fungi )

> Mn
Ag > Hg > Cu > Cd > Cr > Ni > Pb > Co

Thực vật bậc cao (Higher plant )

> Zn
Hg > Pb > Cu > Cd > Cr > Ni > Zn


Các kim loại nặng ngoài tác động trực tiếp tới hệ sinh thái môi trờng
chúng còn tích luỹ trong các cơ thể sinh vật và thông qua chuỗi thức ăn tác
động trực tiếp tới sức khoẻ con ngời. ảnh hởng của các kim loại nặng lên
các cơ quan chức năng của ngời đợc trình bày ở bảng 1.4.
Bảng 1.4 Tác động của kim loại nặng đến các bộ phận của cơ thể ngời
Bộ phận vùng
+ Hệ thần kinh trung
tâm

Nguyên tố

Các tác động

CH3Hg; Hg + H hại não: Giảm chức năng sinh lý
Pb2+

của nơtron

7


+ Hệ thần kinh ngoại vi
+ Hệ bài tiết
+ Gan
+ Hệ thống máu
+ Miệng, tóc, đờng hô
hấp
+ Xơng
+ Hệ thống tim mạch

+ Hệ thống sinh sản
+ Ung th

CH3Hg; Hg
Pb2+
As
Hg2+
As
As
Pb
Cd
As
Hg2+
As
Hg
Se
Cd
Se
Cd, As
CH3Hg, As
Cd, As

- Đi lại và phản xạ không bình thờng
- Tác động tới nơtron ngoại vi
- Bệnh thần kinh ngoại vi
- Bệnh thận, bệnh đờng tiết niệu
- Rối loạn đờng tiết niệu
- Bệnh xơ gan
- Kìm hãm sinh tổng hợp của máu
- Thiếu máu nhẹ

- Thiếu máu
- Viêm miệng
- Loét, lên nhọt, hói đầu
- Gây tác động đến cuống phổi
- Sng hoặc viêm đờng hô hấp
- Nhuyễn xơng
- Mục răng
- Mỡ tim
- Sảy thai
- Phổi, da, tuyến tiết niệu

1.3. Các chỉ tiêu đánh giá nớc thải công nghiệp

1.3.1 Các chất hữu cơ
Các chất hữu cơ trong nớc thải tác động mạnh đến sự ô nhiễm của nớc thải và ảnh hởng đến nguồn ôxi trong môi trờng. Nồng độ các chất hữu
cơ trong nớc thải càng cao thì lợng ôxi hoà tan và khả năng phân huỷ sinh
học của nó càng giảm. Hàm lợng các chất hữu cơ thờng đợc xác định thông
qua hai chỉ tiêu cơ bản là TOC (total orgamic cacbon).
Ngoài ra thông qua chỉ số COD và BOD cũng có thể gián tiếp, đánh
giá đợc nồng độ các chất hữu cơ có trong nớc thải.
1.3.2 Các chất vô cơ
Các chất vô cơ có nhiều trong nớc thải công nghiệp tuyển khoáng,
chế tạo cơ khí.... Trong nớc thải sinh hoạt và công nghiệp chế biến thực
phẩm lợng chất vô cơ chiếm một tỉ lệ nhỏ nhng lại khá cân đối cho quá
trình sinh trởng và phát triển của vi sinh vật.
1.3.3 Hàm lợng chất rắn
8


- Chất rắn tổng số (TS)

