8.2. Chuẩn bị dung dịch thử

Để mẫu (hoặc mẫu đã xử lý sơ bộ) ở nhiệt độ khoảng (20 ± 2) °C, nếu cần (tùy thuộc vào nguồn gốc của mẫu) nạp khoảng nửa bình và lắc để tránh quá bão hòa oxy.

Lấy một thể tích phần mẫu thử (hoặc mẫu đã xử lý sơ bộ) cho vào bình pha loãng (6.6) và thêm 2 ml dung dịch allylthiourea (5.10) cho mỗi lit nước đã pha loãng và thêm nước pha loãng cấy vi sinh vật (5.5) đến vạch. Nếu dùng hệ số pha loãng lớn hơn 100, cần thực hiện các loạt pha loãng thành hai hoặc nhiều bước.

Lắc nhẹ để tránh tạo bọt khí.

Lượng oxy tiêu thụ phải ít nhất là 2 mg/l và nồng độ oxy sau khi ủ phải ít nhất là 2 mg/l, mức độ pha loãng phải sao cho sau khi ủ nồng độ oxy hòa tan còn lại sẽ trong khoảng một phần ba và hai phần ba nồng độ ban đầu.

Do khó khăn khi lựa chọn được đúng mức độ pha loãng, nên thực hiện một vài pha loãng khác nhau theo hệ số pha loãng và theo độ pha loãng tương ứng với BOD_n dự đoán (xem Bảng 1).

Xác định cacbon hữu cơ tổng số (TOC) [xem TCVN 6634 (ISO 8245)], chỉ số permanganat [xem TCVN 6186 (ISO 8467)], hoặc nhu cầu oxy hóa học (COD) [xem TCVN 6491 (ISO 6060)] có thể cung cấp các thông tin hữu ích về vấn đề này.

Bảng 2 chỉ ra các khoảng điển hình cho R, tỷ số BOD_n/TOC, chỉ số permanganat tùy theo loại mẫu.

Bảng 2 – Giá trị đặt trưng của tỷ số R

...

...

...

Tổng cacbon hữu cơ

BOD/TOC

[xem TCVN 6634 (ISO 8245)]

Chỉ số pecmanganat

BOD/Index

[xem TCVN 6186 (ISO 8467)]

Nhu cầu oxy hóa học

BOD/COD

[xem TCVN 6491 (ISO 6060)]

...

...

...

1,2 đến 2,8

1,2 đến 1,5

0,35 đến 0,65

Nước thải đã qua xử lý sinh học

0,3 đến 1,0

0,5 đến 1,2

0,20 đến 0,35

Có thể lựa chọn giá trị R thích hợp theo Bảng 2 để tính giá trị BOD_n dự đoán:

BOD_n = R.y

...

...

...

Cần phải cẩn thận để mẫu là đại diện.

Nếu nghi ngờ có mặt các chất độc đối với vi sinh vật, thì phải thực hiện một vài lần pha loãng mẫu. Nếu kết quả BOD phụ thuộc vào pha loãng, chỉ báo cáo kết quả mà được biết là không bị phụ thuộc vào độ pha loãng. Trong trường hợp này có thể áp dụng nhiều thử nghiệm (xem Phụ lục B).

CHÚ THÍCH 1 Trong một số trường hợp, ảnh hưởng ức chế của clo do các sản phẩm clo không được loại bỏ hết.

CHÚ THÍCH 2 Cách ức chế nitrat hóa không phải đạt hiệu quả trong mọi trường hợp. Thêm nhiều ATU quá 2 mg/l có thể ảnh hưởng đến chuẩn độ Winkler [xem TCVN 7324 (ISO 5813)].

8.3. Phép thử trắng

Tiến hành thử trắng đồng thời với việc xác định, dùng nước pha loãng đã cấy vi sinh vật (5.5) thêm vào 2 mg dung dịch ATU (5.10) cho mỗi lít.

