Giáo Trình Phân Tích Nước Thải và Bùn 1

Giáo trình phân tích nước thải và bùn trong ngành kỹ thuật thoát nước và xử lý nước thải cao đẳng, cung cấp kiến thức chuyên sâu và ứng dụng thực tiễn.

• Tác giả: Vũ Linh Huyền Trang
• Trường học: Cao đẳng Xây dựng số 1
• Chuyên ngành: Kỹ thuật thoát nước và xử lý nước thải
• Đề tài: Giáo Trình Phân Tích Nước Thải và Bùn 1: Kiến Thức và Kỹ Năng Cần Thiết
• Loại tài liệu: giáo trình

Mục lục chi tiết

• LỜI GIẢI THÍCH
• 1. CHƯƠNG 1: LẤY MẪU NƯỚC THẢI VÀ BÙN
• 1.1. Mục đích và nhiệm vụ
• 1.2. Tầm quan trọng của vị trí lấy mẫu
• 1.3. Công trình cơ học
• 1.4. Công trình sinh học
• 1.5. Nước thải đầu vào, đầu ra
• 1.6. Mẫu trung bình (mẫu tổ hợp)
• 1.7. Một số biện pháp khác
• 2. CHƯƠNG 2: PHÂN TÍCH NƯỚC THẢI VÀ BÙN
• 2.1. Cặn trong nước thải và bùn
• 2.2. Các chất lắng đượcc
• 2.3. Các chất rắn có thể lọc được
• 2.4. Cặn khô, cặn nung, cặn mất khi nung trong nước thải
• 2.5. Phân tích bùn
• 2.6. Thành phần khí trong xử lý nước thải
• 2.7. Oxy hòa tan DO
• 2.8. Độ cứng tổng cộng
• 2.9. TOC, TIC, Các liên kết C
• 2.10. Kim loại nặng
• 2.11. Độ axit, độ kiềm trong nước thải
• 3. PHẦN II: THỰC HÀNH
• 3.1. Bài 1: Thực hành lấy mẫu
• 3.1.1. Lấy mẫu nước
• 3.1.2. Kiểm tra mẫu trực quan. Ghi số liệu điền các biên bản lấy mẫu
• 3.2. Bài 2: Thực hành xác định cặn
• 3.2.1. Xác định cặn theo phễu Imhoff trong mẫu ở đầu vào và đầu ra
• 3.2.2. Xác định cặn khô, nung và cặn bay hơi đối với chất rắn có thể lọc trong nước thải đã làm sạch
• 3.2.3. Xác định cặn khô, nung và cặn mất khi nung đối với chất rắn có thể lọc trong bùn hoạt tính và hàm lượng chất khô
• 3.3. Bài 3: Xác định thành phần khí và các thông số vận hành
• 3.3.1. Xác định hàm lượng oxy tính điện hóa với điện cực và thể tích theo Winkler
• 3.3.2. Xác định lượng Cacbon dioxid bằng chuẩn độ axit, bazơ để xác định độ kiềm, độ axit của nước thải
• 3.3.3. Xác định định tính hydrosunphat bằng giấy chì
• 3.4. Bài 4: Xác định một số thông số tổng
• 3.4.1. Xác định vôi và các chất axit hữu cơ trong bùn
• 3.4.2. Xác định hàm lượng BOD
• 3.5. Bài 5: Xác định một số thông số riêng lẻ
• 3.5.1. Bằng phương pháp sử dụng cuvet có sẵn
• 3.5.2. Xác định hàm lượng N-NH4 bằng phương pháp đo quang
• 3.5.3. Xác định lượng orthophosphate bằng phương pháp đo quang
• TÀI LIỆU THAM KHẢO

Tóm tắt

I. Tổng quan về Giáo Trình Phân Tích Nước Thải và Bùn

Giáo trình "Phân tích nước thải và bùn 1" cung cấp kiến thức và kỹ năng cần thiết cho sinh viên ngành Kỹ thuật thoát nước và xử lý nước thải. Nội dung giáo trình bao gồm các phương pháp phân tích nước thải và bùn, giúp sinh viên hiểu rõ hơn về quy trình xử lý nước thải. Đây là một phần quan trọng trong chương trình đào tạo, nhằm đảm bảo chất lượng nước thải trước khi thải ra môi trường.

1.1. Mục tiêu và ý nghĩa của giáo trình

Giáo trình nhằm trang bị cho sinh viên những kiến thức cơ bản về phân tích nước thải và bùn, từ đó giúp họ có thể thực hiện các công việc liên quan đến quản lý chất lượng nước thải.

1.2. Cấu trúc của giáo trình

Giáo trình được chia thành hai phần: lý thuyết và thực hành, với các chương trình học cụ thể giúp sinh viên nắm vững kiến thức và kỹ năng cần thiết.

II. Vấn đề và thách thức trong phân tích nước thải

Phân tích nước thải gặp nhiều thách thức, bao gồm việc xác định các chỉ tiêu ô nhiễm và đảm bảo tính chính xác của kết quả phân tích. Các yếu tố như điều kiện môi trường, phương pháp lấy mẫu và bảo quản mẫu đều ảnh hưởng đến chất lượng phân tích. Việc không tuân thủ các tiêu chuẩn có thể dẫn đến kết quả sai lệch, ảnh hưởng đến quá trình xử lý nước thải.

2.1. Các chỉ tiêu ô nhiễm cần phân tích

Các chỉ tiêu như BOD, COD, và các kim loại nặng là những thông số quan trọng cần được phân tích để đánh giá chất lượng nước thải.

2.2. Tác động của môi trường đến phân tích

Điều kiện môi trường như nhiệt độ, pH và độ đục có thể ảnh hưởng đến kết quả phân tích, do đó cần có biện pháp kiểm soát chặt chẽ.

