Chỉ số BOD là gì? Tổng quan về nhu cầu oxy sinh học trong xử lý nước thải

Chỉ số BOD (Biochemical Oxygen Demand - Nhu cầu Oxy Sinh học) là lượng oxy hòa tan mà vi sinh vật hiếu khí tiêu thụ để phân hủy các chất hữu cơ dễ phân hủy sinh học trong một thể tích nước xác định, ở điều kiện nhiệt độ và thời gian tiêu chuẩn (thường là 20 °C trong 5 ngày - ký hiệu BOD5). Đây là thông số cốt lõi để định lượng mức độ ô nhiễm hữu cơ trong nguồn nước.

1. Chỉ số BOD là gì? Định nghĩa kỹ thuật chuẩn

Trong hóa học môi trường và kỹ thuật xử lý nước thải, chỉ số BOD phản ánh tải lượng chất hữu cơ có khả năng bị phân hủy bằng con đường sinh học. Quá trình phân hủy sinh học này diễn ra nhờ các quần thể vi sinh vật bản địa (vi khuẩn hiếu khí) sử dụng các hợp chất hữu cơ carbon làm nguồn thức ăn và năng lượng, tiêu thụ lượng oxy hòa tan (Dissolved Oxygen - DO) trong nước theo phương trình sinh hóa tổng quát:

Chất hữu cơ (C, H, O, N) + O₂ + Vi sinh vật hiếu khí → CO₂ + H₂O + Tế bào vi khuẩn mới + Năng lượng

Theo Tiêu chuẩn Quốc tế ISO 5815-1 và phương pháp Standard Methods 5210B, phép thử BOD tiêu chuẩn được tiến hành ở điều kiện kiểm soát nghiêm ngặt nhằm đảm bảo tính tái lập của phép đo:

• Nhiệt độ ủ: 20.0 °C ± 1.0 °C.

• Thời gian ủ: Đúng 5 ngày ± 6 giờ (BOD5).

Để tránh nhầm lẫn trong quá trình kiểm nghiệm và thiết kế hệ thống, kỹ sư phòng lab cần phân biệt rõ ràng BOD với chỉ số COD (Chemical Oxygen Demand - Nhu cầu Oxy Hóa học).

COD biểu thị lượng oxy cần thiết để oxy hóa hoàn toàn cả chất hữu cơ dễ phân hủy và khó phân hủy sinh học bằng tác nhân hóa học mạnh (thường là Kali Dichromat - K₂Cr₂O₇ trong môi trường Acid Sulfuric đặc ở 150 °C). Do đó, giá trị COD luôn lớn hơn giá trị BOD trong cùng một mẫu nước. Tỷ số BOD5/COD là thước đo quan trọng để đánh giá khả năng xử lý sinh học của nước thải:

• BOD5/COD ≥ 0.5: Nước thải có khả năng phân hủy sinh học cao, rất thích hợp cho các giải pháp xử lý sinh học hiếu khí.

• BOD5/COD < 0.3: Nước thải chứa lượng lớn chất trơ hoặc độc chất ức chế vi sinh, bắt buộc phải áp dụng tiền xử lý hóa lý hoặc oxy hóa nâng cao trước khi đưa vào bể sinh học.

2. Tại sao chỉ số BOD lại quan trọng trong quản lý môi trường?

Chỉ số BOD giữ vai trò quyết định trong việc đánh giá sức khỏe sinh thái của nguồn nước tự nhiên và kiểm soát hiệu quả vận hành của các nhà máy xử lý nước thải tập trung.

• Đánh giá mức độ ô nhiễm hữu cơ và khả năng tự làm sạch: Khi một lượng lớn chất hữu cơ xả vào sông, hồ, vi khuẩn hiếu khí tăng sinh đột ngột, đẩy nhanh tốc độ tiêu thụ oxy hòa tan. Nếu tốc độ tiêu thụ oxy vượt quá khả năng tái tạo oxy từ không khí và quang hợp, nồng độ DO sẽ giảm mạnh xuống dưới mức giới hạn sinh tồn của thủy sinh (DO < 2.0 mg/L). Điều này dẫn đến hiện tượng thiếu oxy cục bộ, gây chết ngạt hàng loạt cho cá và các loài sinh vật nước, chuyển hóa nguồn nước sang trạng thái kỵ khí phát sinh mùi hôi thối do khí H₂S và CH₄.