8.4. Cách tiến hành

8.4.1. Đo oxy hòa tan dùng phương pháp chuẩn độ iốt [theo TCVN 7324 (ISO 5813)]

Cứ mỗi lần pha loãng (8.2) nạp đầu vào hai bình ủ (6.1), để cho dung dịch đầy tràn nhẹ. Trong quá trình nạp phải chú ý tránh làm thay đổi hàm lượng oxy của dung dịch.

...

...

...

Chia các bình thành hai loạt, mỗi loạt gồm một bình ứng với từng độ pha loãng và ít nhất một bình là dung dịch trắng (8.3).

Đặt loạt bình thứ nhất chứa dung dịch thử đã hòa loãng (8.2) vào tủ ủ (6.3) và để nơi tối trong n ngày ± 4 h.

Tại điểm “không”, nồng độ oxy hòa tan trong loạt bình thứ hai chứa dung dịch thử đã pha loãng bằng phương pháp quy định trong TCVN 7324 (ISO 5813) có bổ sung azid từ thuốc thử iôđua-azid kiềm.

Sau khi ủ xong, xác định nồng độ oxy hòa tan trong từng bình, bằng phương pháp quy định trong TCVN 7324 (ISO 5813).

8.4.2. Đo oxy hòa tan dùng phương pháp đầu dò điện cực [theo TCVN 7325 (ISO 5814)]

Cứ mỗi độ pha loãng (8.2) nạp đầy vào một bình ủ (6.2), để cho dung dịch đầy tràn nhẹ. Trong quá trình nạp phải chú ý tránh làm thay đổi hàm lượng oxy của dung dịch.

Để cho các bọt khí bám trong thành bình thoát ra hết.

Đo nồng độ oxy hòa tan trong từ bình tại điểm “không” bằng phương pháp quy định trong TCVN 7325 (ISO 5814).

Đậy nút bình, cẩn thận để tránh các bọt khí bị tắc lại.

...

...

...

Sau khi ủ, xác định nồng độ oxy hòa tan trong mỗi bình, dùng phương pháp quy định trong TCVN 7325 (ISO 5814).

8.5. Phép thử kiểm tra

Để kiểm tra nước pha loãng cấy vi sinh vật, nước cấy và kỹ thuật của người phân tích, tiến hành phép thử kiểm tra theo từng lô mẫu bằng cách đổ 20,00 ml dung dịch kiểm tra axit glucô-glutamic (5.9) vào bình pha loãng, thêm 2 ml dung dịch ATU (5.10) rồi pha loãng thành 1 000 ml với nước pha loãng cấy vi sinh vật (5.5) và tiến hành theo 8.4.

Kết quả BOD_n thu được phải nằm trong khoảng (210 ± 40) mg/l oxy với BOD₅ và (225 ± 40) mg/l oxy với BD₇, tương ứng với khoảng giá trị trung bình ± 2x độ lệch chuẩn xác định được từ dữ liệu liên phòng thí nghiệm (xem điều 10). Giới hạn kiểm tra độ chính xác cho từng phòng thí nghiệm cần được thiết lập bằng tiến hành tối thiểu 25 phép xác định trong quãng thời gian ít nhất là vài tuần. Giá trị trung bình và độ lệch chuẩn có thể được dùng để tính toán giới hạn kiểm soát đối với kiểm tra kiểm soát chất lượng. Nếu không, thì kiểm tra lại nước cấy và nếu cần thì kiểm tra kỹ thuật của người phân tích.

Phép thử trắng (8.3) không được vượt quá 1,5 mg/l oxy nếu vượt thì kiểm tra nguồn gốc nhiễm bẩn có thể có.

9. Tính toán và thể hiện kết quả

9.1. Kiểm tra sự tiêu thụ oxy trong quá trình thử nghiệm

BOD_n được tính toán cho các dung dịch thử, khi các điều kiện sau thỏa mãn:

                                      (3)

...

...

