Đề tài Đánh giá độc tính của một số loại nước thải công nghiệp bằng các phép thử Test sinh học (Bioassay)

Mụclục Trang Chương 1. tổng quan 1.1. sơ lược về nước thải 1.1.1. Phân loại nước thải 1.1.1.1. Phân loại theo nguồn gốc phát sinh 1.1.1.2. Phân loại theo quan điểm quản lý môi trường 1.1.1.3. Phân loại trên quan điểm tác động lên môi trường 1.2. Nước thải công nghiệp 1.2.1. Các nguồn phát sinh nước thải và đặc tính nước thải công nghiệp sản xuất bia 1.2.2. Các nguồn phát sinh nước thải và đặc tính nước thải công nghiệp giấy 1.2.3. Các nguồn phát sinh nước thải và đặc tính nước thải làng nghề cơ khí 1.3. Các chỉ tiêu đánh giá nước 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 lượng chất rắn 1.3.1.4. Lượng 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 nước thải lên môi trường 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 nước thải lên cá 1.3.2.3.2.Tác động nước thải lên bèo 1.3.2.3.3. Tác động nước thải lên vi sinh vật 1.4. Các phương pháp xử lý nước thải 1.4.1. Phương pháp cơ học 1.4.2. Phương pháp hoá học 1.4.3. Phương pháp hoá lý 1.4.4. Phương pháp sinh học ChươngII: Vật liệu và phương pháp 2.1.Vật liệu 2.1.1. Mẫu nước 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 trường 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. Phương pháp nghiên cứu 2.2.1. Phương pháp xác định DO 2.2.2. Phương pháp xác định BOD 2.2.3. Phương pháp xác địng COD 2.2.4. Phương pháp xác định pH 2.2.5. Phương pháp xác định LC50 2.2.5.1. Phương pháp xác định LC50 đối với cá 2.2.5.2. Phương pháp xác định LC50 đối với bèo 2.2.6. Phương pháp xác định EC50 2.2.6.1. Phương pháp xác định EC50 đối với vi khuẩn Chương III. Kết quả và thảo luận 3.1. Đánh giá các chỉ tiêu của các loại nước thải 3.1.1. Nước thải nhà máy bia 3.1.2. Nước thải nhà máy giấy 3.1.3. Nước thải làng nghề cơ khí 3.2. Đánh giá độ độc của nước thải lên môi trường 3.2.1. Độ độc đối với cá 3.2.1.1. Độ độc của nước thải công nghiệp bia lên cá 3.2.1.2. Độ độc của nước thải công nghiệp giấy lên cá 3.2.1.3. Độ độc của nước thải làng nghề cơ khí lên cá 3.2.2. Độ độc đối với bèo 3.2.2.1. Độ độc của nước thải công nghiệp bia lên bèo 3.2.2.2. Độ độc của nước thải công nghiệp giấy lên bèo 3.2.2.3. Độ độc của nước thải làng nghề cơ khí lên bèo 3.2.3. Độ độc đối với vi khuẩn 3.2.3.1. Độ độc của nước thải công nghiệp bia lên vi khuẩn 3.2.3.2. Độ độc của nước thải công nghiệp giấy lên vi khuẩn 3.2.3.3. Độ độc của nước thải làng nghề cơ khí lên vi khuẩn Nhận xét Mở đầu Những năm gần đây, nền công nghiệp của thế giới phát triển vượt bậc nhờ sự phát triển của khoa học và kỹ thuật. Tỷ trọng công nghiệp không ngừng tăng trưởng cả ở các nước 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 người còn kéo theo mặt tiêu cực là sử dụng cạn kiệt nguồn tài nguyên thiên nhiên, làm suy thoái môi trường. Sự ô nhiễm môi trường do nước 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 trường, kiểm soát các nguồn thải, được hầu hết các nước quan tâm. ở các nước phát triển việc kiểm soát ô nhiễm môi trường được qui định rất chặt chẽ. Đánh giá tác hại của các chất thải trong đó có nước thải ở các nước này không chỉ trên các chỉ tiêu lý hoá mà còn trên quan điểm tác động lên môi trường 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 được xác định bằng các chỉ tiêu LCo, LC50 .... và là một trong những chi tiêu bắt buộc trong kiểm soát ô nhiễm môi trường. ở việt nam đến nay, đánh giá tác động của nước thải lên môi trường chủ yếu dựa vào các chỉ tiêu BOD, COD, SS, pH, vi