THU THẬP VÀ BẢO QUẢN CÁC MẪU CHẤT THẢI VÀ NƯỚC THẢI ĐỂ PHÂN TÍCH

THU THẬP VÀ BẢO QUẢN CÁC MẪU CHẤT THẢI VÀ NƯỚC THẢI ĐỂ PHÂN TÍCH

THU THẬP VÀ BẢO QUẢN CÁC MẪU CHẤT THẢI VÀ NƯỚC THẢI ĐỂ PHÂN TÍCH

Trong bối cảnh ngành nông nghiệp và chăn nuôi ngày càng phát triển theo hướng bền vững, việc kiểm soát ô nhiễm và quản lý chất thải đã trở thành một yêu cầu bắt buộc. Các hệ thống xử lý chất thải được tích hợp như một phần của quy trình bố trí chuồng trại và mô hình chăn nuôi tổng hợp. Một trong những nội dung quan trọng trong công tác quản lý chất thải là việc thu thập và bảo quản mẫu chất thải, nước thải để thực hiện các phân tích trong phòng thí nghiệm.

Việc lấy mẫu đúng kỹ thuật sẽ đảm bảo độ chính xác, tính đại diện và khả năng sử dụng của kết quả phân tích. Ngược lại, nếu quy trình lấy mẫu và bảo quản không đạt yêu cầu, kết quả phân tích có thể sai lệch, gây ảnh hưởng lớn đến việc đánh giá hiện trạng và xây dựng phương án xử lý phù hợp.

Tài liệu này trình bày các nguyên tắc và hướng dẫn thực hành cơ bản trong việc thu thập và bảo quản mẫu chất thải, nước thải tại các khu vực chăn nuôi, ứng dụng chủ yếu trong các hệ thống xử lý sinh học, đầm phá, rãnh oxy hóa và các công trình trung gian.

1. Thu thập mẫu chất thải và nước thải

1.1. Nguyên tắc chung

Lấy mẫu chất thải và nước thải là bước đầu tiên nhưng đóng vai trò quyết định trong toàn bộ quá trình phân tích. Chất lượng của mẫu sẽ ảnh hưởng trực tiếp đến độ tin cậy của các chỉ số phân tích, từ đó ảnh hưởng đến kết luận và khuyến nghị kỹ thuật sau cùng.

Các nguyên tắc chung cần tuân thủ khi thu thập mẫu bao gồm:

·        Mẫu phải đại diện cho điều kiện thực tế của nguồn chất thải

·        Kỹ thuật lấy mẫu phải phù hợp với loại chất thải và mục đích phân tích

·        Tránh lấy mẫu từ các vị trí không điển hình như góc chết, vùng bị phân tầng hoặc nơi tích tụ

·        Ghi chép đầy đủ thông tin về điều kiện tại thời điểm lấy mẫu: thời gian, vị trí, nhiệt độ, thời tiết, tốc độ dòng chảy nếu có

1.2. Lựa chọn vị trí lấy mẫu

Việc lựa chọn điểm lấy mẫu cần cân nhắc tính đồng nhất và đại diện của dòng thải hoặc khối chất thải. Trong các hệ thống rãnh oxy hóa hoặc đầm phá sinh học, nên chọn điểm giữa của dòng chảy, nơi các thành phần đã được trộn đều. Nếu lấy mẫu tại bể chứa, cần tránh các khu vực sát đáy hoặc bề mặt nếu có hiện tượng phân tầng.

Đối với đầm nuôi gia súc, nên lấy tối thiểu ba mẫu tại các vị trí khác nhau, sau đó trộn đều để tạo thành một mẫu đại diện. Mỗi mẫu thường có thể tích khoảng 500 ml (tương đương một pint) cho mỗi lần phân tích.

1.3. Dụng cụ lấy mẫu

Sử dụng chai nhựa hoặc chai thủy tinh có miệng rộng, đường kính tối thiểu 35 mm, có nắp vặn kín. Nhựa HDPE hoặc polypropylene được ưu tiên vì nhẹ, bền và chống ăn mòn. Tùy thuộc vào yêu cầu phân tích, có thể cần khử trùng chai trước khi sử dụng, đặc biệt khi phân tích vi sinh.

Nếu cần sử dụng chất bảo quản, nên cho vào chai trước khi lấy mẫu, theo đúng tỷ lệ chỉ định. Ví dụ, khi phân tích amoni, có thể thêm vài giọt axit sulfuric để ổn định mẫu.

