Luận văn Nghiên cứu xử lý nước thải đô thị từ cống xả Nguyễn Biểu, quận 5, thành phố Hồ Chí Minh trên mô hình aeroten

c thải dựa trên kĩ thuật bùn hoạt tính là các bể phản ứng sinh học được làm hiếu khí bằng cách thổi khí nén hoặc khuấy đảo cơ học hoặc kết hợp cả hai làm cho vi sinh vật tạo thành các hạt bùn hoạt tính lơ lửng trong khắp pha lỏng. Các công trình bao gồm: bể phản ứng hiếu khí - bể aeroten, mương oxi hóa, bể oxiten, giếng trục sâu. Các công trình xử lí kị khí với giải pháp vi khuẩn ở trạng thái lơ lửng qua lớp cặn lơ lửng trong bể UASB, hỗn hợp bùn kị khí trong bể hấp thụ chất hữu cơ hòa tan trong nước thải, phân hủy và chuyển hóa chúng thành khí (70 - 80% CH4 và 20 - 30% CO2) và nước. Các hạt bùn cặn bám vào các bọt khí được sinh ra nổi lên trên các bề mặt làm xáo trộn và gây ra dòng tuần hoàn cục bộ trong lớp cặn lơ lửng, khi hạt cặn nổi lên va phải tấm chắn bị vỡ ra, khí thoát lên trên, cặn rơi xuống dưới. 1.5.4.3 Xử lí bằng màng sinh học [7, 13, 17] Màng sinh học là tập hợp những vi sinh vật khác nhau (vi khuẩn, nấm và động vật nguyên sinh) có hoạt tính oxi hóa các chất hữu cơ có trong nước khi tiếp xúc với màng. Phần lớn các vi sinh vật, các hợp chất hữu cơ, muối khoáng và oxi có khả năng xâm chiếm bề mặt của một vật rắn (vật liệu lọc: cát, sỏi, đá, than gỗ...). Các chất hữu cơ trong nước thải được các vi khuẩn sử dụng để thực hiện phân hủy tạo CO2 và H2O. Màng sinh học được tạo thành chủ yếu là các vi khuẩn hiếu khí, ngoài ra còn các vi khuẩn tùy tiện và kị khí. Quần thể vi sinh vật của màng sinh học có tác dụng như bùn hoạt tính. Mặc dù màng sinh học rất mỏng nhưng cũng được chia thành các lớp với các đặc trưng vi sinh vật riêng: + Ngoài cùng là lớp hiếu khí dầy nhất, rất dễ thấy loại trực khuẩn Bacillus. + Lớp trung gian là các vi khuẩn tùy tiện mỏng hơn, điển hình như: Pseudomonas, Alcaligenes, Flavobacterium, Micrococcus, Bacillus. + Lớp sâu bên trong màng là lớp kị khí mỏng nhất, có các vi khuẩn kị khí khử lưu huỳnh và khử nitrat Desulfovibrio, ngoài ra còn có động vật nguyên sinh và các sinh vật khác. Các chất hữu cơ có trong nước thải khi chảy qua hoặc tiếp xúc với màng sinh học sẽ được oxi hóa bởi các quần thể vi sinh vật. Các chất hữu cơ dễ phân hủy sẽ được vi sinh vật sử dụng trước với vận tốc nhanh, và số lượng quần thể tương ứng cũng phát triển nhanh. Các chất hữu cơ khó phân hủy sẽ được sử dụng sau với vận tốc chậm hơn và quần thể vi sinh vật tương ứng cũng phát triển muộn hơn. Trong quá trình phân giải các chất hữu cơ, màng sinh học sẽ tăng dần lên, dày hơn và dần dần bịt các khe giữa các hạt cát nên làm cho vận tốc nước qua lọc chậm dần, lúc này phin lọc làm việc có hiệu quả cao hơn. Vì màng dày hơn nên các tế bào bên trong màng ít tiếp xúc với cơ chất, ít nhận được oxi nên chuyển sang phân hủy kị khí tạo các axit hữu cơ, các alcol.... Các chất này sẽ được các vi sinh vật khác sử dụng trước khi khuếch tán ra ngoài. Nước dần được làm sạch. Các công trình hiếu khí nhân tạo dựa trên kĩ thuật màng sinh học: lọc sinh học, đĩa quay sinh học. Các công trình kị khí dựa trên kĩ thuật màng sinh học: lọc kị khí với sinh trưởng gắn kết trên giá mang hữu cơ (ANAFIZ), lọc kị khí với vật liệu giả lỏng trương nở (ANAFLUX). 