sinh vật...Nhưng những chỉ tiêu đó chỉ thể hiện được, mức độ ô nhiễm bẩn của nước thải mà chưa thể hiện được độc tính của nước thải tác động lên môi trường sinh thái. Vì vậy, ngoài những chỉ tiêu trên việc xác định các chỉ tiêu như LC50, EC50 ... là rất cần thiết để các nhà quản lý môi trường, hoạch định môi trường đánh giá chính xác, đầy đủ sự tác động của nước thải lên môi trường. Đề tài nghiên cứu được lựa chọn: Đánh giá độc tính của một số loại nước thải công nghiệp bằng các phép thử Test sinh học (Bioassay) nhằm lựa chọn các phép thử phù hợp để bước đầu đánh giá tác động của nước thải lên môi trường. Đề tài gồm các nội dung sau: - Xác định các chỉ tiêu lý hoá, sinh học của một sô loại nước thải. - Sử dụng các cá thể sinh học đặc trưng cho hệ sinh thái môi trường nước để đánh giá độ độc của nước thải. chương 1: tổng quan 1.1 sơ lược về nước thải Nước thải là chất lỏng được thải ra sau quá trình sử dụng của con người và đã bị thay đổi tính chất ban đầu của chúng. 1.1.1 Phân loại nước thải 1.1.1.1 Phân loại theo nguồn gốc phát sinh Theo cách phân loại này có các loại nước thải sau: õ Nước thải sinh hoạt: Là nước thải từ các khu dân cư, khu vực hoạt động thương mại, công sở, trường học và các cơ sở tương tự khác. - Đặc điểm chung của nước thải sinh hoạt là có chứa các chất hữu cơ cao đặc biệt là các hợp chất hữu cơ chứa Nitơ. Nước thải sinh hoạt có thể tập trung và cũng có thể phân tán khó thu gom (đặc biệt là ở các khu dân cư). ở các nước hệ thống nước phát triển thải này thường được đưa về khu xử lý chung. Còn ở Việt Nam nước thải sinh hoạt hầu như không được xử lý kể cả ở các thành phố lớn như Hà Nội, Thành phố HCM. õ Nước thải công nghiệp (Nước thải sản xuất): Là nước thải từ các nhà máy đang hoạt động, có cả nước thải sinh hoạt nhưng trong đó nước thải phát sinh ra từ các công đoạn sản xuất là chủ yếu. Nước thải công nghiệp có mức độ ô nhiễm khác nhau phụ thuộc vào ngành nghề sản xuất và công nghệ sử dụng. Nước thải công nghiệp (NTCN) tập trung, dễ thu gom, nhưng xử lý phức tạp, phụ thuộc vào thành phần chính ô nhiễm có trong nước thải. Một số loại có thể phải xử lý kết hợp bằng nhiều biện pháp. õ Nước thải tự nhiên: Nước mưa, nước chảy tràn ở các lưu vực chứa... được xem như là nước thải tự nhiên. ở những thành phố hiện đại, nước thải tự nhiên được thu gom, theo một hệ thống thoát riêng. Nước thải này có lưu lượng thay đổi theo mùa, thậm chí theo ngày vì vậy dễ xảy ra hiện tượng quá tải tại các lưu vực chứa. õ Nước thải nông nghiệp: là nước thải sử dụng sau tưới tiêu trong sản xuất nông nghiệp. Đặc trưng cơ bản của loại nước này là có chứa các dư lượng thuốc bảo vệ thực vật, phân bón, lưu lượng không ổn định và khó thu gom để xử lý. Nước thải nông nghiệp là một trong những nguyên nhân gây ô nhiễm nguồn nước ngầm. 1.1.1.2 Phân loại theo quan điểm quản lý môi trường Theo quan điểm quản lý môi trường, các nguồn gây ô nhiễm nước còn được phân chia thành hai loại dó là nguồn xác định và nguồn không xác định. õ Các nguồn xác định bao gồm nước thải công nghiệp và nước thải đô thị, các cửa cống xả nước mưa và tất cả các nguồn thải vào nguồn tiếp nhận nước có tổ chức qua hệ thống cống và kênh thải. õ Các nguồn không xác định bao gồm nước chảy trôi trên bề mặt đất,nước mưa 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 trường Ngoài các cách phân loại như trên theo cách đánh giá của chúng tôi nước thải nên phân loại theo quan điểm tác động lên môi trường sinh thái và được chia ra các loại như sau: õNước