Bài giảng phân tích nước

BỘ CÔNG THƢƠNG

TRƢỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP THỰC PHẨM Tp.HCM

KHOA CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM

--------------------

BÀI GIẢNG

PHÂN TÍCH NƢỚC

02/2012

Chƣơng 1: Đại cƣơng về phân tích chất lƣợng nƣớc

1.1. Phân loại nguồn nƣớc sử dụng trong công nghiệp thực phẩm

Trong công nghiệp thực phẩm, nước hầu như hiện diện trong hầu hết các quá

trình công nghệ. Cụ thể nước có thể có các vai trò sau:

 Nguyên liệu chế biến: thường sử dụng là loại nước đạt tiêu chuẩn cho ăn

uống.

 Tham gia vào các quá trình vận chuyển, xử lý nguyên liệu và sử dụng trong

lò hơi: thường sử dụng các loại nước đạt tiêu chuẩn dùng cho sinh hoạt.

1.2. Phƣơng pháp lấy mẫu và bảo quản mẫu nƣớc

Các mẫu được lấy phải có tính chất đại diện nhất và cần phải chú ý sao cho

mẫu không bị thay đổi trong khoảng thời gian lấy mẫu đến khi phân tích. Lấy mẫu

từ các hệ nhiều pha như nước chứa chất rắn lơ lửng hoặc chất lỏng hữu cơ không

trộn lẫn có thể có những vấn đề đặc biệt.

Khi lập chương trình lấy mẫu cần phải xác định rõ các mục tiêu vì các mục

tiêu này là yếu tố cơ bản để xác định vị trí lấy mẫu , tần xuất lấy mẫu , thời gian lấy

mẫu , phương pháp lấy mẫu , cách sử lý mẫu và yêu cầu phân tích. Cần phải lập

bảng các thong số quan tâm một cách chi tiết , kết quả rõ ràng đồng thời nêu các

phương pháp áp dụng .

Thông thường , cần lập chương trình lấy mẫu và phân tích mẫu sơ bộ trước khi

xác định mục tiêu . Điều quan trọng là phải chú ý đến tất cả các số liệu liên quan

cuả các chương trình thực hiện trước đó ở cùng địa điểm hoặc địa điểm tương tự và

những thông tin khác về các điệu kiện ở địa điểm đó . Thời gian và kinh phí cho

việc lập chương trình lấy mẫu thường được tính toán để đảm bảo thu được các

thông tin cần thiết một cách có hiệu quả và kinh tế.

1.2.1. Yêu cầu khi lập chƣơng trình lấy mẫu

Những yêu cầu để lấy mẫu có thể được phân chia thành các mục tiêu cụ thể

dưới đây:

Để xác định tính tích hợp của nước cho mục đích sử dụng và nếu cần để đánh

giá các yêu cầu xử lý hoặc kiểm tra

Để nghiên cứu hiệu ứng thải đối với vùng nước nhận . Ngoài việc gây ô

nhiễm, nước thải có thể gây những phản ứng khác nhau như kết tủa chất hoặc

sinh khí.

Để đánh giá hiệu quả hoạt động và kiểm soát trạm sử lý nước , nước cống và

nước thải công nghiệp , thí dụ để đánh giá sự thay đổi lâu dài các chất khi đi

vào trạm sử lý nước ; để đánh giá tính hiệu quả của mỗi giai đoạn của quá

trình xử lý; để cung cấp chứng cứ về chất lượng của nước đã xử lý; để kiểm

soát nồng độ các chất đã xử lý kể cả các chất có hại cho sức khỏe hoặc các

chất có thể ức chế hoạt động của vi sinh vật ; để kiểm soát các chất có thể

làm hỏng kết cấu hoặc thiết bị của trạm.

Để nghiên cứu hiệu ứng của dòng nước ngọt và nước mặn chảy ở cửa song để

có những thông tin về quá trình trộn lẫn và phân lớp biển đổi ở các mức thủy

chiều và dòng chảy nước ngọt.