1.4. Nhãn mẫu và ghi chép hiện trường

Mỗi chai mẫu cần được dán nhãn rõ ràng gồm: mã mẫu, ngày giờ lấy mẫu, người thực hiện, địa điểm, loại mẫu, mục đích phân tích. Nên có sổ tay hoặc phiếu ghi chép đi kèm để lưu trữ thông tin về:

·        Điều kiện thời tiết

·        Mực nước, tốc độ dòng chảy nếu có

·        Ghi nhận mùi, màu, trạng thái vật lý của chất thải

·        Bản đồ hoặc sơ đồ mô tả vị trí lấy mẫu

2. Phân tích tại hiện trường

Một số thông số môi trường có thể biến đổi nhanh chóng trong quá trình lưu giữ mẫu, do đó cần đo đạc ngay tại hiện trường. Các chỉ tiêu nên phân tích ngay bao gồm:

·        Nhiệt độ

·        Độ pH

·        Oxy hòa tan (DO)

·        Carbon dioxide (CO₂)

·        Hydrogen sulfide (H₂S)

Thiết bị đo cầm tay hoặc bộ test nhanh được khuyến nghị sử dụng. Việc phân tích hiện trường thường được thực hiện bởi kỹ thuật viên đã qua đào tạo, nhằm đảm bảo kết quả có độ chính xác và độ tin cậy cao.

3. Bảo quản mẫu sau khi thu thập

3.1. Nguyên tắc bảo quản

Mục tiêu của bảo quản mẫu là làm chậm hoặc hạn chế các quá trình sinh học, hóa học và vật lý có thể làm thay đổi đặc tính của mẫu trước khi được phân tích. Tuy nhiên, cần lưu ý rằng không có phương pháp bảo quản nào hoàn toàn ngăn cản được sự biến đổi mẫu, mà chỉ làm chậm quá trình này trong giới hạn nhất định.

Các nguyên tắc cần tuân thủ:

·        Giảm nhiệt độ mẫu càng nhanh càng tốt

·        Hạn chế tiếp xúc với ánh sáng và không khí

·        Không để mẫu tiếp xúc với hóa chất không cần thiết

·        Gửi mẫu đến phòng thí nghiệm càng sớm càng tốt (tối đa 24 – 48 giờ)

3.2. Phương pháp bảo quản

Phương pháp phổ biến nhất và dễ áp dụng trong điều kiện hiện trường là làm lạnh. Mẫu được đặt vào thùng đá hoặc túi giữ lạnh ngay sau khi lấy. Nhiệt độ lý tưởng là từ 4 – 6°C. Không nên để mẫu đông cứng trừ khi có yêu cầu đặc biệt.

Một số phân tích cụ thể yêu cầu bảo quản bằng hóa chất:

·        Phân tích nitrat, nitrit: thêm H₂SO₄ để mẫu có pH < 2

·        Phân tích kim loại nặng: thêm HNO₃ để mẫu có pH < 2

·        Phân tích vi sinh: giữ mẫu ở nhiệt độ 2 – 8°C, phân tích trong vòng 6 giờ

Thông tin về phương pháp bảo quản mẫu cần được ghi rõ trong nhật ký hiện trường và nhãn mẫu.

4. Vận chuyển và xử lý mẫu tại phòng thí nghiệm

Mẫu cần được chuyển đến phòng phân tích trong thời gian ngắn nhất, tốt nhất trong vòng 24 giờ. Thùng chứa mẫu phải được bảo vệ khỏi rung lắc, va chạm mạnh và thay đổi nhiệt độ đột ngột. Sử dụng hộp giữ lạnh chuyên dụng nếu phải vận chuyển đường dài.

Tại phòng thí nghiệm, mẫu được kiểm tra sơ bộ, ghi nhận hiện trạng, sau đó được lưu trữ trong tủ lạnh hoặc tủ bảo quản chuyên dụng trước khi tiến hành phân tích chính thức.

5. Một số lưu ý và khuyến nghị

·        Không sử dụng mẫu đã được lưu trữ quá thời gian quy định vì có thể cho kết quả sai lệch

·        Không sử dụng chai chứa mẫu trước đó mà không được khử trùng đúng cách

·        Nếu nghi ngờ mẫu đã bị nhiễm hoặc hư hỏng (do rò rỉ, thay đổi màu, mùi), nên hủy và lấy mẫu lại

·        Cần đào tạo định kỳ cho nhân sự tham gia lấy mẫu để đảm bảo kỹ năng và tuân thủ quy trình

Kết luận

Thu thập và bảo quản mẫu chất thải, nước thải là bước đầu quan trọng trong chuỗi hoạt động quản lý chất thải trong chăn nuôi và xử lý nước thải. Việc thực hiện đúng kỹ thuật lấy mẫu và bảo quản không chỉ đảm bảo độ chính xác trong phân tích mà còn góp phần xây dựng phương án vận hành hệ thống xử lý hiệu quả, bền vững.