Chất rắn là một trong những chỉ tiêu vật lý đặc trng và quan trọng
nhất của nớc thải. Nó bao gồm các chất rắn nổi, lơ lửng, keo và tan. Do đó
khi phân tích, chất rắn đợc xác định là phần còn lại sau khi cho bay hơi và
sấy khô mẫu ở nhiệt độ nhất định đến trọng lợng không đổi. Hàm lợng chất
rắn đợc xác định qua một số chỉ tiêu sau:
- Chất rắn huyền phù (SS)
Nằm trong thành phần của TS nhng không hoà tan. Đây chính là
nguyên nhân gây nên độ đục của nớc thải, làm hạn chế ánh sáng xuyên qua,
ảnh hởng trực tiếp tới quá trình quang học của thực vật thuỷ sinh.
- Chất rắn huyền phù bay hơi (VSS)
Đặc trng cho nớc thải công nghiệp hoá chất nh sản xuất dung môi
hữu cơ, công nghiệp chế biến dầu.
- Chất rắn hoà tan (DS)
Chất rắn hoà tan DS cũng nằm trong thành phần của TS, hoà tan
trong nớc vì vậy nó dễ phân tán vào môi trờng, ảnh hởng cả đến nguồn nớc
mặt (sông ngòi, ao hồ) và nguồn nớc ngầm.
1.3.4 Nồng độ ôxi hoà tan DO (Dissolved oxygen)
Ôxi hoà tan là môt trong những chỉ tiêu quan trọng để đánh giá chất
lợng nớc.
Nớc càng sạch, nồng độ ôxy hoà tan càng cao. Đây là chất khí không
thể thiếu đợc trong quá trình sinh trởng và phát triển của tất cả các sinh vật.
Ôxi là chất khí khó hoà tan trong nớc và không tác dụng với nớc về mặt hoá
học. Độ ôxi hoà tan trong nớc phụ thuộc vào các yếu tố nh áp suất, nhiệt độ
và các đặc tính của nớc (các thành phần hoá học, sinh vật, thuỷ sinh sống
trong nớc..). Nồng độ ôxi hoà tan trong nớc sạch thờng nằm trong khoảng 6
ữ 7 mg/l ở nhiệt độ bình thờng. Khi thải các chất hữu cơ vào nguồn nớc,
một mặt bản thân các chất hoà tan làm giảm độ bão hoà của ôxy trong nớc,

9



mặt khác vi sinh vật trong nớc sẽ sử dụng ôxi để ôxi hoá chúng do đó làm
giảm lợng ôxi hoà tan trong nớc.
1.3.5 Nhu cầu ôxi sinh hoá BOD (Biochemical oxygen demand)
BOD biểu thị lợng chất hữu cơ trong nớc có thể bị phân huỷ bởi các
vi sinh vật. Vì thế, nhu cầu ôxi sinh hoá là chỉ tiêu thông dụng nhất để xác
định mức độ ô nhiễm của nớc thải và khả năng tự làm sạch của nớc thải do
quá trình tự phân huỷ bởi vi sinh vật trong tự nhiên.
BOD đợc định nghĩa là lợng ôxi đợc vi sinh vật sử dụng trong quá
trình ôxi hoá các chất hữu cơ. Quá trình này đợc biểu diễn nh sau:
Chất hữu cơ + O2

CO2 + H2O + tế bào mới + Sản phẩm.

1.3.6 Nhu cầu ôxi hoá học (Chemical oxygen demand)
Chỉ số này đợc dùng để biểu thị hàm lợng chất hữu cơ trong nớc thải
và mức độ ô nhiễm nớc tự nhiên. COD đợc định nghĩa là lợng ôxi cần thiết
cho quá trình ôxi hoá hoá học các chất hữu cơ trong mẫu nớc thành CO2 và
H2O và các hợp chất vô cơ có tính khử nh S-2, NH3, Cr+3... Lợng ôxi này tơng đơng với hàm lợng chất hữu cơ có thể bị ôxi hoá và đợc xác định bằng
tác nhân ôxi hoá hoá học mạnh. Phơng pháp phổ biến nhất hiện nay để xác
định COD là phơng pháp bicromat.
1.3.7 Các chỉ tiêu khác
Tuỳ theo mục đích và yêu cầu của công việc mà ngời ta còn có thể
xác định thêm một số chỉ tiêu khác nh:Hàm lợng nitơ, hàm lợng phốt pho,
hàm lợng sunfat, chỉ thị chất lợng về vi sinh nh Coliorm, Fecal coliform
1.4 Khái niệm về phép thử sinh học (Bioassay)

Phép thử sinh học là sử dụng các test sinh học (có thể là sinh vật thuỷ
sinh: cá, bèo, tảo, vi sinh vật...) để xác định hoặc đo ảnh hởng của một hoặc
tập hợp các chất thử lên cơ thể sinh vật (gây chết, gây ức chế sinh trởng...).