Để xác định và định lượng sản phẩm bị mất trong quá trình sản xuất . Thông

tin này là cần thiết khi đánh giá cân bằng sản phẩm qua trạm xử lý và khi

lượng nước thải đo được .

Để xác định chất lượng của nước nồi hơi, nước ngưng từ hơi hoặc các loại

nước thu hồi khác . Điều này làm cho nước phù hợp với mục đích sử dụng đã

định.

Để nghiên cứu hiệu ứng của của các chất ô nhiễm trong khí quyển đến nước

mưa. Điều này cung cấp những thông tin có ích về chất lượng không khí và

cũng chỉ ra các vấn đề đang nảy sinh.

Để đánh giá ảnh hưởng của các chất trong đất tới chất lượng nước. Có thể

những chất tự nhiên hoặc ô nhiễm do phân bón.

Để đánh giá hiệu ứng tích lũy và thải ra của các chất cặn đáy tới hệ sinh vật

thủy sinh trong vùng nước hoặc vùng cặn đáy.

Để nghiến cứu hiệu ứng tự tách , sự điều hòa của song và sự chuyển hành trình

nước tự nhiên

Để đánh giá sự thay đổi về chất lượng nước trong hệ thống phân phối nước.

Những thay đổi này có thể do nhiều nguyên nhân .

1.2.3. Những điểm chú ý khi lấy mẫu

1-Lập chƣơng trình lấy mẫu: tùy theo mục tiêu cần đạt được , mẫu có thể được

lấy từ những điểm riêng lẻ đến toàn bộ vùng nước.

2-Xác định điểm lấy mẫu:xác định điểm lấy mẫu phải đảm bảo lấy mẫu so sánh

vào thời gian khác. Trên các dòng sông , trong nhiều trong nhiều tình huống điểm

lấy mẫu có thể xác định chắc chắn khi so với các mốc trên bờ. Trên cửa sông không

có cây cối và bờ biển , điểm lấy mẫu có thể được đánh dấu bằng cách dùng các vật

tĩnh. Khi lấy mẫu bằng thuyền , cần dùng máy định vị.

3-Đặc tính của dòng chảy: tốt nhất là mẫu cần được lấy ở nơi có dòng xoáy

cuộn , nơi chất lỏng được trộn đều và có thể thì tạo xoáy trên dòng chảy. Điều này

không áp dụng khi lấy mẫu để xác định khí hòa tan và vật liệu dễ bay hơi vì nồng

độ của chúng bị thay đổi bởi cuộn xoáy .

4-Lấy mẫu từ ống dẫn: chất lỏng cần được bơm qua ống có kích thước phù hợp

để duy trì đặc tính chảy xoáy ( ví dụ như lấy mẫu chất lỏng không đồng nhất ,

đường kính ống tối thiểu 25mm ) . Không nên lấy mẫu ở đoạn ống nằm ngang.

5-Bản chất chất lỏng:chất lỏng có thể là loại ăn mòn , cần lưu ý đến khả năng ăn

mòn của thiết bị. Luôn ghi nhớ rằng khi lấy mẫu trong thời gian ngắn không cần

thiết sử dụng những thiết bị chống ăn mòn đắt tiền.

6-Lấy mẫu để xác định chất rắn lơ lửng: chất rắn có thể được phân bố bất kỳ

theo độ sâu của chất lỏng . Cần khuấn trộn đều . Tốc độ chảy đều là đủ để tạo ra

xoáy và mẫu cần lấy trong điều kiện đẳng tốc . Nếu không, cần lấy một loạt mẫu

theo chiều ngang của dòng chảy . Phải nhớ rằng sự phân bố của chất rắn lơ lửng có

thể thay đổi trong thời gian lấy mẫu.

7-Ảnh hƣởng của điều kiện khí hậu: điều kiện khí tượng thay đổi có thể dẫn

đến thay đổi mạnh mẽ về chất lượng nước.Những thay đổi như vậy phải được ghi

lại để sử dụng khi giải trình kết quả.