• Cơ sở thiết kế và điều khiển quy trình xử lý: Trong bể bùn hoạt tính hiếu khí (Aerotank), chỉ số BOD đầu vào quyết định tỷ lệ dinh dưỡng F/M (Food-to-Microorganism ratio). Duy trì tỷ lệ F/M tối ưu từ 0.2 đến 0.6 kg BOD/kg MLSS·ngày là chìa khóa để kiểm soát mật độ bùn hoạt tính và hiệu suất lắng của bể bùn.

• Tuân thủ pháp lý và quy chuẩn xả thải: Theo Quy chuẩn Kỹ thuật Quốc gia về nước thải công nghiệp (TCVN 40:2011/BTNMT), ngưỡng BOD5 cho phép xả ra nguồn tiếp nhận cột A là dưới 30 mg/L, và cột B là dưới 50 mg/L. Việc kiểm soát BOD đầu ra là bắt buộc đối với mọi doanh nghiệp sản xuất để tránh các chế tài pháp lý nghiêm khắc.

"Đo lường chính xác chỉ số BOD5 không đơn giản là đáp ứng các quy định xả thải hành chính, mà là phép thử sống còn để kỹ sư kiểm soát tải lượng hữu cơ đi vào hệ thống xử lý sinh học Aerotank, ngăn chặn hiện tượng bùn trồi (sludge bulking) và bảo vệ hệ sinh thái nguồn tiếp nhận."

— Trích nhận định từ Kỹ sư QA/QC Trưởng tại Labee

3. Mối quan hệ giữa BOD, DO và COD trong phân tích nước

Để cung cấp một cái nhìn hệ thống và định lượng cho các nhà quản lý phòng lab và kỹ sư vận hành, Labee tổng hợp mối tương quan kỹ thuật giữa ba chỉ số cốt lõi trong phân tích chất lượng nước dưới bảng đối chiếu sau:

Bảng 1: Ma trận so sánh các chỉ số BOD, COD và DO

4. Các yếu tố ảnh hưởng đến kết quả đo BOD

Phép thử BOD5 là một phép thử sinh học, do đó kết quả đo cực kỳ nhạy cảm với các biến động vật lý, hóa học và sinh học trong chai ủ:

1. Nhiệt độ ủ: Tốc độ trao đổi chất của vi sinh vật phụ thuộc tuyến tính vào nhiệt độ. Sai lệch chỉ 1.0 °C so với tiêu chuẩn 20.0 °C có thể gây ra sai số từ 4.0% đến 5.0% cho kết quả BOD5 cuối cùng. Vì vậy, tủ ủ BOD bắt buộc phải có hệ thống điều khiển nhiệt độ chính xác với dung sai ≤ ± 0.5 °C.

2. Trị số pH: Hoạt lực enzym phân hủy của vi sinh vật chỉ đạt tối ưu trong khoảng pH từ 6.5 đến 7.5. Mẫu nước có pH cực đoan (< 6.0 hoặc > 8.0) sẽ ức chế, thậm chí tiêu diệt quần thể vi sinh vật cấy, dẫn đến kết quả BOD ảo thấp hơn thực tế. Mẫu nước trước khi phân tích cần được trung hòa về pH 7.0 đến 7.2 bằng dung dịch NaOH 1.0 N hoặc H₂SO₂ 1.0 N.

3. Sự hiện diện của độc chất và kim loại nặng: Các chất sát trùng như Clo tự do (Cl₂), hoặc các ion kim loại nặng ở nồng độ vết (Đồng > 0.01 mg/L, Crôm > 0.1 mg/L, Chì > 1.0 mg/L) sẽ đầu độc tế bào vi khuẩn. Để xử lý Clo dư, kỹ sư phải sử dụng dung dịch Sodium Thiosulfate (Na₂S₂O₃) để trung hòa trước khi tiến hành phép thử.