thải ô nhiễm bẩn: Là nước thải có chứa nồng độ các hợp chất hữu cơ cao, nhưng dễ phân huỷ nên thải này dễ dàng xử lý bằng phương pháp sinh học. õNước thải độc: Là nước thải tuy chứa các chất hữu cơ thấp nhưng có chứa các thành phần khác gây độc hại đối với môi trường như các kim loại nặng ,các ion NO3-,SO42-S-...loại nước thải này thường được xử lý bằng các phương pháp đặc biệt tuỳ từng loại. õNước thải độc và bẩn: Là nước thải có chứa các hợp chất hữu cơ cao và khó bị phân huỷ như 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. Cách phân loại nước thải như trên có ý nghĩa rất quan trọng,nó giúp cho các nhà sản xuất xác định chính xác phương pháp xử lý triệt để nước thải. 1.2 Nước thải công nghiệp Là nước thải từ các nhà máy đang hoạt động trong đó nguồn phát sinh chủ yếu từ các công đoạn của dây chuyền công nghệ, nước vệ sinh trang thiết bị, nhà xưởng và một phần nước thải sinh hoạt của công nhân 1.2.1 Các nguồn phát sinh nước thải và đặc tính nước thải công nghiệp sản xuất bia õNước thải công nghệ sản xuất bia bao gồm: - Nước làm lạnh, nước ngưng: Là nguồn nước thải ít hoặc gần như không bị ô nhiễm, có khả năng tuần hoàn sử dụng lại - Nước thải từ bộ phận nấu: Là nước vệ sinh nồi nấu, bể chứa, sàn nhà... có chứa nhiều bã malt, tinh bột, các chất hữu cơ hoà tan... - Nước thải từ hầm lên men: Là nước vệ sinh các thiết bị lên men, thùng chứa, đường ống lọc bia, sàn nhà, xưởng... có chứa bã men, chát hữu cơ, chất trợ lọc và chất tẩy rửa, sát trùng... - Nước thải từ khâu hoàn thành phẩm: bao gồm nước rửa chai, vệ sinh thiết bị, rửa lọc... Nước 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(1ữ3 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 nước nóng và nước lạnh, do đó nước thải của công đoạn này pH cao, COD, BOD5 cao; có chứa nhiều chất lơ lửng. õ Đặc tính nước thải nhà máy bia: Do nước thải nhà máy bia có chứa nhiều bã malt, bã men, chất hữu cơ ... nên đặc trưng cơ bản nhất của nước thải nhà máy bia là có độ bẩn rất cao. Một số chỉ tiêu của nước thải sản xuất bia ở Đức được trình bày ở bảng 1.1 Bảng 1.1 Đặc tính nước thải sản xuất bia Thông số Đơn vị min max Trung bình pH 5.7 11.7 BOD5 mg/l 185 2400 1220 COD mg/l 310 3500 1902 Nito tổng mg/l 48 348 79.2 Phốt pho tổng mg/l 1.4 9.09 4.3 Chất không tan mg/l 158 1530 634 Tải lượng nước thải m3/1000 lít bia 3.2 Tải trọng ô nhiễm Kg BOD5/1000lít bia 3.5 1.2.2 Các nguồn phát sinh nước thải và đặc tính của nước thải công nghiệp sản xuất giấy õ 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 nước 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 thường được gọi là dịch kiêm đen, pH = 10ữ12 phụ thuộc vào công nghệ nấu (sun phat, kiềm, kiềm nóng...). ở các dây chuyền hiện đại dịch kiềm đen được 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, nước thải thường bị ô nhiễm nặng hơn. - Dòng thải từ công đoạn tẩy: Nước 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 (phương pháp Clo, phương pháp H2O2...) mà nước thải của công đoạn này có những đặc trưng khác nhau. Hiện nay ở Việt Nam phần lớn các nhà máy đều sử dụng phương pháp tẩy bằng Clo nên nước thải của các nhà máy giấy thường 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 hưởng không nhỏ đến sức khoẻ của con người. - 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 - Nước ngưng 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 như axit axetic, foocmic, metanol đặc biệt là các hợp chất hữu cơ có chứa lưu huỳnh như: Meecaptan, etanol captan... gây ra mùi đặc trưng