1.5.4.4 Xử lí bằng quá trình hợp khối [31] Quá trình hợp khối trong xử lí nước thải là quá trình kết hợp các phương pháp hiếu khí, kị khí và thiếu khí nhằm xử lí nước thải một cách triệt để. Quá trình hợp khối thường được ứng dụng để khử các chất dinh dưỡng (muối nitơ và photpho). Người ta tạo ra một vùng thiếu khí trong công trình xử lí nước thải bằng bùn hoạt tính. Trong quá trình xử lí nước thải bằng bùn hoạt tính hiếu khí, nitơ amoni sẽ được chuyển thành nitrat nhờ các loại vi khuẩn Nitrosomonas và Nitrobacter, khi môi trường thiếu oxi, các loại vi khuẩn khử nitrat sẽ tách oxi của nitrat và nitrit để oxi hóa các chất hữu cơ và tạo ra phân tử nitơ thoát ra khỏi nước. Đối với các muối dinh dưỡng photpho (polyphotphat hoặc orthophotphat), người ta ứng dụng quá trình photphoril hóa của vi khuẩn kị khí tùy tiện Acinetobacter sp để khử photpho. Dựa trên các nguyên lý này, người ta đã thiết lập một qui trình xử lí nước thải theo phương pháp bùn hoạt tính để khử BOD, N, P trong hệ thống Bardenpho (gồm hệ thống các bể kị khí, bể thiếu khí, bể hiếu khí...). Xử lí nước thải bằng hệ thống này sẽ tách được một lượng lớn photpho ra khỏi nước thải dưới dạng polyphotphat trong bùn dư, và khử được nitrat trong các bể thiếu khí. 1.6 Aeroten và kĩ thuật bùn hoạt tính [13, 23, 14, 22, 29] 1.6.1. Đặc điểm và nguyên lí làm việc của aeroten Aeroten là công trình xử lí hiếu khí nước thải bằng bùn hoạt tính. Nước thải chảy qua suốt chiều dài của bể aeroten và được sục khí, khuấy đảo nhằm tăng cường lượng oxi hòa tan và tăng cường quá trình oxi hóa các chất bẩn hữu cơ có trong nước. Nguyên lí của phương pháp là sử dụng các vi sinh vật hiếu khí dưới dạng bùn có hoạt tính phân hủy các chất hữu cơ ở điều kiện có oxi hòa tan liên tục. Quá trình oxi hóa các chất bẩn hữu cơ xảy ra trong aeroten qua ba giai đoạn: - Giai đoạn 1 : Cấu trúc aeroten phải thỏa mãn ba điều kiện: + Giữ được liều lượng bùn cao trong aeroten. + Cho phép vi sinh vật phát triển liên tục ở giai đoạn “ trẻ “. + Bảo đảm lượng oxi cần thiết của vi sinh ở mọi điểm trong aeroten. - Giai đoạn 2: vi sinh vật phát triển ổn định và tốc độ tiêu thụ oxi gần như ít thay đổi. ở giai đoạn này các chất bẩn hữu cơ bị phân hủy nhiều nhất. Hoạt lực enzym của bùn hoạt tính trong giai đoạn này cũng đạt tới mức cực đại và kéo dài trong một thời gian tiếp theo. Điểm cực đại của enzym oxi hóa của bùn hoạt tính thường đạt ở thời điểm sau khi lượng bùn hoạt tính đạt mức ổn định. - Giai đoạn 3: sau một thời gian tốc độ oxi hóa hầu như ít thay đổi và có chiều hướng giảm, lại thấy tốc độ tiêu thụ oxi tăng lên. Đây là giai đoạn nitrat hóa. Sau cùng, nhu cầu oxi lại giảm, quá trình làm việc của aeroten kết thúc. 1.6.2. Bùn hoạt tính Bùn hoạt tính là tập hợp các vi sinh vật khác nhau, chủ yếu là vi khuẩn, kết lại thành dạng hạt bông với trung tâm là các hạt chất rắn lơ lửng ở trong