4. Sự can thiệp của vi khuẩn nitrat hóa: Trong các mẫu nước thải sinh hoạt hoặc nước thải sau xử lý sinh học chứa nhiều amoni (NH₄⁺), các vi khuẩn tự dưỡng như Nitrosomonas và Nitrobacter sẽ oxy hóa NH₄⁺ thành NO₂⁻ và NO₃⁻, gây tiêu tốn oxy ngoài dự kiến (Nhu cầu Oxy Nitrat hóa - NOD). Để loại bỏ hiện tượng này và chỉ đo lượng hữu cơ carbon thực tế (CBOD), kỹ sư cần bổ sung chất ức chế nitrat hóa chuyên dụng như TCMP (Allylthiourea) với nồng độ 2.0 mg/L trước khi đem ủ.

5. Phương pháp thử nghiệm BOD tiêu chuẩn (BOD5)

Phương pháp đo BOD5 phổ biến nhất hiện nay dựa trên nguyên lý pha loãng mẫu và đo lượng oxy hòa tan chênh lệch trước và sau khi ủ (phương pháp chuẩn độ Winkler hoặc đo bằng đầu dò DO quang học).

5.1. Chuẩn bị mẫu và thiết bị cần thiết

Để tiến hành phép phân tích BOD5 đạt độ chính xác theo ISO 5815-1, phòng thí nghiệm cần trang bị hệ thống dụng cụ và thiết bị đạt chuẩn:

• Chai đo BOD chuyên dụng: Dung tích tiêu chuẩn 300 mL chế tạo bằng thủy tinh Borosilicate 3.3 chịu nhiệt, trung tính về mặt hóa học, có nút mài thủy tinh và nắp đậy ngăn không khí xâm nhập.

• Tủ ủ BOD: Duy trì nhiệt độ ổn định ở 20.0 °C ± 1.0 °C trong suốt 120 giờ liên tục.

• Thiết bị đo DO: Máy đo oxy hòa tan cầm tay hoặc để bàn, ưu tiên sử dụng đầu dò quang học (Optical LDO) để tránh tiêu thụ oxy trong quá trình đo và giảm thiểu sai số do màng cực.

• Nước pha loãng tiêu chuẩn: Nước cất hoặc nước khử khoáng được bão hòa oxy bằng cách sục khí nén sạch trong 24 giờ ở 20 °C, sau đó bổ sung các dung dịch đệm Phosphate, Magnesium Sulfate, Calcium Chloride, và Ferric Chloride làm nguồn dinh dưỡng vi lượng cho vi sinh vật.

• Nguồn vi sinh vật cấy (Seed): Sử dụng chế phẩm vi sinh thương mại được chuẩn hóa (ví dụ: viên nén PolySeed) hoặc phần nước gạn lọc từ bể Aerotank hoạt động ổn định để làm nguồn giống phân hủy hữu cơ.

5.2. Quy trình thực hiện chi tiết từng bước

Quy trình vận hành chuẩn (SOP) xác định BOD5 gồm các bước nghiêm ngặt sau đây:

[QUY TRÌNH THAO TÁC CHUẨN - SOP ĐO BOD5]
Step 1: Ổn định nhiệt độ mẫu về 20 °C và trung hòa pH mẫu về dải 7.0 - 7.2.
Step 2: Khử hoàn toàn Clo dư bằng Sodium Thiosulfate nếu có chỉ thị màu KI-hồ tinh bột.
Step 3: Chuẩn bị nước pha loãng giàu oxy và bổ sung dinh dưỡng vi lượng.
Step 4: Thực hiện pha loãng mẫu với tỷ lệ thích hợp dựa trên ước lượng COD đầu vào.
Step 5: Đo nồng độ DO ban đầu (ký hiệu D1) ngay sau khi phối trộn mẫu.
Step 6: Đậy kín chai đo BOD, đổ nước cất vào vành cổ chai để làm kín khí tuyệt đối.
Step 7: Đưa chai vào tủ ủ ở nhiệt độ 20 °C ± 1.0 °C trong tối, tránh quang hợp của tảo.
Step 8: Sau đúng 120 giờ (5 ngày), tiến hành đo lại nồng độ DO còn lại (ký hiệu D2).
Step 9: Áp dụng công thức tính toán và lập báo cáo kết quả.