rất khó chịu - Đặc tính nước thải của một số công nghệ sản xuất bột giấy được trình bày ở bảng 1.2 Bảng 1.2 Đặc tính nước thải công nghiệp sản xuất bột giấy và giấy STT công nghệ sản xuất tải lượng nước thải m3/1tấn giấy COD kg/tấn giấy BOD kg/tấn giấy 1 Sunphát có thu hồi kiềm 400 ữ 500 500 85 2 Hoá nhiệt cơ CTMP không thu hồi kiềm 200 400 ữ 800 80 ữ 160 3 Xút không thu hồi kiềm 500 1050 650 4 Xút không thu hồi kiềm 500 ữ 600 253 125 1.2.3 Các nguồn phát sinh nước thải và đặc tính của nước thải làng nghề cơ khí õNguồnphát sinh nước thải Nước 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 nước thải tập trung chủ yếu là các nguyên tố: Cr, Pb, Ni, Zn, Cu, Fe. Mặc dù các nguồn thải hết sức đa dạng nhưng 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 dư lại trong dung dịch mạ không dùng lại được xả vào nước thải trong khi rửa hoàn thành thành phẩm. Một lượng đáng kể dầu mỡ cũng được thải vào nước trong quá trình gia công cơ khí. õĐặc tính của nước thải làng nghề cơ khí Đặc tính cơ bản nhất của nước thải loại này là chứa nhiều các kim loại nặng, đặc biệt là các ion kim loại có tính ôxy hoá cao như 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 được trình bày ở bảng 1.3. Bảng 1.3 Tác động của kim loại nặng đến các sinh vật Sinh vật Tính độc hại Động vật nguyên sinh Hg > Pb > Ag > Cu > Cd > Ni Giun đốt ( Annehda ) Hg > Cu > Zn > Pb > Cd Động vật có xương sống (Verte brata ) Ag > Hg > Cu > Pb > Cd > Zn > Cr Vi khuẩn Nitrat hoá Ag > Hg > Cu > Cd > Pb > Cr > Zn Tảo ( Algae ) Hg > Cu > Cd > Fe > Cr > Zn > Ni > Co > Mn Nấm ( Fungi ) Ag > Hg > Cu > Cd > Cr > Ni > Pb > Co > Zn Thực vật bậc cao (Higher plant ) Hg > Pb > Cu > Cd > Cr > Ni > Zn Các kim loại nặng ngoài tác động trực tiếp tới hệ sinh thái môi trường chúng còn tích luỹ trong các cơ thể sinh vật và thông qua chuỗi thức ăn tác động trực tiếp tới sức khoẻ con người. ảnh hưởng của các kim loại nặng lên các cơ quan chức năng của người được trình bày ở bảng 1.4. Bảng 1.4 Tác động của kim loại nặng đến các bộ phận của cơ thể người Bộ phận vùng Nguyên tố Các tác động + Hệ thần kinh trung tâm CH3Hg; Hg Pb2+ + Hư hại não: Giảm chức năng sinh lý của nơtron + Hệ thần kinh ngoại vi CH3Hg; Hg - Đi lại và phản xạ không bình thường Pb2+ - Tác động tới nơtron ngoại vi As - Bệnh thần kinh ngoại vi + Hệ bài tiết Hg2+ - Bệnh thận, bệnh đường tiết niệu As - Rối loạn đường tiết niệu + Gan As - Bệnh xơ gan + Hệ thống máu Pb - Kìm hãm sinh tổng hợp của máu Cd - Thiếu máu nhẹ As - Thiếu máu + Miệng, tóc, đường hô hấp Hg2+ - Viêm miệng As - Loét, lên nhọt, hói đầu Hg - Gây tác động đến cuống phổi Se - Sưng hoặc viêm đường hô hấp + Xương Cd - Nhuyễn xương Se - Mục răng + Hệ thống tim mạch Cd, As - Mỡ tim + Hệ thống sinh sản CH3Hg, As - Sảy thai + Ung thư Cd, As - Phổi, da, tuyến tiết niệu 1.3. Các chỉ tiêu đánh giá nước thải công nghiệp 1.3.1 Các chất hữu cơ Các chất hữu cơ trong nước thải tác động mạnh đến sự ô nhiễm của nước thải và ảnh hưởng đến nguồn ôxi trong môi trường. Nồng độ các chất hữu cơ trong nước thải càng cao thì lượng ôxi hoà tan và khả năng phân huỷ sinh học của nó càng giảm. Hàm lượng các chất hữu cơ thường được 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 được nồng độ các chất hữu cơ có trong nước thải. 1.3.2 Các chất vô cơ Các chất vô cơ có nhiều trong nước thải công nghiệp tuyển khoáng, chế tạo cơ khí.... Trong nước thải sinh hoạt và công nghiệp chế biến thực phẩm lượng chất vô cơ chiếm một tỉ lệ nhỏ nhưng lại khá cân đối cho quá trình sinh