nước. Các bông này có màu vàng nâu dễ lắng có kích thước từ 3 - 150 àm. Bông bùn hoạt tính chứa những vi sinh vật sống cũng như các hạt hữu cơ và vô cơ. Những vi sinh vật này chủ yếu là vi khuẩn, ngoài ra còn có nấm men, nấm mốc, xạ khuẩn, động vật nguyên sinh, dòi, giun... Số lượng vi khuẩn trong bùn hoạt tính dao động trong khoảng 108 -1012/1mg chất khô. Hơn 300 chủng vi khuẩn phát triển trong bùn hoạt tính. Chúng chịu trách nhiệm oxi hóa chất hữu cơ và chuyển hóa chất dinh dưỡng, chúng tạo thành polysacarit và những chất polymer khác giúp cho việc tạo bông của sinh khối vi sinh vật. Những chi thường gặp trong bông bùn là Pseudomonas, Bacillus, Alcaligenes, Achomobacter, Micrococcus, Corynebacterium, Brecibacterium, Flavobacterium, Zooglea ... Đặc biệt Zooglea là các vi khuẩn sinh màng nhầy có khả năng dính bám cao. Các vi khuẩn tham gia quá trình chuyển hóa NH3 và NO3- cũng thấy có mặt trong bùn, như Nitrosomonas, Acinetobacter, Hyphomicrobium, Thiobacillus. Ngoài ra còn thấy Sphacrotilus và Cladothirix. Bảng 1.4. Một số giống chính trong quần thể vi khuẩn có trong bùn hoạt tính Vi khuẩn Chức năng Pseudomonas Arthrobacter Bacillus Cytophaga Zooglea Acinetobacter Nitrosomonas Nitrobacter Sphaerotilus Alcaligenes Flavobacterium Nitrococcus denitrificans Thiobacilus denitrificans Acinetobacter Hyphomicrobium Desulfovibrio Phân hủy hidratcacbon, protein, các chất hữu cơ khác và phản nitrat hóa Phân hủy hidrocacbon Phân hủy hidrocacbon, protein... Phân hủy các polyme Tạo thành chất nhầy (polysacarit), hình thành chất keo tụ Tích lũy polyphosphat, phản nitrat Nitrit hóa Nitrat hóa Sinh nhiều tiên mao, phân hủy các chất hữu cơ Phân hủy protein, phản nitrat hóa Phân hủy protein Phản nitrat hóa (khử nitrat thành N2) Khử sulfat, khử nitrat Các chất keo dính trong khối nhầy của bùn hoạt tính hấp thụ các chất lơ lửng, vi khuẩn, các chất màu, mùi...trong nước thải. Do vậy hạt bùn sẽ lớn dần và tổng lượng bùn cũng tăng dần lên, rồi từ từ lắng xuống đáy. Kết quả là nước sáng màu, giảm lượng ô nhiễm, các chất huyền phù lắng xuống cùng với bùn và nước được làm sạch. Tùy thuộc vào điều kiện bên trong cũng như bên ngoài của nước thải, các nhóm vi sinh vật tồn tại trong bùn sẽ khác nhau. Chúng có khả năng thích ứng với điều kiện sống mới. Thành phần nước thải thay đổi sẽ làm thay đổi chủng loại, thành phần, tăng giảm số lượng từng loài trong quần thể vi sinh vật của bùn hoạt tính. 1.7 Các công trình xử lí nước thải bằng aeroten trên thế giới và Việt Nam [18, 34] 1.7.1. Trên thế giới Xử lý nước thải bằng biện pháp sinh học đã được nghiên cứu từ rất lâu trên thế giới trước nguy cơ ô nhiễm thứ cấp do các biện pháp xử lý khác. Các nhà nghiên cứu ngày càng tìm ra nhiều biện pháp xử lý khác nhau, có thể bằng thực vật thủy sinh, bằng vi sinh vật, bằng sự kết hợp của hệ sinh thái trong nước thải. Ngày nay công nghệ xử lý nước thải bằng biện pháp sinh học được áp dụng nhiều trong thực tế ở các nhà máy hay các trạm xử lý nước là công nghệ bùn hoạt tính hiếu khí. Ở các quốc gia như Mỹ, Nhật Bản, các nước