1.4.1 Các chỉ tiêu để đánh giá phép thử sinh học
a. Nồng độ gây chết: (Lethal concentration LC)
10


Để đánh giá chỉ tiêu này, các chỉ số thờng dùng là LC10, LC50, LC70...
- LC10: Là nồng độ ngỡng, nếu nồng độ thấp hơn LC10 nó sẽ không
gây chết với sinh vật thử. Đây chính là ngỡng cho phép của các chất thải đối
với môi trờng. ở nồng độ thấp hơn LC10 không quan sát thấy tác động tức
thời của chất thử đối với test thử nên không gây tác động tức thời với môi
trờng sinh thái.
- LC50: Là nồng độ của chất thử gây chết 50% cá thể của test thử.
Nồng độ này phụ thuộc vào thời gian và điều kiện tiến hành phép thử. Vì
vậy trong một số trờng hợp chỉ số LC50 đợc ghi kèm thời gian thử ( LC 24
50 ,
LC 5048 , LC 7250 , LC 5096 ) , theo quy định của quốc tế về phép thử sinh học thống
nhất lấy chỉ tiêu LC50 ở 96 giờ nên trong các tài liệu công bố về chỉ tiêu này
không có chỉ số thời gian đi kèm.
LC50 đợc quy định là chỉ tiêu chuẩn thống nhất của cơ quan quản lý
môi trờng của nhiều nớc trên thế giới nh: Mỹ, Thuỵ Điển, Canada, Thuỵ
Sỹ... dùng để đánh giá độ độc của các chất thử đối với môi trờng sinh thái.
- LC70: Là nồng độ gây chế 70% cá thể thử, chỉ tiêu này dùng để
tham khảo và hỗ trợ, đánh giá độ độc của chất thử .
b. Nồng độ ức chế hữu hiệu (effective concentration EC).
EC cũng đợc sử dụng để đánh giá ảnh hởng của chất thử lên cơ thể
sinh vật, sử dụng làm test thử. EC cũng sử dụng các chỉ tiêu tơng tự nh LC:
EC10, EC50 và EC70.
EC50 đợc sử dụng là chỉ tiêu chuẩn để đánh giá phép thử. Đây là nồng
độ gây ức chế 50% quá trình trao đổi chất so với bình thờng của cơ thể sinh
vật sử dụng làm test thử. Quá trình trao đổi chất có thể đánh giá thông qua:

Tốc độ sinh trởng, sản phẩm trao đổi chất, lợng ôxy sử dụng trong quá trình
hô hấp...
1.4.2 Yêu cầu đối với cá thể sử dụng trong phép thử sinh học

11


- Cá thể sử dụng làm test thử phải mẫn cảm với chất thử.
- Cá thể sử dụng làm test thử phải phù hợp với điều kiện khí hậu và
địa lý của khu vực đánh giá test thử (cá thể phải thuần dỡng tại khu vực
đánh giá chất thử tối thiểu là 1 năm).
- Là những cá thể quan trọng đặc trng cho môi trờng sinh thái cần
quan tâm.
- Dễ dàng thuần dỡng và chuẩn hoá ở điều kiện phòng thí nghiệm và
có những hiểu biết về sinh thái của nó trong môi trờng.
- Phải là các cá thể khoẻ mạnh, ít bị mắc bệnh dịch.
- Quá trình thử tơng đối đơn giản.
1.4.3 Phân loại phép thử
a. Phân loại theo thời gian thử.
- Thử thời gian ngắn
- Thử tức thời
- Thử thời gian dài.
b. Theo phơng pháp thử
- Thử tĩnh
- Thử tính có thay thế mẫu thử theo thời gian
- Thử động (trong dòng chảy của mẫu thử)
c. Theo mục đích thử
- Xác định nồng độ chất thử, nồng độ ức chế, đánh giá độ mẫn cảm...
1.5 các phơng pháp xử lý nớc thải


Các phơng pháp xử lý nớc thải hiện nay có các phơng pháp xử lý nớc
thải chính là:

12


+ Phơng pháp cơ học.
+ Phơng pháp hoá lý.
+ Phơng pháp hoá học.
+ Phơng pháp sinh học
Nhìn chung nớc thải công nghiệp rất đa dạng và phức tạp. Tuỳ thuộc
vào từng cơ sở sản xuất, từng nhà máy và tính chất của từng loại nớc thải,
khả năng tài chính và quy định của từng nớc mà ngời ta sẽ quyết định lựa
chọn một hoặc nhiều phơng pháp để xử lý với mục đích làm giảm hàm lợng
các chất ô nhiễm tới mức thấp nhất trong thời gian nhanh nhất với chi phí
nhỏ nhất, nhằm đạt đợc chỉ tiêu quy định đối với cơ sở do nhà nớc ban hành