III. Phương pháp phân tích nước thải hiệu quả

Có nhiều phương pháp phân tích nước thải khác nhau, từ phương pháp hóa học đến phương pháp sinh học. Mỗi phương pháp đều có ưu điểm và nhược điểm riêng, và việc lựa chọn phương pháp phù hợp là rất quan trọng để đảm bảo kết quả chính xác. Các phương pháp phổ biến bao gồm phân tích BOD, COD, và xác định các kim loại nặng.

3.1. Phân tích BOD và COD

BOD và COD là hai chỉ tiêu quan trọng trong phân tích nước thải, giúp đánh giá mức độ ô nhiễm hữu cơ trong nước thải.

3.2. Phương pháp xác định kim loại nặng

Các phương pháp như quang phổ hấp thụ nguyên tử và sắc ký lỏng được sử dụng để xác định nồng độ kim loại nặng trong nước thải.

IV. Ứng dụng thực tiễn của phân tích nước thải

Phân tích nước thải không chỉ giúp kiểm soát chất lượng nước thải mà còn hỗ trợ trong việc cải thiện quy trình xử lý nước thải. Kết quả phân tích có thể được sử dụng để điều chỉnh các thông số trong quá trình xử lý, từ đó nâng cao hiệu quả xử lý nước thải. Việc áp dụng các công nghệ mới trong phân tích cũng giúp nâng cao độ chính xác và hiệu quả.

4.1. Cải thiện quy trình xử lý nước thải

Kết quả phân tích giúp các kỹ sư điều chỉnh quy trình xử lý, đảm bảo nước thải đạt tiêu chuẩn trước khi thải ra môi trường.

4.2. Nghiên cứu và phát triển công nghệ mới

Việc nghiên cứu và phát triển các công nghệ mới trong phân tích nước thải giúp nâng cao hiệu quả và độ chính xác của các phương pháp phân tích.

V. Kết luận và tương lai của phân tích nước thải

Phân tích nước thải là một lĩnh vực quan trọng trong quản lý môi trường. Với sự phát triển của công nghệ, các phương pháp phân tích ngày càng trở nên chính xác và hiệu quả hơn. Tương lai của phân tích nước thải sẽ tiếp tục phát triển, đáp ứng nhu cầu ngày càng cao về bảo vệ môi trường và sức khỏe cộng đồng.

5.1. Xu hướng phát triển trong phân tích nước thải

Các xu hướng như tự động hóa và sử dụng trí tuệ nhân tạo trong phân tích nước thải sẽ giúp nâng cao hiệu quả và độ chính xác.

5.2. Vai trò của giáo dục trong phân tích nước thải

Giáo dục và đào tạo là yếu tố quan trọng giúp nâng cao nhận thức và kỹ năng cho các chuyên gia trong lĩnh vực phân tích nước thải.

Nội dung chính

Tổng quan về giáo trình

Giáo trình Phân tích nước thải và bùn 1 (mã môn học: MH24) là tài liệu học tập chuyên ngành bắt buộc, được biên soạn cho sinh viên năm thứ hai thuộc ngành Kỹ thuật thoát nước và xử lý nước thải ở trình độ Cao đẳng tại Trường Cao đẳng Xây dựng số 1 (Bộ Xây dựng). Giáo trình do tập thể giảng viên thuộc Bộ môn Cấp nước và Thoát nước, Khoa Quản lý Xây dựng và Đô thị biên soạn, với sự tham gia của chủ biên Vũ Linh Huyền Trang và tác giả Nguyễn Thị Thu Hiền. Học phần này đặt nền tảng kỹ thuật tiên quyết trước khi người học tiếp cận học phần tiếp theo là Phân tích nước thải và bùn 2.

Mục tiêu học tập của giáo trình tập trung vào ba chuẩn đầu ra chính:

• Kiến thức: Trình bày hệ thống máy móc, thiết bị, quy trình kỹ thuật lấy và bảo quản mẫu nước thải, bùn hoạt tính; nguyên lý xác định các chỉ tiêu cảm quan, thành phần khí hòa tan, các thông số ô nhiễm tổng hợp ($BOD$, $COD$, độ cứng) và các thông số đơn lẻ (hợp chất Nitơ, Phốt pho).
• Kỹ năng: Thực hiện thuần thục các thao tác thu thập, bảo quản mẫu hiện trường, phân tích định lượng cặn, khí, các hợp chất hữu cơ và dinh dưỡng trong phòng thí nghiệm; vận hành thành thạo thiết bị đo chuyên dụng.
• Năng lực tự chủ và trách nhiệm: Hình thành tác phong làm việc khoa học, tuân thủ nghiêm ngặt các quy định an toàn và quy chuẩn kỹ thuật về môi trường.

Về cấu trúc, giáo trình được thiết kế thành 2 phần tách biệt: Phần I gồm 2 chương lý thuyết chuyên sâu và Phần II gồm 5 bài thực hành thao tác kỹ thuật. Cách tiếp cận của tài liệu gắn chặt nguyên lý hóa lý và sinh học với quy trình thao tác chuẩn (SOP), tích hợp đầy đủ hệ thống tiêu chuẩn kỹ thuật quốc gia (TCVN, QCVN) và quốc tế (ISO, SMEWW, DIN).