...

p₁ là nồng độ oxy hòa tan của một trong các dung dịch thử ở điểm “không”, tính bằng miligam trên lít;

p₂ là nồng độ oxy hòa tan của chính dung dịch thử sau n ngày, tính bằng miligam trên lít;

9.2. Tính toán nhu cầu oxy sinh hóa sau n ngày (BOD_n)

Nhu cầu oxy sinh hóa (BOD_n), tính bằng miligam oxy trên lít, theo công thức sau:

              (4)

Trong đó

p₁ và p₂ xem ở 9.1;

p₃ là nồng độ oxy hòa tan của dung dịch mẫu trắng ở điểm “không”, tính bằng miligam trên lít;

p₄ là nồng độ oxy hòa tan của dung dịch mẫu trắng sau n ngày, miligam trên lít;

...

...

...

V₁ là tổng thể tích của dung dịch thử đó, tính bằng mililít.

Nếu một số bước pha loãng đạt kết quả nằm trong khoảng yêu cầu, tính giá trị trung bình của các kết quả thu được của các mức pha loãng đó.

Kết quả được biểu thị bằng miligam trên lít oxy. Kết quả nhỏ hơn 10 mg/l oxy thì lấy chính xác đến mg/l. Kết quả nằm trong khoảng từ 10 mg oxy/l đến 1 000 mg/l thì lấy để hai chữ số có nghĩa.

Kết quả lớn hơn 1 000 mg oxy/l thì cần lấy đến ba chữ số có nghĩa, ví dụ: 1 240 mg/l oxy.

Các kết quả của phép thử liên phòng thí nghiệm về độ đúng và độ chính xác của kết quả được nêu trong Phụ lục C.

10. Các trường hợp đặc biệt

Nếu khoảng thời gian giữa lấy mẫu và bắt đầu phân tích không đảm bảo dưới 24 h, vì thời gian vận chuyển, hoàn cảnh địa hình thì cho phép làm đông lạnh mẫu. Mẫu đông lạnh cần phải đồng nhất hóa sau khi rã đông và trong tất cả mọi trường hợp đều phải sử dụng nước cấy. Khuyến nghị rằng khi có thể, cần sử dụng các cơ sở phòng thí nghiệm tại chỗ được hạn chế thời gian vận chuyển.

11. Báo cáo thử nghiệm

Báo cáo thử nghiệm gồm các thông tin sau:

...

...

...

b) Kỹ thuật đã tiến hành ức chế sự nitrat hóa, nếu dùng;

c) Số ngày ủ (n);

d) Kết quả, tính bằng miligam trên lít oxy (báo cáo kết quả như trình bày trong 9.2);

e) Những kết quả ở dưới khoảng yêu cầu, phần giải thích cho giới hạn phát hiện tương ứng;

f) Những chi tiết đặc biệt đã từng được ghi nhận trong quá trình thử nghiệm;

g) Những chi tiết về các thao tác mà không quy định trong tiêu chuẩn này, TCVN 6001-1 : 2007 (ISO 5815-1 : 2003), hoặc xem như tùy chọn như lọc (8.1.4) làm đông lạnh và đồng nhất mẫu (xem điều 10), thời gian ủ thay đổi (BOD₂₊₅) (xem Phụ lục A) và thử nghiệm nhiều lần (xem Phụ lục B).

PHỤ LỤC A

(tham khảo)

...

...

...

Tốc độ oxy hóa cacbon trong giai đoạn đầu thử BOD có thể biểu diễn bằng định luật Phelps:

Trong đó:

L là giá trị BOD cuối cùng ở thời điểm bất kỳ, tính bằng miligam trên lít oxy;

x là giá trị BOD ở thời điểm t, tính bằng miligam trên lít oxy;

t là thời gian, tính bằng ngày;

k là hằng số tốc độ, tính bằng đại lượng nghịch đảo của ngày.

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

BOD tiêu chuẩn là kết quả thu được sau năm ngày hoặc bảy ngày ủ ở 20 °C.

...

...

...

Điều này cũng đã phát hiện ra từ một so sánh liên phòng thí nghiệm ở châu Âu thực hiện trong năm 1992 với 95 phòng thí nghiệm từ 11 nước tham gia. Mối tương quan giữa phép xác định BOD₅ và BOD₇ và phép xác định BOD₅ và BOD₂₊₅ đã được đo. Kết quả này được trình bày ở Bảng A.1

Bảng A.1 – So sánh BOD₅ và BOD₂₊₅ của liên phòng thí nghiệm

Loại mẫu

Dung dịch Glucô/axit glutamic

Nước thải đã xử lý cơ học

Nước thải đã xử lý sinh học

A

B

...