1.5.1 Phơng pháp cơ học
Đây là phơng pháp thờng đợc dùng để xử lý sơ bộ nớc thải, nó có tác
dụng loại bỏ các hợp chất không tan vô cơ cũng nh hữu cơ trong nớc. Tuỳ
theo đặc điểm của các loại cặn cũng nh kích thớc của chúng trong nớc thải
mà ngời ta áp dụng các phơng pháp nh lắng, lọc qua lới, xyclon thuỷ lực,
lọc cát, qua ly tâm.

1.5.2 Phơng pháp hoá học
Cơ sở của phơng pháp này là dựa trên các phản ứng hoá học giữa các
chất bẩn với các hoá chất cho vào trong nớc thải. Đây là giai đoạn xử lý sơ
bộ trớc khi xử lý sinh hoá. Các phản ứng hoá học có thể sảy ra là phản ứng
trung hoà, phản ứng ô xi hoá khử hoặc các phản ứng phân huỷ các chất độc
hại.


1.5.3 phơng pháp hoá lý
Phơng pháp này đợc ứng dụng rộng rãi để xử lý nớc cấp và nớc thải.
Phơng pháp này dựa trên cơ sở các quá trình keo tụ, hấp phụ, trích ly, bay
hơi, tuyển nổi, trao đổi ion tinh thể hoá, màng bán thấm dializ... Nhằm loại
bỏ các hạt lơ lửng phân tán, các chất khí hoà tan, các chất vô cơ và hữu cơ
13


ra khỏi nớc thải. Ngời ta thờng áp dụng phơng pháp keo tụ kết hợp với
đông tụ và tuyển nổi trong quá trình xử lý bằng phơng pháp hoá lý với đối tợng là nớc thải chế biến thuỷ sản.

1.5.4 Phơng pháp sinh học
Bản chất của phơng pháp này dựa trên hoạt động sống của các vi sinh
vật có khả năng phân giải các chất hữu cơ hoặc vô cơ trong nớc thải thành
nguồn năng lợng và nguồn Cacbon để thực hiện các quá trình sinh trởng và
phát triển. Khi đó chúng nhận các chất làm vật liệu để xây dựng tế bào, sinh
trởng và phát triển nên sinh khối tăng lên. Các vi sinh vật thờng sử dụng
trong xử lý nớc thải là các vi khuẩn chủ yếu là loại dị dỡng hoại sinh, nấm,
tảo, nguyên sinh động vật và thực vật.
Các phơng pháp sinh học bao gồm:
- Phơng pháp hiếu khí
- Phơng pháp kị khí
- Phơng pháp hỗn hợp hiếu khí và kị khí
- Ao hồ sinh học
Phơng pháp sinh học thích hợp với các loại nớc thải có tỉ số
BOD5/COD nằm trong khoảng từ 0,5 ữ 1. Hầu hết các loại nớc thải sinh
hoạt và nớc thải công nghiệp thực phẩm đều có ti số này.
Nhìn chung phơng pháp này có một số u nhợc điểm sau:
* Ưu điểm:


- Có thể xử lý nớc thải có phổ nhiễm bẩn hữu cơ rộng
- Hệ thống có thể tự điều chỉnh phổ các chất nhiễm bẩn và nồng độ
các chất nhiễm bẩn
- Rẻ hơn so với một số phơng pháp xử lý khác (ví dụ: phơng pháp
hoá học)

14


- Sản phẩm cuối cùng của quá trình xử lý là H 2O và CO2. Vì vậy
không gây ô nhiễm thứ cấp cho môi trờng.
- Sinh khối vi sinh vật có thể sử dụng vào các mục đích khác nhau
nh: bổ sung vào thức ăn chăn nuôi, làm phân bón hữu cơ.
*Nhợc điểm:
- Đầu t cho việc xây dựng trang thiết bị của hệ thống làm sạch cao.
- Phải có chế độ công nghệ làm sạch hoàn chỉnh
- Một vài chất hữu cơ độc tính có ảnh hởng đến quần thể vi sinh vật
trong bùn làm giảm hiệu suất làm sạch
- Cần phải pha loãng nguồn nớc có nồng độ chất hữu cơ cao do vậy
làm tăng lợng nớc thải. Thông thờng các loại nớc thải đa vào xử lý sinh học
có BOD5 thích hợp nhất trong khoảng từ 800-1200mg/l.
Tuy có một số nhợc điểm nh vậy nhng phơng pháp làm sạch nớc thải
bằng biện pháp sinh học vẫn là phổ biến và đợc áp dụng rộng rãi nhất đối
với các loại nớc thải giàu chất hữu cơ.