trưởng và phát triển của vi sinh vật. 1.3.3 Hàm lượng chất rắn - Chất rắn tổng số (TS) Chất rắn là một trong những chỉ tiêu vật lý đặc trưng và quan trọng nhất của nước thải. Nó bao gồm các chất rắn nổi, lơ lửng, keo và tan. Do đó khi phân tích, chất rắn được xác định là phần còn lại sau khi cho bay hơi và sấy khô mẫu ở nhiệt độ nhất định đến trọng lượng không đổi. Hàm lượng chất rắn được xác định qua một số chỉ tiêu sau: - Chất rắn huyền phù (SS) Nằm trong thành phần của TS nhưng không hoà tan. Đây chính là nguyên nhân gây nên độ đục của nước thải, làm hạn chế ánh sáng xuyên qua, ảnh hưởng trực tiếp tới quá trình quang học của thực vật thuỷ sinh. - Chất rắn huyền phù bay hơi (VSS) Đặc trưng cho nước thải công nghiệp hoá chất như 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 nước vì vậy nó dễ phân tán vào môi trường, ảnh hưởng cả đến nguồn nước mặt (sông ngòi, ao hồ) và nguồn nước 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 lượng nước. Nước càng sạch, nồng độ ôxy hoà tan càng cao. Đây là chất khí không thể thiếu được trong quá trình sinh trưởng và phát triển của tất cả các sinh vật. Ôxi là chất khí khó hoà tan trong nước và không tác dụng với nước về mặt hoá học. Độ ôxi hoà tan trong nước phụ thuộc vào các yếu tố như áp suất, nhiệt độ và các đặc tính của nước (các thành phần hoá học, sinh vật, thuỷ sinh sống trong nước..). Nồng độ ôxi hoà tan trong nước sạch thường nằm trong khoảng 6 á 7 mg/l ở nhiệt độ bình thường. Khi thải các chất hữu cơ vào nguồn nước, một mặt bản thân các chất hoà tan làm giảm độ bão hoà của ôxy trong nước, mặt khác vi sinh vật trong nước sẽ sử dụng ôxi để ôxi hoá chúng do đó làm giảm lượng ôxi hoà tan trong nước. 1.3.5 Nhu cầu ôxi sinh hoá BOD (Biochemical oxygen demand) BOD biểu thị lượng chất hữu cơ trong nước 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 nước thải và khả năng tự làm sạch của nước thải do quá trình tự phân huỷ bởi vi sinh vật trong tự nhiên. BOD được định nghĩa là lượng ôxi được vi sinh vật sử dụng trong quá trình ôxi hoá các chất hữu cơ. Quá trình này được biểu diễn như sau: Chất hữu cơ + O2 đ CO2 + H2O + tế bào mới + Sản phẩm. 1.3.6 Nhu cầu ôxi hoá học (Chemical oxygen demand) Chỉ số này được dùng để biểu thị hàm lượng chất hữu cơ trong nước thải và mức độ ô nhiễm nước tự nhiên. COD được định nghĩa là lượng ôxi cần thiết cho quá trình ôxi hoá hoá học các chất hữu cơ trong mẫu nước thành CO2 và H2O và các hợp chất vô cơ có tính khử như S-2, NH3, Cr+3... Lượng ôxi này tương đương với hàm lượng chất hữu cơ có thể bị ôxi hoá và được xác định bằng tác nhân ôxi hoá hoá học mạnh. Phương pháp phổ biến nhất hiện nay để xác định COD là phương pháp bicromat. 1.3.7 Các chỉ tiêu khác Tuỳ theo mục đích và yêu cầu của công việc mà người ta còn có thể xác định thêm một số chỉ tiêu khác như:Hàm lượng nitơ, hàm lượng phốt pho, hàm lượng sunfat, chỉ thị chất lượng về vi sinh như 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 hưởng của một hoặc tập hợp các chất thử lên cơ thể sinh vật (gây chết, gây ức chế sinh trưởng...). 1.4.1 Các chỉ tiêu để đánh giá phép thử sinh học a. Nồng độ gây chết: (Lethal concentration LC) Để đánh giá chỉ tiêu này, các chỉ số thường dùng là LC10, LC50, LC70... - LC10: Là nồng độ ngưỡng, nếu nồng độ thấp hơn LC10 nó sẽ không gây chết với sinh vật thử. Đây chính là ngưỡng cho phép của các chất thải đối với môi trường. 