1.2.4. Các tình huống lấy mẫu

1-Kết tủa:

Khi lấy mẫu kết tủa để phân tích hóa học , phải chọn điểm lấy mẫu tránh bị

nhiễm bẩn bởi các vật lạ (bụi , phân bón , thuốc trừ sâu , ….)

2-Sông , suối và kênh:

a- Hỗn hợp : nuế có dòng chảy hoặc sự phân lớp rõ rang ở điểm lấy mẫu thì

cần lấy một loạt mẫu theo chiều ngang và độ sâu để xác định bản chất và độ lớn của

bất kỳ dòng chảy.

b- Chọn điểm lấy mẫu là đại diện , nên chọn ở nơi có sẵn số liệu về dòng

chảy. Cần lấy mẫu ở cả thượng lưu và hạ lưu điểm thải, tuy nhiên cần lưu ý đến sự

trộn lẫn của dòng thải và dòng nước nhận cũng như tác động của nó đến các mẫu

lấy ở hạ lưu. Cần lấy mẫu xa hạ lưu ở một khoảng cách thích hợp để đánh giá được

tác động của sự thải đối với dòng sông.

3- Bể chứa và hồ:

Ngoài điểm nước vào , mẫu cần phải lấy ở tất cả điểm nước ra và ở các độ

sâu nước ra. Vùng nước có thể phân tầng theo nhiệt độ và rất khác nhau về chất

lượng giữa các độ sâu.

4- Nƣớc ngầm:

Tốt nhất là nên chọn nơi mà sự thay đổi chất lượng dường như là rõ rệt (

tránh các điểm thải chính)

1.2.5. Thiết bị lấy mẫu

1-Bình chứa mẫu:

Bình chứa mẫu cần chống được sự mất mát chất do hấp thụ, bay hơi và ô nhiễm

bởi các chất lạ. Những yếu tố cần thiết khi chọn bình chứa mẫu là:

 Bền chắc

 Dễ đậy kín

 Chịu nhiệt

 Hình dạng, kích cỡ phù hợp

 Dễ làm sạch và có thể dùng lại

 Dễ kiếm và giá rẻ

Nếu bình dùng bằng chất dẻo để lấy mẫu nước thải ngoại trừ một số trường hợp đặc

biệt như lấy mẫu để phân tích

 Dấu mỡ

 Hydrocacbon

 Các chất tẩy rửa

 Thuốc trừ sâu

2- Các loại thiết bị lấy mẫu

2.1-Thiết bị lấy mẫu thủ công

Thiết bị lấy mẫu nước thải đơn giản nhất là xô hoặc bình rộng miệng buộc vào

một cái cán có độ dài thích hợp . Thể tích không nên nhỏ hơn 100ml . Khi các mẫu

lấy thủ công dùng đễ chuẩn bị mẫu tổ hợp thì thể tích của xô, bình cần phải chính

xác đến 5%. Lấy mẫu thủ công có thể dùng bình Kêmmrer,bình này là một ống có

dung tích từ 1 đến 3 lít và 2 đầu đều có nắp. Thiết bị lấy mẫu thủ công phải làm

bằng vật liệu trơ, không gây ảnh hưởng đến phân tích sau này.

Trước khi lấy mẫu , thiết bị phải được làm sạch bằng chất tẩy rửa và nước.

Thiết bị lấy mẫu có thể được tráng bằng chính nước cần lấy ngay trước khi lấy mẫu,

điều đó làm giảm khả năng gây sai số khi phân tích . Lưu ý khi lấy mẫu để phân tích

dầu mỡ hoặc phân tích vi sinh vật thì không được tráng bằng nước cần lấy.

2.2- Thiết bị lấy mẫu tự động

Nhiều thiết bị lấy mẫu có thể cho phép tự động lấy mẫu liên tục hoặc hang

loạt.Chúng thường dẽ mang và có thể dùng để lấy mẫu mọi loại nước thải.