---

Nội dung kiến thức cốt lõi

Các chương và chủ đề chính

Nội dung giáo trình được tổ chức tuần tự theo chu trình kiểm soát chất lượng từ hiện trường đến phòng thí nghiệm:

[Chương 1: Lấy mẫu & Bảo quản mẫu] 
[Phần II: Hệ thống 5 Bài Thực hành Thao tác]

• Chương 1: Lấy mẫu nước thải và bùn: Trình bày mục đích, nhiệm vụ pháp lý và tính đại diện của vị trí lấy mẫu tại các công trình cơ học, công trình sinh học, dòng thải đầu vào và đầu ra của trạm xử lý. Phân loại chi tiết các kỹ thuật lấy mẫu: mẫu đơn, mẫu đơn chất lượng (tổ hợp từ ít nhất 5 mẫu đơn trong tối đa 2 giờ), mẫu trung bình tổ hợp theo tỷ lệ thời gian, lưu lượng dòng chảy và thể tích. Hệ thống hóa quy trình đồng nhất mẫu (lắc, khuấy từ, bể siêu âm), kỹ thuật lọc mẫu qua màng $0{,}45,\mu\text{m}$ và quy chuẩn bảo quản mẫu theo TCVN 5993:1995 (ISO 5667-3) qua các biện pháp làm lạnh ($1\text{--}5^\circ\text{C}$ hoặc $+4^\circ\text{C}$), cấp đông ($-18^\circ\text{C}$ đến $-20^\circ\text{C}$), giữ tối và cố định hóa chất chuyên biệt cho từng thông số ($H_2SO_4$, $HNO_3$, $HCl$, $CuSO_4$, $Zn(CH_3COO)_2$). Chương này cũng đưa ra mẫu biên bản lấy mẫu hiện trường chuẩn hóa và bảng đối chiếu tiêu chuẩn xả thải theo phụ lục AbwV (cấp độ trạm xử lý $>6000\text{ kg BOD}_5/\text{ngày}$).
• Chương 2: Phân tích nước thải và bùn: Phân tích cơ sở pháp lý theo QCVN 14-MT:2015/BTNMT cùng công thức xác định nồng độ tối đa cho phép $C_{max} = C \times K_q \times K_f$ (với $K_q$ là hệ số nguồn tiếp nhận, $K_f$ là hệ số lưu lượng nguồn thải). Nội dung phân tích chuyên sâu bao gồm:
  • Chỉ tiêu cảm quan và vật lý: Mùi, màu, độ đục (đo truyền quang hoặc tán xạ $90^\circ$), nhiệt độ, pH (đo điện cực màng thủy tinh và chất chỉ thị), độ dẫn điện.
  • Phân tích cặn trong nước thải: Cặn lắng bằng phễu Imhoff ($V_{S,30}$); chất rắn có thể lọc ($TSS$) bằng lọc áp lực hoặc lọc chân không qua giấy lọc sợi thủy tinh sấy ở $105 \pm 2^\circ\text{C}$; cặn khô tổng ($TS$); cặn nung vô cơ ($GR$) ở $550^\circ\text{C}$ và cặn mất khi nung hữu cơ ($GV$).
  • Phân tích bùn hoạt tính: Xác định thể tích bùn lắng $SV_{30}$ bằng trụ đong $1000\text{ mL}$, hàm lượng bùn hoạt tính $TSS$, tính toán chỉ số thể tích bùn $ISV$ ($SVI = V_S / TSS$ tính theo $\text{mL/g}$); hàm lượng chất khô $TR%$, độ ẩm bùn $WG% = 100% - TR%$; thử nghiệm độ ổn định kỵ khí của bùn bằng muối 2,3,5-Triphenyltetrazoliumchlorua (TTC); phân tích hình thái hiển vi của bùn (kích thước bông bùn, độ sợi) và quần thể sinh vật chỉ thị: động vật nguyên sinh (trùng lông, trùng roi, amip) và động vật đa bào (trùng bánh xe, giun đũa).
  • Thành phần khí và thông số vận hành: Oxy hòa tan ($DO$) bằng phương pháp chuẩn độ iod Winkler hoặc điện cực hóa điện; định tính $H_2S$ bằng giấy chì axetat; định lượng $CO_2$ tự do bằng chuẩn độ axit-bazơ với $NaOH$ và $H_2SO_4$; độ cứng tổng cộng bằng chuẩn độ tạo phức $EDTA$; độ axit / độ đệm $K_{S,4.3}$.
  • Thông số ô nhiễm hữu cơ và cacbon: Nhu cầu oxy sinh hóa ($BOD_5$) theo phương pháp pha loãng, đo áp kế hoặc đo hô hấp; nhu cầu oxy hóa học ($COD$) bằng phương pháp Kaliumdicromat ($K_2Cr_2O_7$) xúc tác $Ag_2SO_4$ trong môi trường $H_2SO_4$ đặc ở $148^\circ\text{C}$ theo chuẩn DIN ISO 15705; phân loại các trạng thái cacbon tổng ($TC$, $TOC$, $TIC$, $DOC$, $POC$, $VOC$).
  • Thông số vi sinh, khử trùng và dinh dưỡng: Vi khuẩn chỉ thị Coliforms, E. coli; clo dư; các ion kim loại nặng; cơ chế chuyển hóa $NH_4\text{-}N$, $NO_2^-$, $NO_3^-$, Nitơ tổng; xác định Ortho-Photphat và Photpho tổng ($P_{tổng}$) bằng phương pháp đo quang tạo phức màu axit photphomolybdic hoặc vanadomolybdat.
• Hệ thống 5 bài thực hành (Phần II):
  • Bài 1: Thao tác lấy mẫu, kiểm tra trực quan, đo pH bằng máy đo điện tử Hanna HI5521 (quy trình hiệu chuẩn 2 điểm và 5 điểm với các dung dịch đệm chuẩn $4{,}00$; $7{,}86$; $10{,}00$) và hoàn thiện biên bản hiện trường.
  • Bài 2: Xác định cặn lắng bằng phễu Imhoff (ghi nhận sau 20, 50, 80, 110 phút); xác định cặn khô ($TS$, $TSS$) sấy ở $105^\circ\text{C}$, cặn nung ($GR$) ở $550^\circ\text{C}$ và cặn mất khi nung ($GV$, $MLVSS$) trong nước thải và bùn hoạt tính bằng đĩa thạch anh và cân phân tích độ chính xác $1\text{ mg}$.
  • Bài 3: Xác định hàm lượng $DO$ theo phương pháp Winkler ($MnSO_4$, $KI$, $NaN_3$, chuẩn độ bằng $Na_2S_2O_3$ chỉ thị hồ tinh bột) và máy đo điện cực; định lượng $CO_2$ bằng chuẩn độ dung dịch $H_2SO_4,0{,}1\text{N}$ với chỉ thị Phenolphtalein và Metyl da cam; thử nghiệm định tính $H_2S$ bằng giấy axetat chì.
  • Bài 4: Xác định hàm lượng $BOD_5$ theo TCVN 6001-1:2008 (ISO 5815-1:2003) sử dụng nước pha loãng cấy vi sinh vật, bổ sung allylthiourea (ATU) ức chế nitrat hóa, ủ mẫu ở $20 \pm 2^\circ\text{C}$ trong 5 ngày và kiểm tra bằng dung dịch chuẩn axit glucozơ-glutamic; thực hành đo $BOD$ bằng thiết bị sensor đo áp suất hô hấp.
  • Bài 5: Xác định $N\text{-}NH_4^+$ và Orthophosphate bằng phương pháp đo quang phổ sử dụng cuvet có sẵn.