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 trường 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 trường hợp chỉ số LC50 được ghi kèm thời gian thử (, , ) , 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 được quy định là chỉ tiêu chuẩn thống nhất của cơ quan quản lý môi trường của nhiều nước trên thế giới như: Mỹ, Thuỵ Điển, Canada, Thuỵ Sỹ... dùng để đánh giá độ độc của các chất thử đối với môi trường 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 được sử dụng để đánh giá ảnh hưởng của chất thử lên cơ thể sinh vật, sử dụng làm test thử. EC cũng sử dụng các chỉ tiêu tương tự như LC: EC10, EC50 và EC70. EC50 được 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 thường của cơ thể sinh vật sử dụng làm test thử. Quá trình trao đổi chất có thể đánh giá thông qua: Tốc độ sinh trưởng, sản phẩm trao đổi chất, lượng ôxy sử dụng trong quá trình hô hấp... 1.4.2 Yêu cầu đối với cá thể sử dụng trong phép thử sinh học - 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 dưỡng tại khu vực đánh giá chất thử tối thiểu là 1 năm). - Là những cá thể quan trọng đặc trưng cho môi trường sinh thái cần quan tâm. - Dễ dàng thuần dưỡng và chuẩn hoá ở điều kiện phòng thí nghiệm và có những hiểu biết về sinh thái của nó trong môi trường. - Phải là các cá thể khoẻ mạnh, ít bị mắc bệnh dịch. - Quá trình thử tương 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 phương 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 phương pháp xử lý nước thải Các phương pháp xử lý nước thải hiện nay có các phương pháp xử lý nước thải chính là: + Phương pháp cơ học. + Phương pháp hoá lý. + Phương pháp hoá học. + Phương pháp sinh học Nhìn chung nước 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 nước thải, khả năng tài chính và quy định của từng nước mà người ta sẽ quyết định lựa chọn một hoặc nhiều phương pháp để xử lý với mục đích làm giảm hàm lượng các chất ô nhiễm tới mức thấp nhất trong thời gian nhanh nhất với chi phí nhỏ nhất, nhằm đạt được chỉ tiêu quy định đối với cơ sở do nhà nước ban hành 1.5.1 Phương pháp cơ học Đây là phương pháp thường được dùng để xử lý sơ bộ nước thải, nó có tác dụng loại bỏ các hợp chất không tan vô cơ cũng như hữu cơ trong nước. Tuỳ theo đặc điểm của các loại cặn cũng như kích thước của chúng trong nước thải mà người ta áp dụng các phương pháp như lắng, lọc qua lưới, xyclon thuỷ lực, lọc cát, qua ly tâm. 1.5.2 Phương pháp hoá học Cơ sở của phương pháp này là dựa trên các phản ứng hoá học giữa các chất bẩn với các hoá chất cho vào trong nước thải. Đây là giai đoạn xử lý sơ bộ trước 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 phương pháp hoá lý Phương pháp này được ứng dụng rộng rãi để xử lý nước cấp và nước thải. Phương 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 ra khỏi nước thải. Người ta thường áp dụng phương pháp keo tụ kết hợp với đông tụ và tuyển nổi trong quá trình xử lý bằng phương pháp hoá lý với đối tượng là nước thải chế biến thuỷ sản. 1.5.4 Phương pháp sinh học Bản chất của phương 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 nước thải thành nguồn năng lượng và nguồn Cacbon để thực hiện các quá trình sinh trưởng và phát triển. Khi đó chúng nhận các chất làm vật liệu để xây dựng tế bào, sinh trưởng và phát triển nên sinh khối tăng lên. Các vi sinh vật thường sử dụng trong xử lý nước thải là các vi khuẩn chủ yếu là loại dị dưỡng hoại sinh, nấm, tảo, nguyên sinh động vật và thực vật. õCác phương pháp sinh học bao gồm: - Phương pháp hiếu khí - Phương pháp kị khí - Phương pháp hỗn hợp hiếu khí và kị khí - Ao hồ sinh học Phương pháp sinh học thích hợp vớ