châu Âu thì biện pháp xử lý nước thải bằng bùn hoạt tính đã được ứng dụng rộng rãi. Hiện nay nhiều nhà máy xử lý nước thải ở nước ta đang sử dụng công nghệ này của các quốc gia như Thụy Điển, Nhật Bản… Đối với một số quốc gia, nước là một nguồn tài nguyên cực kì quí hiếm, do đó họ tận dụng nó hết sức triệt để kể cả nước thải đã qua sử dụng. Chẳng hạn như Ixaren, luật pháp Ixrael qui định nước thải cũng là tài sản quốc qia, mọi đối tượng phải hoàn trả lại sau khi sử dụng nước để làm sạch và sử dụng lại tại các trạm xử lý nước thải tập trung. Do đó, tỉ lệ nước thải được xử lý ở quốc gia này là 100%. Hiện nay ở Ixrael có gần 600 trạm xử lý nước thải tập trung. Điển hình như trạm xử lý nước thải Dan Region có công suất 500.000m3/ngđ vận hành tự động, diện tích phục vụ 220km2 tương đương với 1,7 tiệu người. Công nghệ sử dụng là bùn hoạt tính, kết hợp hai quá trình nitrat hóa và phản nitrat hóa, nước sau xử lý được lọc qua một số qui trình khác để có thể phục vụ cho tưới tiêu nông nghiệp hoặc các mục đích sử dụng khác. Trong xử lý nước thải bằng công nghệ bùn hoạt tính, các quốc gia không ngừng nâng cao công nghệ nhằm tìm ra biện pháp xử lý hiệu quả mà lại ít tốn chi phí nhất. Giáo sư Yasuzo Sakai thuộc Khoa hóa học ứng dụng tại Đại học Utsunomiya (Nhật Bản) và các cộng sự đã bổ sung một lượng nhỏ bột manhetit (Fe3O4) vào bùn hoạt tính tạo thành bùn hoạt tính nhiễm từ làm giảm chi phí đáng kể khi xử lý nước thải, GS đã xây dựng một nhà máy pilot theo công nghệ mới này với dung tích 16m3 và từ năm 2003 đến hè năm 2005 nhà máy đã hoạt động đúng như tính toán lý thuyết ( theo Chemical & Engineering News, 12/2005). Hiện nay có rất nhiều công nghệ xử lý nước thải bằng biện pháp sinh học khác nhau, thế nhưng các quốc gia vẫn rất chú trọng đến công nghệ bùn hoạt tính vì những lợi ích mà nó đem lại. 1.7.2. Ở Việt Nam Nền kinh tế Việt Nam đang trong giai đoạn phát triển với sự xuất hiện của nhiều ngành công nghiệp khác nhau, cùng với đó là nhu cầu sử dụng nước tăng dần, nếu không tận dụng được nguồn nước, xử lý nước thì nguy cơ thiếu nước là rất cao. Các đô thị lớn của Việt Nam hiện nay đang phải đối mặt với một thách thức lớn, đó là vấn nạn ô nhiễm nguồn nước mặt. Nhiều biện pháp xử lý được đưa ra nhằm tìm giải pháp hữu hiệu bảo vệ nguồn nước và hiện nay người ta ưu tiên cho xử lý nước bằng biện pháp sinh học vì mang tính an toàn cao, không ảnh hưởng đến hệ sinh thái. Hiện nay, ý thức bảo vệ môi trường nói chung, nguồn nước nói riêng đã được nâng lên một cách đáng kể. Các khu đô thị lớn như thành phố Hồ Chí Minh, Hà Nội đang triển khai nhiều dự án cải tạo môi trường nước với sự trợ giúp của Ngân hàng thế giới, Ngân hàng phát triển Châu Á và một số những nhà tài trợ khác. Cụ thể ở TP.HCM có các dự án như: Dự án nghiên cứu hệ thống thoát nước và xử lý nước thải đô thị (Dự án Jica - Nhật), Dự án nâng cấp đô thị và làm sạch kênh Tân Hóa - Lò Gốm (Dự án 415 - Bỉ), Dự án cải tạo kênh Nhiêu Lộc - Thị Nghè (Dự án CDM - Mỹ). Dự án Jica đã nghiên cứu và lựa chọn công nghệ bùn hoạt tính truyền