15


chơng II: vật liệu và phơng pháp


nghiên cứu
2.1 vật liệu

2.1.1 Mẫu nớc thải
Nớc thải nhà máy bia Hà Thành Hà Nội (lấy tại nguồn thải ra sông)
Nớc thải nhà máy giấy Bãi Bằng (lấy tại trạm bơm ra sông hồng)
Thời gian lấy mẫu/03/2002
Nớc thải làng nghề cơ khí Vân Chàng Nam Định.
2.1.2 Sinh vật chọn làm test thử
- Cá trôi giống (mua tại chợ Bởi Hà Nội)
- Bèo tấm (chủng T93)
- Vi sinh vật

+ Ecoli BL21
+ Pscudo monay stuseri

*Hoá chất:
K2HPO4

Việt Nam

KH2PO4

Việt Nam

K2Cr2O7

Đức


(NH4)Fe(SO4)2

Đức

FeCl3.6H2O

Đức

CaCl2

Việt Nam

MnSO4.2H2O

Trung Quốc

MgSO4

Việt Nam

Na2SO3

Việt Nam

Na2S2O3

Việt Nam

KOH


Việt Nam

NaOH

Việt Nam

KI

Trung Quốc

I2

Trung Quốc

16


NaN3

Đức

Tinh bột tan

Trung Quốc

MgS04.7H20

Việt Nam

NaNO3


Việt Nam

CaCl2.2H2O

Việt Nam

Na2CO3

Việt Nam

H3BO3

Nga

MnCl2..4H2O

Đức

Na2MOO4.2H2O

Đức

ZnSO4.7H2O

Việt Nam

CuSO4.5H2O

Việt Nam


CO(NO3)2.6H2O

Đức

Na2EDTA

Đức

C6H8O7

Trung Quốc

Fe III Amonium citrat

Đức

2.1.3 Thiết bị
- Máy đo pH Mettler Toledo 320

Anh

- Cân phân tích AND HK-200

Anh

- Bình tối để xác định DO

Mỹ,Thuỵ Điển


- Máy sục khí, máy li tâm

Đức

- Pipet tự động

Nhật

- Máy sục khí

Việt Nam

- Máy lắc

Việt Nam

- Tủ ấm

Việt Nam, Nga

- Tủ sấy

Trung Quốc

- Bình nuôi cá
- Bình nuôi bèo
2.2 Phơng pháp nghiên cứu

17



2.2.1 Xác định oxy hoà tan (DO)
Lợng oxy hoà tan trong nớc thờng rát nhỏ,khoảng 6 7mg/l đối với
nớc sạch ở điều kiện bình thờng. Mức độ oxy hoà tan trong nớc thiên nhiên
và nớc thải phụ thuộc vào các hoạt tính sinh hoá, hoá học và lý học trong nớc.
Để xác định lợng ôxy hoà tan ta làm nh sau:
* Hoá chất:
- MnSO42H2O: Cân 480g pha trong 1 lít nớc cất.
- KOH: Cân 700g KOH + 150g KI pha trong 700ml nớc cất. Cân tiếp
10g NaN3 pha trong 40ml nớc cất. Trộn lẫn hai dung dịch trên và định mức
đến 1 lít.
- Na2S2O3: Cân 12,4g Na2S2O3. 5H2O và 0,2g Na2SO3 pha trong 1 lít
nớc cất. Hoặc dùng nồng độ chuẩn 0,1N pha loãng tới nồng độ 0,25N.
- H2SO4 đặc.
Tinh bột tan 0,5%: Cân 0,5g tinh bột pha trong 5ml nớc cất, đun sôi
90ml nớc cất cho tinh bột vào khuấy tan hết chuẩn đến 100ml.
- Nguyên lý và phơng pháp
Bổ sung vào dới mặt nớc trong bình BOD dung tích 250-300ml 2ml
dung dịch MnSO4 tiếp theo là 2ml dung dịch kiềm iodua azide. Đậy cẩn
thẩn tránh tạo bọt khí và trộn bằng cách quay bình ngợc ít nhất 15 lần. Khi
kết tủa hình thành và lắng xuống, lớp nớc bên trên tạo thành ít nhất là
100ml thì mở nút, bổ sung 2ml H 2SO4 đậm đặc cho chảy theo bình, đậy nút
lại và lắc đều cho đến khi kết tủa hoà tan hoàn toàn.
Định phân bằng dung dịch Na2S2O3 0,025N đến màu vàng rơm. Bổ
sung 1-2ml dung dịch hồ tinh bột và tiếp tục định phân đến khi hết màu xanh.
Trong môi trờng kiềm Mn2+ bị ôxy hoà tan trong nớc đến Mn4+ dới
dạng MnO2
Mn2+ + 2H+ + 1/2O2 =
18