Để đảm bảo phép thử hợp lệ, kết quả đo phải thỏa mãn đồng thời hai điều kiện kỹ thuật của Standard Methods:

1. Lượng oxy tiêu thụ trong quá trình ủ phải đạt ít nhất 2.0 mg/L (D1 - D2 ≥ 2.0 mg/L).

2. Lượng oxy hòa tan còn lại trong chai sau 5 ngày phải tối thiểu là 1.0 mg/L (D2 ≥ 1.0 mg/L).

Công thức tính toán:

• Trường hợp không cấy vi sinh (mẫu có sẵn vi sinh vật hoạt lực mạnh):

  BOD5 (mg/L) = (D1 - D2) / P

  Trong đó:

  • D1: Nồng độ DO của mẫu đã pha loãng ngay sau khi chuẩn bị (mg/L).

  • D2: Nồng độ DO của mẫu đã pha loãng sau 5 ngày ủ ở 20 °C (mg/L).

  • P: Tỷ lệ pha loãng (Thể tích mẫu thực / Tổng thể tích hỗn hợp).

• Trường hợp có cấy vi sinh (đối với mẫu nước thải công nghiệp nghèo vi sinh):

  BOD5 (mg/L) = [(D1 - D2) - (B1 - B2) × f] / P

  Trong đó:

  • B1: Nồng độ DO của mẫu nước trắng kiểm chứng (chỉ chứa nước pha loãng và vi sinh cấy) trước khi ủ (mg/L).

  • B2: Nồng độ DO của mẫu nước trắng kiểm chứng sau 5 ngày ủ (mg/L).

  • f: Tỷ lệ thể tích của nguồn cấy trong mẫu pha loãng so với thể tích nguồn cấy trong chai kiểm chứng.

Hướng dẫn khắc phục sự cố (Troubleshooting) khi đo BOD5

Trong thực tế vận hành, các kỹ thuật viên thường gặp các sự cố sai lệch kết quả. Dưới đây là bảng hướng dẫn xử lý nhanh từ chuyên gia Labee:

1. Sự cố: Độ hao hụt của mẫu trắng (Blank) vượt quá 0.2 mg/L sau 5 ngày

   • Nguyên nhân: Nước cất pha loãng bị nhiễm bẩn hữu cơ từ thiết bị chưng cất, hoặc dụng cụ thủy tinh rửa không sạch chất hữu cơ/chất tẩy rửa.

   • Giải pháp: Vệ sinh toàn bộ hệ thống chai đo BOD bằng dung dịch Acid Chromic, tráng kỹ bằng nước khử ion 3 lần. Kiểm tra lại nguồn nước cất đầu vào.

2. Sự cố: Giá trị BOD5 thu được quá thấp so với dự tính từ số liệu COD

   • Nguyên nhân: Có chất độc ức chế vi sinh vật, hoặc nguồn giống cấy (Seed) bị suy kiệt hoạt lực sinh học.

   • Giải pháp: Tiến hành chạy mẫu chuẩn kiểm chứng Glucose-Glutamic Acid (GGA) 150 mg/L. Kết quả BOD5 của mẫu GGA bắt buộc phải nằm trong khoảng chuẩn hóa 198 ± 30.5 mg/L để chứng minh hoạt lực sinh học của nguồn giống cấy đạt yêu cầu.

3. Sự cố: Xuất hiện bọt khí trong chai BOD sau 5 ngày ủ

   • Nguyên nhân: Thao tác rót mẫu không cẩn thận làm hòa lẫn bọt khí vào dung dịch, hoặc vành bít cổ chai bị cạn nước làm không khí rò rỉ vào trong.

   • Giải pháp: Khi rót mẫu vào chai, nghiêng chai 45 độ và rót dọc theo thành chai. Đảm bảo khay giữ nước ở vành cổ chai luôn được châm đầy nước cất trong suốt 5 ngày ủ.