Kiến thức nền tảng được xây dựng

Giáo trình thiết lập khối kiến thức nền tảng vững chắc dựa trên:

1. Lý thuyết hóa phân tích và phản ứng oxy hóa - khử: Nguyên lý chuyển hóa ion trong môi trường axit mạnh, cơ chế phản ứng tạo màu của phức kim loại - phi kim (phức màu xanh Molybdic, phức vàng Photpho-Molybdat-Vanadat), phản ứng tạo phức chelat ($EDTA$ với ion kiềm thổ $Ca^{2+}$, $Mg^{2+}$).
2. Nguyên lý sinh hóa và vi sinh vật học nước thải: Động học chuyển hóa các hợp chất hữu cơ có thể phân hủy sinh học ($BOD$), chu trình biến đổi amoni hóa - nitrat hóa của các hợp chất nitơ, vai trò enzyme ngoại bào (Exoenzyme) và chỉ thị sinh thái của hệ động vật nguyên sinh đối với tuổi bùn và tải lượng hữu cơ.
3. Cơ sở phân loại trạng thái vật lý của chất ô nhiễm: Khung lý thuyết phân lập các pha rắn - lỏng - khí, phân định ranh giới giữa chất rắn lơ lửng, chất tan dạng keo, chất tan phân tử và cặn khoáng vô cơ/hữu cơ.

Kỹ năng phát triển

• Kỹ năng kỹ thuật (Technical skills): Thành thạo thao tác cân phân tích, chuẩn độ thể tích bằng buret, kỹ thuật lọc màng áp lực và chân không, vận hành tủ sấy $105^\circ\text{C}$, lò nung buồng kín $550^\circ\text{C}$, bình ủ BOD, máy quang phổ và hiệu chuẩn điện cực máy đo đa chỉ tiêu Hanna HI5521.
• Kỹ năng phân tích (Analytical skills): Khả năng giải đoán số liệu thực nghiệm, tính toán sai số, phân tích tỷ số $BOD_5/COD$, $BOD_5/TOC$, xác định chỉ số thể tích bùn $ISV$, đánh giá hiện tượng bùn trương nở ($ISV > 150\text{ mL/g}$) và tra cứu hệ số quy chuẩn $C_{max}$.
• Năng lực thực thi nghề nghiệp (Practical competencies): Kỹ năng xử lý mẫu hiện trường, lập hồ sơ biên bản quan trắc, kiểm soát an toàn phòng thí nghiệm khi làm việc với hóa chất nguy hại ($HgSO_4$, $NaN_3$, $H_2SO_4$ đặc, $ATU$) và quản lý chất thải phân tích.

---

Phương pháp giảng dạy và học tập

Giáo trình áp dụng phương pháp tiếp cận sư phạm tích hợp lý thuyết gắn liền với quy trình công nghệ (Practice-oriented learning). Mỗi chủ đề lý thuyết ở Phần I đều được thiết kế tương ứng với các quy trình thao tác chuẩn (SOP) tại Phần II, giúp người học chuyển hóa trực tiếp kiến thức nguyên lý thành kỹ năng nghề nghiệp.

• Bài tập và tình huống kỹ thuật: Giáo trình lồng ghép các bài toán thực tế như tính toán giới hạn nồng độ xả thải cho nguồn tiếp nhận dựa trên lưu lượng sông mùa khô kiệt ($K_q$), tính toán thể tích pha loãng mẫu $BOD$ dựa trên ước lượng tải lượng $COD/TOC$, và đánh giá hiệu quả lắng của trạm xử lý dựa trên chỉ số $SV_{30}$ và $ISV$.
• Cấu trúc bài tập thực hành: Từng bài thực hành được chuẩn hóa theo các bước: Chuẩn bị thiết bị - hóa chất $\rightarrow$ Trình tự thực hiện chi tiết $\rightarrow$ Công thức tính toán kết quả $\rightarrow$ Biện pháp kiểm soát sai số (chạy mẫu trắng, mẫu chuẩn kiểm tra $GGA$).
• Phương pháp đánh giá: Đánh giá đa thành phần bao gồm:
  • Kiểm tra lý thuyết cuối chương qua hệ thống câu hỏi ôn tập định hướng chuẩn đầu ra.
  • Đánh giá kỹ năng thao tác trực tiếp tại phòng thí nghiệm (chuẩn độ, lấy mẫu, hiệu chuẩn máy).
  • Đánh giá năng lực xử lý số liệu qua báo cáo thực hành và biên bản phân tích.
• Hướng dẫn tự học: Người học được định hướng tự tra cứu hệ thống tiêu chuẩn quốc gia (TCVN), tiêu chuẩn quốc tế (ISO, SMEWW) tương ứng cho từng chỉ tiêu, rèn luyện kỹ năng quan sát vi sinh vật qua kính hiển vi và tự kiểm định chất lượng thuốc thử phòng thí nghiệm.