MnO2 + H2O


Khi có mặt H+,Mn4+ bị khử đến Mn2+
MnO2 + 2I- + 4H+ = Mn2+ + 2H2O + I2
Công thức tính DO
DO(mg/l) =

a.k.N.8000
V1V2

Trong đó :
a : thể tích dung dịch Na2S2O3 tiêu tốn, ml'
k : hệ số hiệu chỉnh nồng độ Na2S2O3.
N : nồng độ đơng lợng của Na2S2O3
8000 : đơng lợng của O2 quy ra 1 lít
V1 : thể tích bình BOD, ml
V2 : lợng chất phản ứng bổ sung vào bình khi xác định DO, ml
2.2.2 Xác định nhu cầu ôxy sinh học (BOD)
Trong nớc, khi xảy ra quá trình ôxy hoá sinh học thì các vi sinh vật
sử dụng ôxy hoà tan. Vì vậy việc xác định tổng lợng ôxy hoà tan cần thiết
cho quá trình phân huỷ sinh học là một chỉ tiêu quan trọng để đánh giá ảnh
hởng của nguồn thải đối với nguồn tiếp nhận.
Trong thực tế, ngời ta không thể xác định lợng ôxy càn thiết để phân
huỷ hoàn toàn chất hữu cơ, mà chỉ cần xác định lợng ôxy cần thiết trong
năm ngày đầu và ký hiệu là BOD5.
BOD5 đợc xác định bằng lợng ôxy hoà tan (DO) đã bị sử dụng trong
năm ngày khi nớc thải đợc nuôi cấy ở 20 0C trong bóng tối.
Tiến hành pha loãng mẫu nớc cần xác định BOD5 bằng nớc pha
loãng.Nớc pha loãng là nớc có bổ sung khoáng chất gồm 4 loại dung dịch

muối khoáng (1ml mỗi loại cho một lít nớc pha loãng):
- Đệm phốtphat: pH = 7,2.

19


Cân 8,5g KH2PO4 + 21,75g K2HPO4 + 33,4g Na2HPO4.7H2O+1,7g
NH4Cl pha trong một lít nớc cất.
- Dung dịch MgSO4: Cân 22,5g MgSO4.7H2O pha trong 1 lít nớc cất
- Dung dịch CaCl2: Cân 27,5g pha trong 1 lít nớc cất.
- FeCl3.6H2O: Cân 0,25g pha trong 1 lít nớc cất.
* Xác định độ pha loãng của mẫu
Từ giá trị COD đã xác định ở trên tra bảng hoặc tính độ pha loãng
cần thiết của mẫu để xác định BOD sao cho lợng ôxy hoà tan đợc vi sinh
vật sử dụng để ôxy hoá chất hữu cơ trong nớc thải sau 5 ngày không hơn
5mg/l và không nhỏ hơn 2mg/l khi pha loãng ta phải tránh để ôxy quấn theo.
* Xác định DO của nớc thải trớc khi nuôi nh phơng pháp đã trình bày ở
phần trên.
* Đậy kín bình để ở 20 0C trong bóng tối 5 ngày
* Xác định DO sau 5 ngày nuôi.
Kết quả đợc tính nh sau:
BOD5 =