6. Bảng tra cứu chỉ số BOD trong các loại nước thải phổ biến

Dưới đây là số liệu thống kê thực tế về nồng độ BOD5 trung bình thu thập từ các ngành công nghiệp chế biến và sản xuất đặc thù tại Việt Nam:

Bảng 2: Chỉ số BOD5 và COD của các nguồn xả thải thô điển hình

7. Giải pháp xử lý nước thải khi chỉ số BOD vượt ngưỡng

Khi kết quả quan trắc cho thấy tải lượng hữu cơ vượt ngưỡng tiếp nhận cho phép, hệ thống xử lý nước thải bắt buộc phải được điều chỉnh công nghệ để tăng cường hiệu suất loại bỏ BOD:

1. Hệ thống bùn hoạt tính hiếu khí liên tục (Aerotank):

   • Nguyên lý: Sử dụng quần thể vi sinh vật lơ lửng để hấp thụ và oxy hóa chất hữu cơ carbon dễ phân hủy trong điều kiện sục khí liên tục.

   • Thông số vận hành chính: Duy trì nồng độ bùn hoạt tính lơ lửng trong bể (MLSS) từ 2500 mg/L đến 4000 mg/L; duy trì chỉ số thể tích bùn (SVI) ổn định trong dải 80 - 150 mL/g để đảm bảo bông bùn lắng tốt tại bể lắng thứ cấp; kiểm soát lượng oxy hòa tan duy trì liên tục ở mức DO từ 2.0 mg/L đến 3.0 mg/L.

2. Hệ thống xử lý kỵ khí dòng chảy ngược qua tầng bùn (UASB):

   • Nguyên lý: Thích hợp cho nước thải công nghiệp có tải lượng ô nhiễm hữu cơ cực cao (BOD5 > 1500 mg/L). Các vi khuẩn kỵ khí phân hủy chất hữu cơ phức tạp thành các phân tử đơn giản mà không cần cấp oxy sinh học, đồng thời sinh ra khí sinh học giàu năng lượng (CH₄ đạt tỉ lệ 60% - 70%).

   • Hiệu suất xử lý: Có khả năng loại bỏ từ 80% đến 90% lượng BOD đầu vào trước khi xả nước thải vào phân đoạn xử lý hiếu khí cấp hai để hoàn thiện chất lượng nước đạt chuẩn xả thải cột A.

3. Hệ thống lọc sinh học nhỏ giọt và bể phản ứng màng sinh học (MBBR):

   • Nguyên lý: Sử dụng các giá thể nhựa lơ lửng có diện tích bề mặt tiếp xúc lớn (thường > 500 m²/m³) tạo môi trường cho màng vi sinh vật bám dính dày đặc sinh trưởng, giúp tăng mật độ sinh khối xử lý hữu cơ trong một đơn vị thể tích bể mà không lo sợ hiện tượng trôi bùn hay bùn khó lắng.

Xem Thêm: Giải pháp kiểm nghiệm toàn diện: Mô hình triển khai hệ thống Lab chuẩn hóa cho Dược, Thực phẩm & Môi trường

8. Mua thiết bị đo chỉ số BOD chính hãng ở đâu?

Đo lường chính xác chỉ số BOD đòi hỏi sự phối hợp đồng bộ giữa thiết bị phân tích hiện đại và các dụng cụ tiêu hao có độ tinh chuẩn cao. Nhằm hỗ trợ đắc lực cho các Lab Manager tối ưu hóa ngân sách vận hành đồng thời vẫn đáp ứng tuyệt đối các tiêu chuẩn ISO/IEC 17025 về năng lực hiệu chuẩn thử nghiệm, Labee mang đến giải pháp toàn diện và tối ưu cho phòng thí nghiệm của bạn.

Giải pháp thiết bị phân tích BOD đạt chuẩn quốc tế (Điều kiện B)

Labee hiện là đối tác phân phối chính hãng các dòng thiết bị đo BOD và DO tiên tiến nhất từ các thương hiệu hàng đầu thế giới:

• Hệ thống đo BOD tự động bằng phương pháp cảm biến áp suất: Các bộ đo BOD của Velp Scientifica (Ý) hay WTW (Đức) vận hành trên nguyên lý đo chênh lệch áp suất do vi sinh vật tiêu thụ oxy tạo ra trong chai kín. Thiết bị có màn hình hiển thị trực tiếp giá trị BOD theo thời gian thực mà không cần pha loãng mẫu phức tạp cho các dải đo thông dụng.