---

Điểm nổi bật và cập nhật

• Hệ thống hóa quy chuẩn pháp lý và kỹ thuật cập nhật: Giáo trình cập nhật đầy đủ Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về nước thải sinh hoạt QCVN 14-MT:2015/BTNMT, đồng thời dẫn chiếu chi tiết hệ thống tiêu chuẩn phân tích hiện hành: TCVN 6663 (lấy mẫu và bảo quản), TCVN 6492:2011 (đo pH), TCVN 6001:2008 (đo BOD), TCVN 6491:1999 (đo COD), TCVN 6625:2000 (đo chất rắn lơ lửng), TCVN 6187:2019/2020 (phân tích vi sinh), TCVN 7324/7325 (đo oxy hòa tan), cùng hệ thống phương pháp chuẩn quốc tế SMEWW (Standard Methods for the Examination of Water and Wastewater) và DIN ISO 15705.
• Tích hợp kỹ thuật đo hiện đại song song với phương pháp truyền thống: Bên cạnh các phương pháp phân tích trọng lượng và thể tích cổ điển (chuẩn độ Winkler, sấy nung, phễu Imhoff), giáo trình bổ sung quy trình thao tác trên các thiết bị đo hiện đại: máy đo pH để bàn có tính năng GLP (Hanna HI5521), sensor đo $BOD$ tự động bằng cảm biến áp suất/hô hấp không cần pha loãng phức tạp, và kỹ thuật đo quang phổ sử dụng cuvet đúc sẵn thuốc thử.
• Tính thực tiễn và kết nối vận hành trạm xử lý: Toàn bộ các chỉ tiêu phân tích đều được giải thích rõ vai trò công nghệ: thông số $DO$ kiểm soát vùng hiếu khí/thiếu khí, $ISV$ và tỷ lệ $MLVSS/MLSS$ cảnh báo bùn trương nở hoặc tích lũy cát, hàm lượng $CO_2$ và độ kiềm $K_S$ kiểm soát quá trình nitrat hóa, hàm lượng khí $H_2S$ đánh giá nguy cơ ăn mòn công trình bê tông.

---

Đối tượng sử dụng giáo trình

• Sinh viên chuyên ngành: Tài liệu học tập bắt buộc dành cho sinh viên năm thứ hai trình độ Cao đẳng thuộc ngành Kỹ thuật thoát nước và xử lý nước thải, đồng thời là tài liệu tham khảo giá trị cho sinh viên các ngành Công nghệ kỹ thuật môi trường, Kỹ thuật hạ tầng đô thị và Quản lý xây dựng đô thị.
• Yêu cầu kiến thức tiên quyết (Prerequisites): Người học cần hoàn thành khối kiến thức cơ sở bao gồm: Hóa học đại cương và vô cơ, Hóa phân tích cơ bản, Vi sinh vật học đại cương, Thủy lực và nguyên lý thu gom nước thải.
• Giảng viên: Tài liệu cung cấp khung chương trình, đề cương chi tiết môn học, quy chuẩn thiết kế các bài giảng lý thuyết và xây dựng giáo án thực hành chuẩn hóa tại phòng thí nghiệm chuyên ngành cấp thoát nước.
• Kỹ thuật viên và chuyên viên vận hành: Tài liệu tra cứu thực tiễn cho cán bộ phòng thí nghiệm môi trường, kỹ thuật viên vận hành trạm xử lý nước thải đô thị và công nghiệp trong công tác quan trắc chất lượng nước định kỳ và xử lý sự cố công nghệ.

---

Câu hỏi thường gặp

1. Giáo trình này phù hợp với đối tượng nào?

Giáo trình được biên soạn chuyên biệt cho sinh viên trình độ Cao đẳng ngành Kỹ thuật thoát nước và xử lý nước thải. Ngoài ra, cán bộ kỹ thuật, kiểm nghiệm viên tại các phòng thí nghiệm quan trắc môi trường và nhà máy xử lý nước thải có thể sử dụng tài liệu làm sổ tay hướng dẫn quy trình phân tích.

2. Cần chuẩn bị kiến thức nền tảng nào trước khi học?

Người học cần nắm vững kiến thức hóa học đại cương, các phép tính nồng độ đương lượng, nồng độ mol, thao tác an toàn hóa chất cơ bản, cùng nguyên lý hoạt động của các công trình xử lý nước thải cơ học và sinh học.

3. Điểm khác biệt của giáo trình so với các tài liệu phân tích hóa học thông thường là gì?

Tài liệu tập trung chuyên sâu vào đối tượng mẫu đặc thù là nước thải và bùn hoạt tính. Các quy trình phân tích gắn liền với việc đánh giá hiệu quả vận hành công trình trạm xử lý (như đo $ISV$, soi kính hiển vi bùn, đo độ đệm $K_{S,4.3}$, tính toán $C_{max}$ theo QCVN 14-MT:2015/BTNMT) thay vì chỉ phân tích hóa học thuần túy.