thống cho nhà máy xử lý trên cơ sở 5 công nghệ xử lý: hồ ổn định, hồ làm thoáng (hồ sục khí), mương oxi hóa, bùn hoạt tính truyền thống, máy khuấy sinh học. Các cụm khu công nghiệp hoặc các nhà máy lớn cũng đã có mức quan tâm đến chất lượng nước một cách đúng đắn bằng cách đầu tư vào hệ thống xử lý nước thải. Điển hình như năm 2004, công ty Vissan đã đưa vào hoạt động hệ thống xử lý nước thải bằng công nghệ vi sinh, sau khi xử lý nước đạt tiêu chuẩn loại A trước khi được thải ra sông Sài Gòn. Nhà máy xử lý nước thải tập trung KCN Biên Hòa II với tổng công suất thiết kế 8000m3/ngày tiếp nhận toàn bộ nước thải của KCN Biên Hòa I và Biên Hòa II, sử dụng công nghệ UNITANK của công ty Seghers Better Technology For Water (Vương Quốc Bỉ) - đây là công nghệ bùn hoạt tính hiếu khí kiểu bể luân phiên theo mẻ liên tục. Vừa qua KCN Tiên Sơn - Bắc Ninh vừa đưa vào hoạt động trạm xử lý nước thải công suất 2000m3/ngày, tiếp nhận và xử lý toàn bộ nước thải sinh hoạt và công nghiệp của KCN đảm bảo đủ tiêu chuẩn trước khi thải ra hệ thống thoát chung của khu vực. Trạm xử lý này được sử dụng công nghệ “xử lý sinh học hiếu khí bằng bùn hoạt tính”, kết quả là nước thải sau xử lý đạt tiêu chuẩn môi trường TCVN 5945 - 2005 loại A. Ở các đô thị lớn như Tp.HCM, Hà Nội, Đà Nẵng … cũng đều có các nhà máy xử lý nước thải tập trung mặc dù số lượng các trạm xử lý này vẫn chưa đáp ứng xử lý toàn bộ nước thải, nhưng đó cũng là một tín hiệu tốt thể hiện sự quan tâm của xã hội đối với môi trường. Ở Tp.HCM nhiều nhà máy xử lý nước đã đang và sẽ đi vào hoạt động, như nhà máy xử lý nước thải tại xã Bình Hưng, huyện Bình Chánh theo công nghệ bùn hoạt tính được xây dựng với nguồn vốn ODA, công suất dự kiến 141.000m3/ngđ, dự tính sẽ khánh thành vào tháng 12/2008. CHƯƠNG II VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIấN CỨU 2.1. Địa điểm nghiên cứu 2.1.1. Địa điểm lấy mẫu nước thải Cống xả Nguyễn Biểu, quận 5, Tp.HCM từ cụm dân cư thải xả ra kênh Tàu Hũ. 2.1.2. Nơi tiến hành thí nghiệm - Phòng thí nghiệm vi sinh, sinh hóa trường ĐHSP Tp.HCM. - Khu vực đặt mô hình aeroten trong vườn trường. 2.2. Các dụng cụ, thiết bị và hóa chất dùng trong nghiên cứu 2.2.1. Dụng cụ, thiết bị * Thiết bị - Kính hiển vi quang học - Máy đo pH - Cân phân tích - Bình tối để xác định BOD (Mỹ, Thụy Điển) - Tủ ấm - Tủ cấy vô trùng - Tủ sấy vô trùng - Nồi hấp vô trùng… * Dụng cụ - Pipet, pipetman - Đĩa Petri, ống nghiệm - Bình cầu 500 ml - Ống sinh hàn - Bình tam giác, các loại que cấy ... 2.2.2. Hóa chất K2HPO4 : Việt Nam Glucose: KH2PO4 : Việt Nam KOH: Việt Nam K2Cr2O7: Đức NaOH: Việt Nam Fe(NH4)SO4.6H2O: Muối Morh KI: Trung Quốc FeCl3.6H2O: Đức I2: Trung Quốc CaCl2: Việt Nam HgSO4: Trung Quốc Tinh bột tan: Trung Quốc Na2SO3: Việt Nam CMC: Trung Quốc Casein: 2.3. Môi trường nuôi cấy 2.3.1.Môi trường MPA Cao thịt 3g Peptone 5g NaCl 5g Agar 20g Nước cất 1000ml 2.3.2. Môi trường Czapek - Dox NaNO3 3.5g K2HPO4 1.5g MgSO4 0.5g KCl 0.5g FeSO4.7H2O 0.01g Glucose 20g Agar 10g Nước cất 1000ml pH = 7 khử trùng 30 phút ở 1 atm. 2.3.3. Môi