D1 D 2
(mg/l)
P

D1 là lợng ôxy hoà tan của dung dịch mẫu ngay sau khi pha loãng
D2 là lợng ôxy hoà tan của dung dịch mẫu đã pha loãng sau 5 ngày
P là hệ số pha loãng

V
P = V +1V
1 2
Trong đó:
V1 là thể tích mẫu đem pha loãng
V2 là thể tích nớc pha loãng
2.2.3 Xác định nhu cầu ôxy hoá học (COD)
20


Nguyên tắc của phơng pháp này là xác định lợng ôxy cần thiết cho
quá trình ôxy hoá hoá học các chất hữu cơ trong nớc thành CO2 và H2O. Để
xác định COD ngời ta thờng sử dụng Kalibicromat (chất ôxy hoá mạnh)
trong môi trờng axit (đun hồi lu trong 2 giờ). Khi đó diễn ra phản ứng:
3+
+
SO t
CHC + K2Cr2O7 + H+ Ag
CO2 + H2O + 3Cr + 2K
0

2

4

Lợng d đợc chuẩn bằng dung dịch muối Morh với chỉ thị là ferroin.
Cr2O7 2- + Fe2+ + H+

Cr3+ + Fe2+ + H2O


* Hoá chất của phơng pháp.
- Dung dịch H2SO4 +AgSO4: Cân 4g Ag2SO4 cho hoà tan trong 100ml
H2SO4 đặc lắc để tan qua một ngày mới dùng.
- K2Cr2O7 (0,25N): cân 12,258g K2Cr2O7 vào 1 lít nớc cất.
- Chỉ thị N-phenylantranilic axit: Cân 0.25g pha trong 12ml dung
dịch NaOH 0,1N. Sau đó pha loãng đến 250ml bằng nớc cất.
- Muối FAS (0.25N): Cân 98g muốn FAS pha vào 50ml nớc cất cho
tan bổ sung thêm 20ml H2SO4 đặc. Định mức đủ 1000ml. Chuẩn độ theo
K2Cr2O7.
*Cách tiến hành:
- Lấy 25ml mẫu cho vào bình phản ứng dung tích 250 ml
- Bổ sung 50ml K2Cr2O7 0.25N
- Cho 3ml H2SO4 đặc đã pha AgSO4
- Cho 0.4g HgSO4
- Cho thêm vài hạt thuỷ tinh
- Lắp vào hệ thống sinh hàn ngợc
- Bổ sung tiếp 72ml H2SO4 đặc đã pha AgSO4 qua sinh hàn
- Đun sôi nhẹ 2 giờ

21


- Để nguội, rửa sinh hàn bằng 100ml nớc cất
- Cho 5 đến 10 giọt chỉ thị axit N-phenylantranilic
- Chuẩn dộ bằng dung dịch muối FAS 0,25N
Dung dịch từ màu đỏ chuyển sang màu xanh rồi kết thúc. Song song
với mẫu thí nghiệm , tiến hành với mẫu trắng các bớc nh trên nhng thay
25ml mẫu bằng 25ml nớc cất
Tính toán
COD (mg/l) =


(a b).N.8000
V

a: số ml muối Morh dùng để chuẩn độ mẫu đối chứng
b: số ml muối Morh dùng để chuẩn độ mẫu phân tích
N: Nồng độ đơng lợng của dung dịch muối Morh
V: Thể tích mẫu đem phân tích (ml)
2.2.4 Xác định pH
pH trong nớc thờng dao động trong khoảng 59. Để xác định pH
trong nớc thải trớc và sau khi xử lý ta sử dụng máy đo pH.
2.2.5 Xác định LC 50
2.2.51 Phơng pháp xác định LC50 đối với cá
Sục khí cho bình nuôi cá 24 giờ sau đó chọn ra những con khoẻ mạnh
Sau đó thử Test với các nồng độ nớc thải nằm trong khoảng rộng
Ví dụ: Nồng độ nớc thải 10; 20; 30; 40; 50
Sau đó thu hẹp dần khoảng rộng của nớc thải sao cho đạt đợc liều
lợng gây chết 50 sinh vật đem thử trong 96 giờ đồng hồ tơng ứng với một
nồng độ nớc thải xác định

22