4. Làm sao để tự học và thực hành hiệu quả theo giáo trình?

Người học nên đối chiếu chặt chẽ giữa bảng tóm tắt phương pháp bảo quản mẫu ở Chương 1 với từng quy trình phân tích ở Chương 2 và các bài thực hành ở Phần II. Cần nắm chắc công thức tính toán số liệu và ghi nhớ quy trình vận hành thiết bị đo (như máy Hanna HI5521, tủ sấy, lò nung, bình chuẩn độ).

5. Giáo trình có tích hợp tài liệu bổ trợ hoặc nguồn tham chiếu nào?

Giáo trình trích dẫn và đối chiếu với hệ thống tiêu chuẩn quốc gia TCVN, quy chuẩn QCVN 14-MT:2015/BTNMT, tiêu chuẩn nước ngoài DIN ISO 15705, SMEWW và tham khảo trực tiếp quy trình thực hành từ Phòng thí nghiệm nghiên cứu và phát triển công nghệ môi trường - Viện Khoa học và Công nghệ Môi trường, Đại học Bách khoa Hà Nội (2012).

---

Kết luận

Giáo trình Phân tích nước thải và bùn 1 (MH24) cung cấp hệ thống tri thức hoàn chỉnh từ nguyên lý lý thuyết, cơ sở pháp lý đến kỹ năng thao tác chuẩn trong công tác quan trắc và phân tích môi trường nước. Tài liệu là học phần nền tảng bắt buộc, mở đường cho người học tiếp cận học phần chuyên sâu Phân tích nước thải và bùn 2 và các đồ án thiết kế trạm xử lý nước thải.

Để mở rộng kiến thức, người học nên khai thác bổ trợ các bộ tiêu chuẩn TCVN, ISO liên quan đến chất lượng nước, sổ tay SMEWW và các tài liệu hướng dẫn vận hành thiết bị phân tích chuyên dụng.

Trích đoạn nội dung tài liệu

BÞ XÂY DĀNG TR¯àNG CAO ĐÀNG XÂY DĀNG Sâ 3 CTC1 GIÁO TRÌNH PHÂN TÍCH N¯àC THÀI VÀ BÙN 1 NGÀNH: KĀ THUÀT THOÁT N¯àC VÀ Xþ LÝ N¯àC THÀI TRÌNH ĐÞ: CAO ĐÀNG Ban hành kèm theo Quyết định số: /QĐ-CĐXD1 ngày……. của Hiệu tr°ởng tr°ờng Cao đẳng Xây dựng số 1 TUYÊN BÞ BÀN QUYÀN Tài liệu này thuộc lo¿i sách giáo trình nên các nguồn thông tin có thể đ°ợc phép dùng nguyên bÁn hoặc trích dùng cho các mÿc đích về đào t¿o và tham khÁo. Mßi mÿc đích khác mang tính lệch l¿c hoặc sử dÿng vßi mÿc đích kinh doanh thiếu lành m¿nh sẽ bị nghiêm cÃm. 2 LâI GIàI THIàU Giáo trình <Phân tích n°ớc thải và bùn 1= cung cÃp nhÿng kiến thức, kỹ năng về ho¿t động phân tích n°ßc thÁi và bùn, nh¿m kiểm soát, điều chỉnh quá trình xử lý n°ßc thÁi, là một trong nhÿng nội dung quan trßng nhÃt trong ch°¡ng trình đào t¿o ngành Kỹ thuÁt thoát n°ßc và xử lý n°ßc thÁi trình độ Cao đÁng, phần tiếp sau là giáo trình <Phân tích n°ớc thải và bùn 2=.

Giáo trình gồm 2 phần: Phần 1 có 2 ch°¡ng lý thuyết, phần 2 là các bài thāc hành. Giáo trình do các giÁng viên trong Bộ môn CÃp n°ßc và Thoát n°ßc, thuộc khoa QuÁn lý Xây dāng và đô thị, tr°áng Cao đÁng Xây dāng sã 1 biên so¿n. Chúng tôi rÃt mong đ°ợc sā góp ý cāa các đồng nghiệp và b¿n đßc để giáo trình đ°ợc hoàn thiện h¡n. Trân trßng cÁm ¡n! Tham gia biên so¿n 1.

Chā biên: Vũ Linh Huyền Trang 2. Nguyễn Thị Thu Hiền 3 Mÿc lÿc LâI GIàI THIàU. 6 Ch°¢ng 1: Lấy m¿u n°ác thÁi và bùn. Mục đích và nhiám vụ.

T¿m quan trọng của vá trí lấy m¿u. Công trình c¡ học. Công trình sinh học. N°ớc thải đầu vào, đầu ra.

Mẫu trung bình (mẫu tổ hợp). Một số biện pháp khác. 12 Ch°¢ng 2: Phân tích n°ác thÁi và bùn. Cặn trong n°ác thÁi và bùn.

Các chất lắng đ°ợc. Các chất rắn có thể lọc đ°ợc. Cặn khô, cặn nung, cặn mất khi nung trong n°ớc thải. Phân tích bùn.

Thành ph¿n khí trong xÿ lý n°ác thÁi. Oxy hòa tan DO. Độ cứng tổng cộng. TOC, TIC, Các liên kết C.

Kim loại nặng. Đß axit, đß kiÁm trong n°ác thÁi. Ph¿n II: Thāc hành. 35 Bài 1: Thāc hành lấy m¿u.

Lấy mẫu n°ớc. Kiểm tra mẫu trực quan. Ghi số liệu điền các biên bản lấy mẫu. 37 Bài 2: Thāc hành xác đánh cặn.