Với yêu cầu ngày càng cao về giám sát môi trường và quản lý chất lượng nước thải, công tác lấy mẫu cần được xem như một phần không thể tách rời trong hệ thống quản lý môi trường hiện đại. Mỗi cán bộ kỹ thuật, nhà quản lý và chủ cơ sở sản xuất cần nắm vững kỹ thuật cơ bản này để chủ động trong việc giám sát và tuân thủ quy định pháp luật về môi trường.

hoa Kỹ thuật Nông nghiệp

Các hệ thống xử lý chất thải như một phần của bố trí chăn nuôi đang được phát triển và sử dụng để bảo vệ môi trường.

Một phần của quản lý chất thải là lấy mẫu và phân tích chất thải và nước thải để biết bạn có những gì. Thông tin từ các mẫu có thể có giá trị để vận hành hệ thống đúng cách.

Nếu kết quả phân tích các mẫu chất thải là có ý nghĩa thì việc thu thập và bảo quản mẫu phải được thực hiện đúng cách.

Các thủ tục nêu trong hướng dẫn này là để lấy mẫu hiện trường từ các hoạt động chăn nuôi. Chúng không có ý nghĩa như một hướng dẫn lấy mẫu cho nghiên cứu khoa học, trong nhiều trường hợp, đòi hỏi các phương pháp lấy mẫu cụ thể và rất phức tạp.

1.  Thu thập mẫu

Lấy dữ liệu có ý nghĩa từ các mẫu phụ thuộc rất nhiều vào việc thu thập đúng cách. Các mẫu được thu thập không đúng cách có thể mang lại thông tin ít hữu ích. Nhà phân tích trong phòng thí nghiệm phải làm việc với vật liệu được đưa vào và không thể tóm tắt các kết quả một cách kỳ diệu từ mẫu được thu thập và lưu trữ không đúng cách.

Không thể đưa ra các khuyến nghị lấy mẫu cụ thể cho tất cả các tình huống vì có nhiều điều kiện địa phương có thể tồn tại ở bất kỳ địa điểm nào. Một vài quy trình cơ bản giúp ích, nhưng hầu hết các kỹ thuật lấy mẫu thích hợp đều là kết quả của việc đánh giá đúng.

Mẫu phải thực sự đại diện cho các điều kiện hiện có. Việc thu thập được thực hiện như thế nào phụ thuộc vào các phân tích cụ thể được thực hiện từ mẫu, kết quả dự kiến ​​từ các phân tích và loại thao tác được lấy mẫu.

Ví dụ, nếu một rãnh oxy hóa đang được lấy mẫu để xác định hàm lượng chất rắn, thì mẫu phải được lấy từ một điểm trong rãnh nơi các chất được trộn đều. Điều này đảm bảo sự thể hiện trung thực của tổng hàm lượng chất rắn.

Để đảm bảo lấy mẫu đại diện, hãy lấy một số mẫu từ các vị trí khác nhau. Điều này cung cấp kết quả phân tích chính xác hơn và cũng sẽ cho phép phát hiện bất kỳ điểm bất thường nào. Ví dụ, tối thiểu ba mẫu phải được lấy từ các vị trí khác nhau từ đầm nuôi gia súc.

Không nên lấy mẫu từ những nơi không đại diện cho phần chính của nội dung. Tránh các đầm phá hẹp, các điểm chết trong hố và bể chứa và các khu vực chịu tải nặng hơn bình thường.

Đối với hầu hết các phân tích được thực hiện đối với chất thải chăn nuôi, lấy mẫu khoảng 1 pint (500 ml). Sử dụng chai miệng rộng có đường kính miệng ít nhất là 1,4 inch (35 mm).

2.  Đậy chặt vật chứa mẫu ngay sau khi lấy.

Chai có thể bằng thủy tinh hoặc nhựa. Nhựa được ưa chuộng hơn vì nó ít có khả năng bị hỏng. Nếu sử dụng chất bảo quản, hãy thêm chúng vào chai trước khi lấy mẫu.

Mỗi mẫu phải được dán nhãn hoặc gắn thẻ để nhận dạng. Bao gồm ngày, giờ thu thập, tên người thu gom và địa điểm. Ngoài ra, các thông tin khác có thể cần cho mối tương quan sau này bao gồm điều kiện thời tiết, mực nước, tốc độ dòng chảy và tải lượng chất thải. Các điểm lấy mẫu cần được cố định bằng bản đồ mô tả chi tiết, cọc hoặc điểm đánh dấu.