trường Hansen Glucose 50g Peptone 10g Cao men 3g KH2PO4 3g MgSO4.7H2O 3g Agar 15g Nước cất 1000ml pH = 7 khử trùng 30 phút ở 1 atm 2.3.4. Môi trường thử hoạt tính amylase, protease, cellulase của vi khuẩn Môi trường cơ sở Peptone 5 g Cao men 2,5 g Glucoza 1 g Nước cất 1000 ml pH 5,5 - 7,8 Enzyme cần thử Thành phần môi trường Amylase Môi trường cơ sở + thay Glucoza bằng 1% tinh bột tan. Protease Môi trường cơ sở + thay Glucoza bằng 1% casein hoặc 20 ml sữa đặc. Cellulase Môi trường cơ sở + thay Glucoza bằng 0,3 - 0,5% CMC. 2.3.5. Môi trường thử hoạt tính enzyme amylase, protease, cellulase của bùn hoạt tính Enzyme cần thử Thành phần môi trường Amylase Môi trường MPA + 1% tinh bột tan. Protease Môi trường MPA+ 1% casein. Cellulase Môi trường MPA + 1% CMC. 2.4. Phương pháp nghiên cứu 2.4.1. Phương pháp lấy mẫu nước 2.4.1.1. Phương pháp lấy mẫu nước thải phân tích các chỉ tiêu ô nhiễm Theo phương pháp lấy mẫu nước thải theo TCVN 5999:1995, ISO 5667 - 10:1992, ISO 5667-1. Lấy mẫu tổ hợp theo dòng chảy bằng cách lấy các mẫu đơn có thể tích từ 200 - 300 ml ở những thời điểm có dòng chảy khác nhau, các mẫu đơn được bảo quản ở 0 - 40C. 2.4.1.2. Phương pháp lấy mẫu để xử lý trong mô hình aeroten Lấy mẫu với số lượng lớn nên không cần bảo quản như trên. Trước khi đưa vào xử lý sẽ phân tích các chỉ số từ mẫu nước thải lấy từ thùng chứa. 2.4.2. Phương pháp hóa môi trường 2.4.2.1. Xác định chất rắn tổng số (TS) [13] Tổng lượng chất rắn là chất rắn còn lại trong bình sau khi sấy mẫu trong tủ sấy. Tổng lượng chất rắn bao gồm: chất rắn huyền phù và chất rắn hòa tan. a. Cách tiến hành - Chuẩn bị bát sứ: sấy bát sứ ở 1050C trong 1 giờ. Giữ bát trong bình hút ẩm trước khi dùng, cân ngay trước khi sử dụng. - Chuẩn bị mẫu: chọn thể tích mẫu thích hợp để lượng cặn còn lại khoảng 2,5 - 200 mg. Cho lượng mẫu thích hợp vào bát sứ, sấy khô trong tủ sấy đến khối lượng không đổi, sau đó đem cân. b. Tính toán kết quả TS = V ba 1000).(  (mg/l) Trong đó: a: khối lượng cặn và bát sứ sau khi sấy (mg) b: khối lượng bát sứ (mg) V: thể tích mẫu phân tích (ml) 2.4.2.2. Xác định chất rắn huyền phù (SS)[13] Mẫu được trộn đều đem lọc qua giấy lọc đã biết trước khối lượng. Cặn còn lại trên giấy lọc được sấy khô đến khối lượng không đổi ở 1030C - 1050C. a. Cách tiến hành Đặt giấy lọc đã biết khối lượng vào phễu thủy tinh, chọn thể tích mẫu để lượng cặn còn lại không nhỏ hơn 2,5 mg. Nhỏ vài giọt nước để giấy lọc dính sát phễu, sau đó lọc lượng mẫu đã trộn đều qua giấy lọc. Rửa cặn bằng nước cất và tiếp tục hút chân không. Tách giấy lọc khỏi phễu đem đi sấy tới khối lượng không đổi ở nhiệt độ 103 - 1050C, sau đó đem cân. b. Tính toán kết quả SS = V ba 1000).