Xác định cặn theo phễu Imhoff trong mẫu ở đầu vào và đầu ra. Xác định cặn khô, nung và cặn bay h¡i đối với chất rắn có thể lọc trong n°ớc thải đã làm sạch. Xác định cặn khô, nung và cặn mất khi nung đối với chất rắn có thể lọc trong bùn hoạt tính và hàm l°ợng chất khô. 40 Bài 3: Xác đánh thành ph¿n khí và các thông sß vÁn hành.

Xác định hàm l°ợng oxy tính điện hóa với điện cực và thể tích theo Winkler. Xác định l°ợng Cacbon dioxid bằng chuẩn độ axit, baz¡ dể xác định độ kiềm, độ axit của n°ớc thải. Xác định định tính hydrosunphat bằng giấy chì. 43 Bài 4: Xác đánh mßt sß thông sß tổng.

Xác định vôi và các chất axit hữu c¡ trong bùn. Xác định hàm l°ợng BOD. 52 Bài 5: Xác đánh mßt sß thông sß riêng lẻ. Bằng ph°¡ng pháp sử dụng cuvet có sẵn.

Xác định hàm l°ợng N-NH4 bằng ph°¡ng pháp đo quang. Xác định l°ợng orthophosphate bằng ph°¡ng pháp đo quang. 61 Tài liáu tham khÁo. 63 5 GIÁO TRÌNH PHÂN TÍCH N¯àC THÀI VÀ BÙN 1 Tên môn học: Phân tích n°ác thÁi và bùn 1 Mã môn học: MH24 Vá trí, tính chất của môn học: - Vị trí: Môn hßc đ°ợc phân bã vào năm thứ hai.

- Tính chÃt: Là môn hßc chuyên ngành bắt buộc. - Ý nghĩa và vai trò cāa môn hßc/mô đun: Là môn hßc chuyên ngành cung cÃp kiến thức, kỹ năng về ho¿t động phân tích n°ßc thÁi và bùn, nh¿m kiểm soát, điều chỉnh quá trình xử lý n°ßc thÁi, là một trong nhÿng nội dung quan trßng nhÃt trong ch°¡ng trình đào t¿o. Mục tiêu môn học: - VÁ ki¿n thức: + Trình bày đ°ợc các dÿng cÿ, thiết bị, máy móc dùng cho phân tích n°ßc thÁi và bùn; + Trình bày đ°ợc các cách lÃy m¿u n°ßc thÁi và bùn; + Trình bày đ°ợc cách xác định thành phần khí trong n°ßc thÁi; + Trình bày đ°ợc cách xác định một sã thông sã tổng độ cứng, BOD, COD. và đ¡n lẻ: Nito, Phãt pho; - VÁ kā năng: + NhÁn biết đ°ợc các trang thiết bị chuyên dùng cho phân tích n°ßc thÁi và bùn; + Thāc hành lÃy m¿u n°ßc thÁi và bùn; + Thāc hành xác định cặn; + Thāc hành xác định khí trong n°ßc thÁi; + Xác định một sã thông sã tổng độ cứng, BOD, COD.

và đ¡n lẻ: N-NO2, N-NO3; - VÁ năng lāc tā chủ và trách nhiám + NhÁn thức đ°ợc ý nghĩa cāa môn hßc đãi vßi chuyên ngành; + Có thái độ làm việc tā giác; + Khoa hßc, cẩn thÁn, chu đáo. Ph¿n I: Lý thuy¿t Ch°¢ng 1: Lấy m¿u n°ác thÁi và bùn Giái thiáu: Ch°¡ng 1 bao gồm các khái niệm về cách lÃy m¿u, bÁo quÁn m¿u và thao tác thāc hiện. Mục tiêu: Trình bày và thāc hiện đ°ợc: - Trình bày đ°ợc các vị trí lÃy m¿u, cách bÁo quÁn m¿u, biên bÁn t¿i hiện tr°áng. - Thāc hiện các công tác lÃy m¿u t¿i hiện tr°áng Nßi dung chính: 1.

Mục đích và nhiám vụ Mÿc đích lÃy m¿u là để phân tích xác định các thành phần, tính chÃt n°ßc thÁi. 6 Trong vÁn hành tr¿m xử lý n°ßc thÁi, trách nhiệm giám sát chÃt l°ợng n°ßc thÁi đầu vào, đầu ra là bắt buộc tr°ßc pháp luÁt, do đó, cần lÃy m¿u để tuân thā đúng các quy định. Vị trí lÃy m¿u, kiểu lÃy m¿u, tần suÃt, khoÁng thái gian và thái điểm lÃy m¿u phÁi đ°ợc xác định rõ ràng, phÿ thuộc mÿc đích việc lÃy m¿u là để xác định các thông sã nào. T¿m quan trọng của vá trí lấy m¿u Vị trí lÃy m¿u đ°ợc l°u trÿ chính xác trong giÃy phép xÁ thÁi và trong hồ s¡ cāa ng°ái lÃy m¿u (mô tÁ, bÁn vẽ phác thÁo hệ thãng, bÁn đồ địa điểm, Ánh).

Vị trí lÃy m¿u đ°ợc nhÁn biết rõ ràng và nhanh chóng, có thể tiếp cÁn bÃt cứ lúc nào, có thể đi vào mà không nguy hiểm t¿i bÃt cứ thái gian nào (ngày/ đêm; màu hè/ đông). Sā an toàn cāa ng°ái lÃy m¿u phÁi đ°ợc bÁo đÁm mßi lúc. Vị trí lÃy m¿u t°¡ng ứng để xác định các thông sã vÁn hành và phÿc vÿ cho công tác xÁ thÁi. Tùy theo thông sã các yêu cầu sẽ khác nhau Ví dÿ: – O2  trong khu vāc không đ°ợc khuÃy trộn tãt – SV  trong khu vāc đ°ợc khuÃy trộn tãt nhÃt 1.