• Máy đo DO quang học cầm tay và để bàn: Các thiết bị tích hợp cảm biến quang học hiện đại từ Hach, WTW, giúp loại bỏ hoàn toàn các bước thay màng điện cực và thay dung dịch điện ly định kỳ, rút ngắn thời gian phản hồi phép đo chỉ trong vòng 10 giây với độ lặp lại tuyệt đối.

• Cam kết từ Labee: Toàn bộ thiết bị do chúng tôi cung cấp đều đi kèm chứng nhận xuất xứ CO, chứng nhận chất lượng CQ rõ ràng, hỗ trợ kỹ thuật nhanh chóng theo mô hình JIT (Just-In-Time) giúp phòng thí nghiệm duy trì vận hành liên tục 24/7.

Giải pháp vật tư tiêu hao thông minh tối ưu 30% - 40% ngân sách (Điều kiện C)

Bên cạnh các dòng máy đo chuyên dụng đắt đỏ, chi phí cho các loại dụng cụ thủy tinh tiêu chuẩn dùng cho pha loãng và ủ mẫu BOD hàng ngày cũng là một gánh nặng lớn đối với phòng mua hàng.

Thấu hiểu điều đó, Labee mang đến dòng sản phẩm dụng cụ thủy tinh phòng thí nghiệm từ thương hiệu Supertek (Ấn Độ) - thương hiệu đạt chứng nhận quốc tế ISO 9001:2015 và ISO 17025 (NABL).

• Chất lượng vượt trội: Được chế tạo 100% từ thủy tinh chịu nhiệt Borosilicate 3.3 tinh khiết, đạt tiêu chuẩn chất lượng khắt khe ISO 3585 / ASTM E-438 Type 1 Class A. Sản phẩm có hệ số giãn nở nhiệt tuyến tính cực thấp (32.5 × 10⁻⁷/°C), khả năng kháng hóa chất tuyệt đối trước các dung dịch acid mạnh và tác nhân oxy hóa dùng trong tiền xử lý mẫu nước.

• Tiết kiệm ngân sách: Việc ứng dụng các loại chai đo BOD mài nút thủy tinh, bình định mức và ống đong thủy tinh từ Supertek giúp phòng thí nghiệm tiết kiệm từ 30% đến 40% chi phí đầu tư mua sắm so với các thương hiệu thủy tinh cao cấp truyền thống từ châu Âu mà vẫn đảm bảo độ chính xác của phép đo và tuổi thọ thiết bị tương đương.

9. Mục Q&A Chuyên Sâu (Technical & Troubleshooting FAQ)

Câu hỏi 1: Tại sao mẫu nước thải có hàm lượng amoni cao (như nước thải sinh hoạt chưa qua xử lý triệt để) lại dễ làm tăng giả tạo kết quả BOD5 và giải pháp xử lý triệt để trong phòng lab là gì?

Trả lời: Trong mẫu nước chứa nhiều amoni (NH₄⁺), các vi khuẩn tự dưỡng nitrat hóa (Nitrosomonas và Nitrobacter) sẽ tiến hành oxy hóa amoni thành Nitrit (NO₂⁻) và Nitrat (NO₃⁻) theo chuỗi phản ứng sinh hóa tiêu tốn oxy hòa tan. Quá trình này thường bắt đầu bùng phát từ ngày thứ 3 đến thứ 5 của quá trình ủ, dẫn đến việc lượng oxy bị tiêu thụ đo được trong phép thử BOD5 bao gồm cả oxy để phân hủy carbon hữu cơ và oxy để nitrat hóa.

Để cô lập và đo chính xác chỉ số CBOD (Carbonaceous BOD), bắt buộc phải bổ sung chất ức chế nitrat hóa chuyên dụng TCMP [2-chloro-6-(trichloromethyl) pyridine] với hàm lượng 2.0 mg/L hoặc Allylthiourea (ATU) vào mẫu nước trước khi tiến hành ủ. Chất ức chế này sẽ khóa hoạt động của enzyme amoni monooxygenase của vi khuẩn nitrat hóa mà hoàn toàn không ảnh hưởng đến hoạt động phân hủy chất hữu cơ carbon của vi khuẩn dị dưỡng.