(  (mg/l) Trong đó: a: khối lượng cặn và giấy lọc sau khi sấy (mg) b: khối lượng giấy lọc (mg) V: thể tích mẫu (ml) 2.4.2.3. Xác định nồng độ bùn MLSS [17] MLSS gồm bùn hoạt tính và chất rắn lơ lửng còn lại chưa được vi sinh vật kết bông. Thực chất đây là hàm lượng bùn cặn (có cả bùn hoạt tính và chất rắn vô cơ dạng lơ lửng chưa được tạo thành bùn hoạt tính). Lấy một lượng xác định (ml) bùn hoạt tính cho vào bát sứ rồi xác định theo phương pháp xác định chất rắn bay hơi (đã trình bày ở trên). Đơn vị của MLSS lấy theo mg/l. Đây là thông số quan trọng trong xử lí nước thải bằng phương pháp bùn hoạt tính. 2.4.2.4. Phương pháp xác định nồng độ bùn tối ưu [17] Bằng cách xác định chỉ số thể tích của bùn hoạt tính SVI: Chỉ số thể tích SVI được định nghĩa là số ml nước thải đang xử lý lắng được 1 gam bùn ( theo chất khô không tro) trong 30 phút và được tính như sau: Cho 1000 ml hỗn hợp SVI = MLSS V 1000. (ml/g) SVI : chỉ số thể tích bùn hoạt tính. MLSS: khối lượng hỗn hợp lỏng - rắn thu được sau khi lắng trong (mg/l). V: thể tích mẫu thử (nước thải đang xử lí đem lắng) để lắng trong ống đong 1 lít trong 30 phút (ml/l). M: số gam bùn khô ( không tro). 1000: hệ số qui đổi mg ra gam. Giá trị SVI đánh giá khả năng kết lắng của bùn hoạt tính. Giá trị điển hình của SVI đối với hệ thống bùn hoạt tính làm việc ở nồng độ MLSS từ 2000 đến 3500mg/l thường nằm trong khoảng 80 – 150mg/l. 2.4.2.5. Phương pháp hoạt hóa bùn Cho bùn giống vào nước thải theo tỉ lệ 1 : 5, bổ sung các chất dinh dưỡng cần thiết vào hỗn hợp bùn - nước thải theo tỉ lệ BOD5 : N : P = 100 : 5 : 1. Sục khí khoảng 4 - 5 giờ, sau đó cho lại vào aeroten để dùng cho mẻ tiếp theo. 2.4.2.6. Xác định hàm lượng Nitơ tổng số [26] a. Hóa chất - H2SO4 đặc, CuSO4, K2SO4, H2SO4 0,1N, H2SO4 0,02N. - NaOH 40%, H3BO3 3 %, HCl loãng, H2O2 30%. - Chỉ thị Taxiro: hỗn hợp 2:1 của dung dịch metyl đỏ 0,1% trong rượu và metylen xanh 0,1% trong rượu etylic. b. Phương pháp tiến hành - Phá mẫu theo phương pháp Kendal: Hút 10 ml mẫu cho vào bình Kendal. Chú ý để mẫu vật không dính bám lên thành cổ bình. Cho tiếp vào bình Kendal 5 ml H2SO4 đặc. Thêm 0,5 g hỗn hợp xúc tác CuSO4 và K2SO4 theo tì lệ 1:3, lắc đều. Đậy bình bằng một chiếc phễu nhỏ rồi đặt lên bếp đun. Đun nhẹ 15 phút, sau đó mới đun mạnh đến sôi. Khi dung dịch có màu xanh nạht trong suet thì đun tiếp 15 phút nữa. Lấy ra để nguội, chuyển toàn bộ dung dịch vào bình định mức 100 ml, dùng nước cất tráng bình đốt và lên thể tích đến vạch định mức. Nitơ trong nước thải được chuyển về dạng amonisunphat. Để xác định Nitơ ở dạng này ta dùng phương pháp chuẩn độ. - Cất và chuẩn độ xác định ammoniac: Dùng kiềm đặc NaOH 40% cho vào bình nước cất chứa dung dịch sau khi phá mẫu, khi đó xảy ra phản ứng: (NH4)2SO4 + 2 NaOH 2NH3 + H2O + Na2SO4 Dùng axit boric 3 % để hấp phụ NH3, sử dụng chỉ thị màu taxiro: NH3 + H3BO3 (NH4)3BO3 Dùng dung dịch axit H2SO4 0,02 N để chuẩn lại lượng sản phẩm tạo thành (NH4)3BO3 + H2SO4 H3BO3 + (NH4)2SO4 c. Tính toán kết quả NTS (g/l) = Vm ba . 100.28.0).(  a: số ml H2SO4 0,02 N dùng để chuẩn độ mẫu phân tích b: số ml H2SO4 0,02 N dùng để chuẩn độ mẫu trắng. 