...

...

D

E

F

BOD₅

Giá trị trung bình, mg/l oxy

203

184

58

46

...

...

...

17,2

Giá trị trung bình, mg/l oxy

201

180

58

46

18,1

17,2

...

...

...

Sự khác biệt với BOD₅ ^b

Không

Không

Không

Không

Không

Không

Số lần thử nghiệm

...

...

...

85

89

86

89

87

^a Mức ý nghĩa a = 0,05.

Trong thực tế là không có sự khác biệt giữa các kết quả BOD₅ và BOD₂₊₅.

Khi xác định BOD₂₊₅, bổ sung thêm nội dung (8.4.1) với thay đổi như sau ở đoạn 4:

"Đặt loạt bình thứ nhất chứa dung dịch thử đã pha loãng (8.2) vào chỗ tối ở nhiệt độ (0 đến 4) °C trong 2 ngày ± 2 h ⁽¹⁾ và sau đó đặt vào buồng ủ (6.3) và để yên trong tối ở nhiệt độ (20 ± 1) °C trong 5 ngày ± 2 h1)"

...

...

...

"Đặt các bình chứa dung dịch thử đã pha loãng (8.2) vào chỗ tối ở nhiệt độ (0 đến 4) °C trong 2 ngày ± 2 h ¹⁾, và sau đó đặt vào buồng ủ (6.3) và để yên trong tối ở nhiệt độ (20 ± 1) °C trong 5 ngày ± 2h ¹⁾".

Khi tiến hành các phép xác định BOD₂₊₅ thay thế cho các phép xác định BOD₅, phòng thí nghiệm cần phải kiểm tra quy trình xác định BOC₂₊₅ của mình cho ra kết quả tương đương với kết quả xác định BOD₅.

PHỤ LỤC B

(tham khảo)

THỬ NGHIỆM NHIỀU LẦN

Thử nghiệm nhiều lần là phép phân tích một mẫu với hai hoặc nhiều hơn hai lần pha loãng khác nhau. Quy trình này có thể dùng để tăng độ chính xác mong muốn, hoặc do nghi ngờ trong mẫu có mặt các chất độc đối với vi sinh vật.

Mẫu được phân tích như trình bày trong 8.4 với ngoại lệ là bổ sung thêm mỗi bình đựng từng mức pha loãng mẫu và như vậy là có hai bình BOD được ủ.

Sự tiêu thụ oxy trong quá trình ủ được xác định cho từng bình BOD và lập biểu đồ dựa theo thể tích của mẫu theo từng độ pha loãng mẫu.

...

...

...

Nếu sự tiêu thụ oxy tính theo thể tích mẫu là tuyến tính, thì BOD_n không chứa các thành phần ức chế vi sinh vật.

Nếu sự tiêu thụ oxy tính theo thể tích mẫu chỉ tuyến tính khi nồng độ mẫu là thấp, thì chỉ các mẫu pha loãng nằm trong dãy tuyến tính mới được sử dụng để phân tích BOD_n.

BOD_n được tính như trong điều 9, và đó là giá trị trung bình của tất cả các xác định nằm trong dãy tuyến tính.

PHỤ LỤC C

(tham khảo)

ĐỘ ĐÚNG VÀ ĐỘ CHỤM

Độ đúng và độ lệch chuẩn của độ tái lập và lặp lại của phân tích BOD_n đã được một so sánh liên phòng thí nghiệm xác định năm 1992. Trong thực hành này ba cặp mẫu đã được 95 phòng thí nghiệm thuộc 11 quốc gia phân tích. Kết quả được trình bày trong Bảng C.1.

Bảng C.1 – Kết quả so sánh liên phòng thí nghiệm

...

...

...

Mẫu

Giá trị đã tính được/hiệu số

mg/l oxy

Trung vị

mg/l oxy

Độ lệch chuẩn lặp lại

mg/l oxy

Trung bình sai khác

mg/l oxy

...