Câu hỏi 2: Cách thức kiểm soát hoạt lực sinh học của nguồn giống cấy (Seed) trong phép thử BOD5 được thực hiện như thế nào để đảm bảo kết quả phân tích không bị bác bỏ?

Trả lời: Hoạt lực sinh học của vi sinh vật cấy là yếu tố biến động nhất trong phép đo BOD. Do đó, theo Standard Methods 5210B, bắt buộc phải sử dụng dung dịch chuẩn kiểm chứng Glucose-Glutamic Acid (GGA) để đánh giá. Dung dịch chuẩn GGA được chuẩn bị bằng cách hòa tan chính xác 150 mg Glucose khan và 150 mg Glutamic Acid khan trong 1.0 lít nước cất tạo ra mẫu có nồng độ chất hữu cơ chuẩn hóa.

Khi thực hiện phép thử BOD5 trên mẫu GGA này có bổ sung nguồn giống cấy phân tích, kết quả BOD5 thu được bắt buộc phải nằm trong giới hạn kiểm soát nghiêm ngặt là 198 ± 30.5 mg/L. Nếu kết quả GGA nằm ngoài khoảng này, toàn bộ loạt kết quả phân tích mẫu thực tế đi kèm trong ngày hôm đó sẽ bị coi là không hợp lệ do nguồn giống cấy yếu hoặc bị nhiễm độc, buộc phải hủy bỏ và tiến hành phân tích lại bằng nguồn cấy mới hoạt lực mạnh hơn.

Câu hỏi 3: Tại sao bắt buộc phải sử dụng chai thủy tinh tối màu (hoặc chai quấn giấy bạc) để đo BOD đối với các mẫu nước bề mặt sông hồ, và có cần thiết phải duy trì mực nước bít kín ở cổ chai hay không?

Trả lời: Nguồn nước bề mặt tự nhiên thường chứa lượng lớn tảo xanh và thực vật phù du lơ lửng. Khi đưa các mẫu này vào tủ ủ BOD5, nếu sử dụng chai thủy tinh trong suốt thông thường, chỉ cần một lượng nhỏ ánh sáng lọt vào tủ ủ sẽ kích hoạt quá trình quang hợp của tảo. Quá trình quang hợp giải phóng khí Oxy hòa tan (O₂) ngược trở lại môi trường nước trong chai, làm giảm nhân tạo lượng oxy hao hụt thực tế (D1 - D2 nhỏ đi), dẫn đến kết quả BOD5 thấp hơn đáng kể so với thực tế, thậm chí gây ra hiện tượng BOD âm (D2 > D1). Do đó, việc ủ bắt buộc phải thực hiện trong bóng tối hoàn toàn bằng chai thủy tinh tối màu hoặc bọc kín giấy bạc.

Bên cạnh đó, việc duy trì mực nước cất bít kín ở vành cổ chai mài là bắt buộc để ngăn chặn hiện tượng chênh lệch áp suất khí quyển làm rò rỉ không khí bên ngoài (chứa khoảng 21% oxy) len qua khe hở nút thủy tinh khuếch tán vào trong chai, làm sai lệch nghiêm trọng kết quả DO sau 5 ngày ủ.

Danh mục Tài liệu tham khảo (References)

• ISO 5815-1:2019: Water quality — Determination of biochemical oxygen demand after n days (BODn) — Part 1: Dilution and seeding method with allylthiourea addition.

• Standard Methods for the Examination of Water and Wastewater, 23rd Edition (Method 5210B): 5-Day BOD Test.

• TCVN 6001-1:2008 (ISO 5815-1:2003): Chất lượng nước — Xác định nhu cầu oxy sinh học sau n ngày (BODn) — Phần 1: Phương pháp pha loãng và cấy có bổ sung allylthiourea.

• TCVN 40:2011/BTNMT: Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về nước thải công nghiệp.

• Supertek Scientific Glassware Catalog (Shiv Dial Sud & Sons): Technical Data of Borosilicate 3.3 Laboratory Glassware.