Vì những thay đổi sinh học hoặc hóa học có thể xảy ra trong lần lấy mẫu sau, nên một số phép phân tích phải được thực hiện tại thời điểm lấy mẫu. Chúng bao gồm nhiệt độ, độ pH và các bài kiểm tra oxy, carbon dioxide và hydrogen sulfide. Nên nhờ sự giúp đỡ từ một người có kinh nghiệm trong việc lấy mẫu như vậy.

3.  Bảo quản mẫu

Nhiều phương pháp bảo quản và ứng dụng của chúng đối với các mẫu chất thải được giải thích trong Bảng 1. Phương pháp bảo quản thực tế và đáng tin cậy nhất trong lĩnh vực này là làm lạnh. Thiết bị thường có sẵn và nó không ảnh hưởng đến phân tích. Đặt mẫu trong nước đá và giữ chúng ở đó cho đến khi chúng được gửi đến phòng thí nghiệm sẽ bảo quản chúng đủ tốt cho hầu hết các thử nghiệm.

Việc bảo quản đúng cách chỉ có thể làm chậm các biến đổi hóa học và sinh học trong mẫu. Bảo quản hoàn toàn là không thể trong hầu hết các trường hợp. Các thay đổi diễn ra nhanh chóng khi chất thải đã được thu gom.

Hành động sinh học liên quan đến chu trình nitơ và phốt pho là những thay đổi đáng chú ý nhất trong các mẫu chất thải.

Nitơ hữu cơ được giải phóng dưới dạng nitơ amoniac khi vi khuẩn phân hủy chất hữu cơ. Amoniac bị mất dưới dạng khí hoặc chuyển hóa thành nitrit, được vi khuẩn oxy hóa nhanh chóng thành nitrat. Nitrat có thể được khử trở lại thành amoniac bằng cách khử vi khuẩn. Chu kỳ này tiếp tục trừ khi bị chậm lại bởi một chất ức chế vi khuẩn.

Cân bằng nitơ có thể được kiểm tra trong tối đa bảy ngày bằng cách thêm axit sulfuric và làm lạnh mẫu.

Khi xác định hàm lượng photpho, không cần bảo quản nếu muốn xác định tổng lượng photpho. Tuy nhiên, nếu cần xác định orthophosphat (PO4), thì mẫu phải được bảo quản bằng cách thêm 40 miligam thủy ngân clorua (HgCl2) mỗi lít (khoảng 1,05 quarts). Phốt pho hữu cơ được chuyển thành orthophosphat bằng cách phân hủy của vi khuẩn.

Mẫu chất thải phải được làm lạnh ngay lập tức đến 40 độ F (khoảng 4 độ C). Việc làm lạnh này sẽ duy trì nhu cầu oxy sinh hóa.

Một số ion nhất định có thể thay đổi về mặt hóa học trong mẫu chất thải. Các ion kim loại có thể bị kết tủa dưới dạng muối không hòa tan hoặc bị hấp thụ trên thành bình thu gom, trong khi các ion khác có thể thay đổi dạng. Việc bảo quản được thực hiện bằng cách làm lạnh hoặc thêm axit nitric.

Các khí hòa tan (oxy, carbon dioxide, hydrogen sulfide), pH và nhiệt độ có thể thay đổi trong vòng vài phút sau khi thu thập. Không có phương pháp thực tế nào để bảo quản chúng. Phân tích chúng nên được thực hiện tại địa điểm thu thập.

4.  Tóm tắt

Tham khảo ý kiến ​​phòng thí nghiệm trước khi thu thập và gửi mẫu để phân tích.

Biết những phân tích cụ thể nào sẽ được thực hiện trên mẫu.

Thu thập các mẫu đại diện.

Tránh làm ô nhiễm các mẫu khi chúng được thu thập.

Đặt mẫu ngay lập tức trên đá, hoặc sử dụng chất bảo quản thích hợp.

Làm lạnh là phương pháp bảo quản duy nhất được sử dụng trên các mẫu được lấy để phân tích sinh học.

Nếu có nghi ngờ về phương pháp bảo quản sẽ sử dụng, hãy bảo quản mẫu trên nước đá.

Ghi nhãn tất cả các mẫu ngay lập tức và ghi lại.

Liệt kê dữ liệu thích hợp trên nhãn hoặc thư kèm theo.

Giữ khoảng thời gian giữa thu thập và phân tích càng ngắn càng tốt.