Công trình cơ học Tùy chỉ tiêu cần xác định để định vị vị trí lÃy m¿u: đầu vào, đầu ra, vùng lắng bùn cặn, vùng n°ßc trong, tr°ßc hay sau song chắn rác… 1. Công trình sinh học Tùy chỉ tiêu cần xác định để định vị vị trí và thái điểm lÃy m¿u. Nước thải đầu vào, đầu ra Để xác định hiệu quÁ xử lý, cần lÃy m¿u ã đầu vào, đầu ra cāa tr¿m xử lý. Đặc biệt, để quÁn lý chÃt l°ợng n°ßc thÁi vào nguồn tiếp nhÁn, cần giám sát chặt các chỉ tiêu cāa dòng n°ßc thÁi đầu ra.

Các cách lấy m¿u (kiểu lấy m¿u) Công tác lÃy m¿u về c¡ bÁn có thể thāc hiện b¿ng tay hoặc tā động LÃy m¿u b¿ng tay đ°ợc thāc hiện vßi sā hỗ trợ cāa gáo múc hoặc xô. Ph°¡ng pháp lÃy m¿u này phù hợp vßi m¿u đ¡n và/ hoặc m¿u đ¡n đ¿t chÃt l°ợng. Tr°ßc khi lÃy m¿u, thiết bị phÁi đ°ợc làm s¿ch b¿ng chÃt tẩy rửa và n°ßc, hoặc theo h°ßng d¿n cāa hãng sÁn xuÃt, và cuãi cùng tráng b¿ng n°ßc. Thiết bị lÃy m¿u có thể đ°ợc tráng b¿ng chính n°ßc cần lÃy ngay tr°ßc khi lÃy m¿u, điều đó làm giÁm khÁ năng gây ô nhiễm m¿u.

Nếu lÃy m¿u để phân tích các chÃt tẩy rửa thì phÁi tráng bình rÃt kĩ sau khi rửa. Chú ý không đ°ợc tráng bình b¿ng n°ßc cần lÃy khi điều đó Ánh h°ãng 8 đến phân tích sau này (thí dÿ phân tích dầu và mỡ, phân tích vi sinh vÁt). Dung tích thiết bị lÃy m¿u tãi thiểu 100mL. LÃy m¿u tā động thāc hiện vßi sā hỗ trợ cāa thiết bị cã định hoặc di động.

Ph°¡ng pháp này phù hợp vßi m¿u trung bình 2 hoặc 24 giá. Mẫu đơn M¿u đ¡n đ¡n giÁn: Một thể tích m¿u đ°ợc lÃy t¿i một thái điểm. M¿u đ¡n chÃt l°ợng Một m¿u hồn hợp từ ít nhÃt năm m¿u đ¡n, chúng đ°ợc lÃy trong thái gian tãi đa hai giá vßi khoÁng cách lÃy nhiều h¡n hai phút và đ°ợc trộn vßi nhau. LÃy một m¿u đ¡n chÃt l°ợng b¿ng tay: Dùng gáo/xô múc m¿u.

Gáo múc sẽ di chuyển theo h°ßng dòng chÁy d°ßi bề mặt n°ßc thÁi vßi một vÁn tãc phù hợp vßi dòng chÁy, trong đó miệng gáo h°ßng về phía dòng chÁy. Theo quy tắc trong TCVN, m¿u đ°ợc lÃy ã độ sâu 1/3 so vßi mặt n°ßc. Trong khi múc cần l°u ý không cào đáy máng và các vách ngăn. Gáo múc không đ°ợc dāa xuãng đÃt giÿa các lần lÃy m¿u riêng.

5 m¿u đ¡n đ°ợc hòa chung trong bình đồng nhÃt m¿u. Đồng nhất m¿u Công tác đồng nhÃt m¿u thāc hiện vßi m¿u n°ßc thÁi có thành phần hỗn t¿p vßi thể tích lên đến 30 L. Các quy trình đồng nhÃt m¿u đ°ợc phép sử dÿng: • Lắc, vßi thể tích m¿u< 5 L • KhuÃy từ hoặc cánh khuÃy • Bể siêu âm • Máy khuÃy tãc độ cao Kiểu đồng nhÃt tãt nhÃt là đÁo trộn m¿u n°ßc thÁi b¿ng khuÃy từ hoặc cánh khuÃy. Quá trình lÃy ra thể tích m¿u cần thiết thāc hiện trong quá trình khuÃy.

Lọc m¿u Đãi vßi một sã các phân tích nhÃt định, có thể cần sā phân riêng chÃt hòa tan và không hòa tan. Trong nhÿng tr°áng hợp riêng, các chÃt chìm và chÃt nổi và vi sinh vÁt đ°ợc 9 tách ra khái m¿u ngay khi lÃy m¿u hoặc ngay sau đó nhá quá trình lßc qua giÃy lßc hoặc màng lßc hoặc b¿ng quay ly tâm. Ví dÿ: Kim lo¿i hòa tan M¿u đ°ợc lßc ngay khi có thể sau khi lÃy m¿u qua lßp lßc màng, độ rộng lỗ lßc 0,45 µm; VÁt liệu cho thiết bị lßc này đ°ợc đề xuÃt sử dÿng là thāy tinh hoặc PTFE (Polytetrafluorethylen) để tránh ô nhiễm. Mẫu trung bình (mẫu tổ hợp) Tÿ lá thãi gian: Là lÃy m¿u gián đo¿n, trong đó cùng thể tích m¿u đ°ợc lÃy vßi khoÁng cách thái gian đều nhau.