...

...

mg/l oxy

Số kết quả

Giá trị ngoại lai

BOD₅

Dung dịch gluco/axit A glutamic

199

- 19

203

22

...

...

...

11

91

5

Dung dịch gluco/axit B glutamic

180

184

19

...

...

...

58,3

7,7

95

5

Nước thải đã xử lý cơ học D

...

...

...

5,0

Nước thải đã xử lý sinh học E

18,2

4,5

...

...

...

95

5

Nước thải đã xử lý sinh học F

17,2

3,7

...

...

...

BOD₂₊₅ ^a

Dung dịch gluco/axit A glutamic

199

- 19

201

24

-17

11

...

...

...

2

Dung dịch gluco/axit B glutamic

180

180

24

...

...

...

58,0

8,9

90

4

Nước thải đã xử lý cơ học D

...

...

...

45,5

6,0

Nước thải đã xử lý sinh học E

...

...

...

4,9

91

3

Nước thải đã xử lý sinh học F

17,2

...

...

...

BOD₇

Dung dịch gluco/axit A glutamic

213

- 20

210

...

...

...

-19

-13

88

3

Dung dịch gluco/axit B glutamic

193

190

19

...

...

...

Nước thải đã xử lý cơ học C

64,4

8,6

91

...

...

...

Nước thải đã xử lý cơ học D

51,6

6,7

...

...

...

Nước thải đã xử lý sinh học E

19,3

5,0

92

4

...

...

...

17,8

4,3

^a Xem phụ lục A

Có thể lập hệ số chuyển đổi giữa số liệu BOD₅ và BOD₇ trong cùng một loại nước. Giá trị hệ số chuyển đổi có thể thu được từ các phân tích song song BOD₅ và BOD₇ với các phép đo cùng một mẫu. Nếu không có hệ số chuyển đổi thì hiệu chỉnh giữa BOD₅ và BOD₇ có thể tính ra từ các kết quả của so sánh liên phòng thí nghiệm đề cập trên đây. Kết quả so sánh này cho ở Bảng C.2.

...

...

...

Bảng C.2 – So sánh BOD₅ và BOD₇ liên phòng thí nghiệm

Loại mẫu

BOD₅ mg/l oxy trung vị

BOD₇ mg/l oxy trung vị

Sai khác có ý nghĩa

Số các phòng thí nghiệm

BOD₇/ BOD₅

Dung dịch axit gluco/glutamic

...

...

...

203

210

có

90

1,04

B

184

190

...

...

...

87

1,03

Nước thải đã xử lý cơ học

C

58

64

có

88

1,10

...

...

...

D

46

52

có

88

1,12

Nước thải đã xử lý sinh học

E

18,2

...

...

...

có

87

1,06

F

17,2

17,8

có

89

...

...

...

^a Mức ý nghĩa, a = 0,05.

THƯ MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO

[1] TCVN 5981-2 (ISO 6107-2:1997) Chất lượng nước – Từ vựng – Phần 2.

[2] ISO 7393-1: 1985, Water quality- Determination of free chlorine and total chlorine – Part 1: Titrimetric method using N,N-diethyl-1,4-phenylenediamine (Chất lượng nước – Xác định clo tự do và clo tổng số - Phần 1: Phương pháp chuẩn độ sử dụng N,N-diethyl-1,4-phenylenediamin)

[3] ISO 7393-2: 1985, Water quality- Determination of free chlorine and total chlorine – Part 2: Colorimetric method using N,N-diethyl-1,4-phenylenediamine, for routine control purposes (Chất lượng nước – Xác định clo tự do và clo tổng số - Phần 2: Phương pháp đo màu sử dụng N,N-diethyl-1,4-phenylenediamin, dùng cho mục đích kiểm soát thường nhật)

[4] TCVN 6827 : 2001 (ISO 9484 : 1999) Chất lượng nước – Đánh giá sự phân hủy sinh học hiếu khí hoàn toàn các hợp chất hữu cơ trong môi trường bằng cách xác định nhu cầu oxy trong máy đo hô hấp kín.