1.2.6. Cách lấy mẫu

1-Nơi lấy mẫu:

Trong mọi trường hợp , địa điểm lấy mẫu được chọn phải đại diện cho dòng

nước thải cần kiểm tra. Để chọn các địa điểm lấy mẫu ở cống thải , trước tiên phải

nghiên cứu kĩ hệ thống cống trên bản vẽ. Sau đó là kiểm tra thực địa, vị trí lấy mẫu

là đại diện đối với mục đích lấy mẫu.

1.1- Lấy mẫu ở cống ,rãnh và hố ga:

Trước khi lấy mẫu cần dọn sạch địa điểm đã chọn để loại bỏ các cặn , bùn , các

lớp vi khuẩn …ở trên thành.

Cần chọn địa điểm có dòng chảy xoáy mạnh để đảm bảo pha trộn tốt. Khả

năng tiếp cận, sự an toàn và khả năng cung cấp năng lượng là những vấn đề ưu tiên

khi chọn vị trí lấy mẫu.

Vì các kênh thải thường thiết kế chung cho cả nước thải và nước mưa nên

thường dòng chảy ở chế độ chảy rối . Nếu dòng chảy ở chế độ chảy dòng thì có thể

tạo chế độ chảy rối cho dòng lưu chất bằng cách thu hẹp dòng chảy thí dụ như dùng

các tấm ngăn. Khi thu hẹp dòng chảy lưu ý để không xảy ra hiện tượng lắng cặn ở

thượng lưu của vật cản. Điểm lấy mẫu phải ở hạ lưu của chỗ thu hẹp và theo nguyên

tắc phải cách chỗ thu hẹp một khoảng cách bằng 3 lần đường kính ống thải. Đầu

vào của thiết bị lấy mẫu cần hướng về phía dòng chảy tới, nhưng cũng có khi phải

quay về phía hạ lưu vì dòng thải có quá nhiều rác gây bít tắc. Điểm lấy mẫu phải

nằm ở 1/3 chiều sâu dưới bề mặt nước.

1.2- Các trạm xử lý nước thải:

Khi chọn địa điểm lấy mẫu ở các trạm xử lý rác thải , cần luôn ghi nhớ mục

tiêu của chương trình lấy mẫu . Những mục tiêu điển hình là:

 Kiểm tra hiệu quả của trạm xử lý về tổng thể: các mẫu cần lấy ở đầu vào chính

và đầu ra chính.

 Kiểm tra hiệu quả xử lý của từng công đoạn hoặc một nhóm các công đoạn.

Khi lấy mẫu ở đầu vào của các trạm cần phải nghên cứu cẩn thận mục tiêu của

chương trình lấy mẫu. Trong một số tình huống cần công thô pha trộn với nước hồi

lưu (ví dụ để đánh giá hiệu quả của bể lắng sơ bộ) đôi khi lại yêu cầu loại bỏ nước

hồi lưu (thí dụ để đánh giá nước thải sinh hoạt , công nghiệp đưa vào trạm xử lý

hoặc kiểm soát dòng nước thải công nghiệp)

Khi lấy mẫu nước thải từ trạm xử lý gồm nhiều công đoạn ( ví dụ có nhiều bể

lắng) cần chú ý rằng mẫu phài đại diện cho toàn thể chứ không phải riêng cho một

công đoạn xử lý nào.

Khi lấy mẫu nước thải cần hết sức chú ý khắc phục hoặc giảm thiểu sự không

đồng đều thường có do mặt các chất rắn lơ lửng gây ra bằng cách tăng cường khuấy

trộn dòng chảy trước khi lấy mẫu.

1.3- Lấy mẫu trên bề mặt nước

Khi lấy nước trên bề mặt để thu thập thông tin về các chất nổi và nhũ hóa cần

dùng bình miệng rộng.

2- Tần số và thời gian lấy mẫu:

Nồng độ các chất cần xác định trong một dòng thải biến động do những thay

đổi hệ thống và ngẫu nhiên. Do đó, phân tích nước phải dựa trên các mẫu lấy ở

những khoảng thời gian đều đặn trong một chu kỳ nào đó. Số mẫu cần lấy trong mỗi

chu kỳ kiểm tra phải dựa trên cơ sở kỹ thuật thống kê.

3- Các loại mẫu