0,28: số mg Nitơ ứng với 1 ml H2SO4 0,02 N. m: số ml mẫu đem đi phá mẫu. V: số ml mẫu lấy để phân tích từ bình định mức 100 ml. 100: thể tích bình định mức. 2.4.2.7. Xác định pH Để xác định pH của mẫu nước, chúng tôi kiểm tra bằng máy đo pH. 2.4.2.8. Xác định COD (TCVN 6491:1999, ISO 6060: 1989- Chất lượng nước - Xác định nhu cầu oxi hóa học) a. Hóa chất - Bạc sunfat - axit sunfuric (Ag2SO4 - H2SO4) Cho 10g bạc sunfat (Ag2SO4) và 35ml nước. Cho từ từ 965 ml axit sunfuric đặc (ủ = 1.84g/ml), để 1 hoặc 2 ngày cho tan hết. Khuấy dung dịch để tăng thêm nhanh sự điều hòa. - Dung dịch kali bicromat Cân 12,259 g kali bicromat đã sấy khô ở 1050C trong 2 giờ, hòa tan vào nước cất và định mức đến 1000ml. - Dung dịch muối Mohr: Sắt (II) amoni sunfat, dung dịch chuẩn có nồng độ, c[(NH4)2Fe(SO4)2.6H2O]  0.12mol/l Hòa tan 47.0g sắt (II) amoni sunfat ngậm 6 phân tử nước (Fe(NH4)2(SO4)2.6H2O) vào nước cất. Thêm 20ml axit sunfuric đặc (ủ = 1.84g/ml). Để nguội và thêm nước cất cho đủ 1000ml (Chuẩn lại dung dịch muối Mohr bằng dung dịch K2Cr2O7 trước khi dùng). Dung dịch này phải chuẩn lại hàng ngày theo cách như sau: Pha loãng 10.0ml dung dịch kali dicromat đến khoảng 100ml với axit sunfuric. Chuẩn độ dung dịch này bằng dung dịch sắt (II) amoni sunfat nói trên sử dụng 2 hoặc 3 giọt chỉ thị feroin Nồng độ c của sắt (II) amoni sunfat (mol/l) được tính theo công thức: V c = V dung dÞch K2Cr2O7 × 0,25 Trong đó: V là thể tích dung dịch sắt (II) amoni sunfat tiêu (ml) - Thủy ngân sunfat (HgSO4): loại tinh dùng cho phân tích hóa học. - Chỉ thị ferroin Hòa tan 0,7 g FeSO4.7H2O cùng với 1,5 g chất 1, 10 - phenantrolindihidrat trong nước, lắc cho đến khi tan hết. Pha loãng thành 100 ml. b. Thiết bị, dụng cụ - Bộ chưng cất hồi lưu gồm có 1 bình cầu chịu nhiệt có cổ nhám nối với 1 ống sinh hàn. - Bếp đun - Buret chính xác - Hạt thủy tinh thô đường kính 2mm đến 3mm. c. Cách tiến hành Cho 10 ml mẫu vào bình cầu, thêm 5 ml dung dịch kali bicromat, thêm 0,4 g thủy ngân sunfat. Thêm vài hạt thủy tinh vào mẫu thử và lắc trộn đều. Thêm từ từ 15 ml dung dịch bạc sunfat trong axit sunfuric và nhanh chóng lắp bình vào ống sinh hàn. Đưa hỗn hợp phản ứng tới sôi trong 10 phút và tiếp tục đun 110 phút nữa. Nhiệt độ của hỗn hợp phản ứng cần phải đạt là 148 ± 30C. Làm nguội ngay bình cầu bằng nước lạnh cho đến khoảng 600C và rửa ống sinh hàn bằng nước cất. Pha loãng hỗn hợp phản ứng đến 75 ml và làm nguội đến nhiệt độ phòng. Chuẩn độ lượng kali bicromat dư bằng sắt (II) amoni sunfat, sử dụng 1 hoặc 2 giọt chỉ thị feroin. Tiến hành phép thử trắng song song cho mỗi lần xác định theo qui trình đã tiến hành với mẫu thử, thay thế 10 ml mẫu thử bằng 10 ml nước cất. Nhu cầu COD ( mgO2/l) được tính theo công thức: COD = 0 21 8000.).( V cVV  (mg/l) Trong đó: c: nồng độ của sắt (II) amoni sunfat (mol/l). V0: thể tích mẫu thử (ml). V1: thể tích của sắt (II) amoni sunfat sử dụng khi chuẩn độ mẫu trắng (ml). V2: thể tích của sắt (II) amoni sunfat sử dụng khi chuẩn độ mẫu thử (ml). 8000: khối lượng mol của 1/2 O2 (mg/l) 2.4.2.9 Phương pháp xác định BOD5 bằng phương pháp Winkler cải tiến [26] a. Nguyên tắc BOD là lượng oxi cần thiết để oxi hóa các chất hữu cơ có trong nước bằng vi sinh vật (chủ yếu là vi khuẩn) hoại sinh, hiếu khí. Đây là một đại lượng để đánh giá mức độ ô nhiễm (về mặt chất hữu cơ và vi