Основные показатели анализа сточной воды

Показатели качества сточных вод

Для определения состава сточных вод проводят санитарно-химический анализ по показателям:

— запах, баллы, — органолептический показатель, характеризующий присутствие в воде пахнущих веществ. Запах определяют качественно при температуре 20 о С и описывают как гнилостный, рыбный, травянистый, землистый, затхлый;

— рН – водородный показатель (отрицательный логарифм концентрации водородных ионов);

— прозрачность, см, характеризует степень загрязненности сточной воды нерастворенными и коллоидными примесями;

— сухой остаток, мг/л (общая минерализация), характеризует концентрацию в сточных водах растворенных органических и минеральных примесей. Сухой остаток определяют путем выпаривания определенного объема профильтрованной пробы и последующего просушивания остатка при температуре 110 – 120 о С;

— плотный остаток, мг/л, — это суммарное содержание органических и минеральных веществ в нефильтрованной пробе сточных вод. Определяют показатель после выпаривания и высушивания при температуре 110 – 120 о С пробы сточной воды;

— прокаленный остаток (зольность), мг/л, характеризует содержание в воде минеральных веществ; его определяют путем прокаливания при температуре 800 о С сухого остатка. При прокаливании сгорают органические вещества и частично разлагаются карбонаты;

— взвешенные вещества, мг/л, — крупные частицы (диаметром более 10 -4 см), задерживаемые бумажными фильтрами. Они характеризуют загрязненность воды глиной, песком, различными силикатными породами;

— окисляемость мг О₂/л, — показатель, характеризующий суммарное содержание в воде окисляемых веществ, определяемых расходом окислителя – кислорода.

Остановимся подробнее на одном из важнейших показателей качества сточных вод – окисляемости. Под окисляемостью понимают общее содержание в воде восстановителей органической и неорганической природы. Это величина, характеризующая содержание в воде органических и минеральных веществ, окисляемых одним из сильных химических окислителей при определенных условиях. В городских сточных вод преобладают органические восстановители, поэтому всю величину окисляемости относят к органическим примесям воды. Окисляемость – групповой показатель. В зависимости от природы используемого окислителя различают химическую и биохимическую окисляемость. Результаты определения окисляемости независимо от вида окислителя выражают в мг/л О₂.

При определении химической окисляемости используют химический окислитель. Значение ХПК определяют при нагревании органических соединений с химически чистой концентрированной серной кислотой, к которой прибавляют йодат калия или соли хромовой кислоты, отдающие свой кислород на окисление. Химическая окисляемость может быть перманганатной (окислитель КМ n О₄), бихроматной (окислитель бихромат калия К₂ Cr ₂О₇) и йодатной (окислитель йодат калия К I О₃). Наиболее высокая степень окисления достигается методами бихроматной и йодатной обработки воды. Бихроматную и иодатную окисляемость иначе называют химической потребностью в кислороде (ХПК). При этом оценивается количество кислорода, необходимое для окисления примесей воды.

Определяя ХПК, можно достаточно полно оценить степень загрязнения воды органическими веществами. Однако экспериментальная ХПК часто меньше теоретической, вычисляемой по стехиометрическому уравнению окисления, поскольку ряд органических веществ (красители, СПАВ, сложные углеводороды и др.) окисляются не до конца или вовсе не окисляются. Перманганатная окисляемость является кислородным эквивалентом легкоокисляемых примесей. Данный показатель определяется быстро и легко с целью получения сравнительных данных.

Если при анализе в качестве окислителя используют перманганат калия (КМ n О₄), то определяют так называемую перманганатную окисляемость, выражая ее в условном пересчете на кислород – число миллиграммов кислорода, расходуемого на окисление примесей, содержащихся в 1 л воды. Наиболее полное окисление достигается бихроматом калия, поэтому бихроматную окисляемость называют химическим потреблением кислорода (ХПК).

Если окисление проводят с участием аэробных бактерий, то определяют биохимическую потребность в кислороде (БПК) – количество кислорода, потребляемого на биохимическое окисление загрязняющих веществ в процессе жизнедеятельности аэробных бактерий, выражаемую концентрацией О₂ в мг/л или г/м 3 . Этот показатель определяют при температуре 20 о С за 20 сут и обозначают БПК₂₀ (для многих видов сточных вод БПК₂₀ = БПК_полн), и за 5 сут – БПК₅.

Биохимической потребностью в кислороде (БПК) называют количество кислорода, необходимое для окисления органических веществ аэробными микроорганизмами в процессе их жизнедеятельности. Обычно определяют биохимическую потребность в кислороде за 5 и 20 суток, обозначая ее соответственно БПК₅ и БПК₂₀. БПК не характеризует общее количество органических веществ в сточных водах, т.к. она не учитываеторганические вещества, идущие на прирост бактерий, а также стойкие органические вещества, не затрагиваемые биохимическим процессом. Величина БПК замечательная тем, что она практически точно совпадает с истинным расходом кислорода на процесс очистки в действующих сооружениях.

Биологическое потребление кислорода – показатель загрязнения воды, характеризующий способность бактерий переваривать органические вещества: БПК₅ определяет количество кислорода, которое за установленное время (5 сут) при температуре 25 о С пошло на окисление предварительно засеянного образца. Время 5 суток достаточно для биологического окисления фракции углеродсодержащих органических веществ, находящихся в городских сточных водах. Обычно за это время происходит окисление органического или аммонийного азота. Полная аэробная очистка требует 20 сут (БПК₂₀) – время, необходимое для окисления сложных азотсодержащих биоразлагаемых соединений, таких как протеины и белки.

Биохимическое окисление различных веществ происходит с различной скоростью. К легкоокисляющимся («биологически мягким») веществам относят формальдегид, низшие алифатические спирты, фенол, фурфурол и др. Среднее положение занимают крезолы, нафтолы, ксиленолы, резорцин, анионоактивные ПАВ и др. Медленно разрушаются «биологически жесткие» вещества, такие как гидрохинон, сульфонол, неионогенные ПАВ и др.

Полным биохимическим потреблением кислорода (БПК_п) считается количество кислорода, требуемое для окисления органических примесей до начала процессов нитрификации. Количество кислорода, расходуемое для окисления аммонийного азота до нитритов и нитратов, при определении БПК не учитывается. Для бытовых сточных вод (без существенной примеси производственных) определяют БПК₂₀, считая, что эта величина близка к БПК_п.

Важным показателем, характеризующим способность загрязнений сточных вод к биохимическому окислению, является отношение БПК_полн/ХПК. Чем выше это отношение, тем большая часть органических примесей сточной воды может быть изъята в процессе биологической очистки. Считается, что применение биологических методов целесообразно при БПК_полн/ХПК0,5. У городских сточных вод БПК₂₀ составляет примерно 86% ХПК, у производственных сточных вод – 25 – 80% ХПК.

В бытовых и близких к ним по составу промышленных сточных водах за первые сутки потребляется около 21% кислорода, за 5 сут – около 87,5%, за 20 сут – 100% кислорода, необходимого для окисления. Для бытовых сточных вод БПК₂₀ составляет 86% ХПК, но многие промышленные сточные воды имеют ХПК выше БПК₂₀ на 50% и более.

Отношение величин БПК_полн и ХПК характеризует способность примесей сточных вод к биохимическому окислению. Для сточных вод, прошедших биологическую очистку, соотношение величин БПК_полн и ХПК существенно уменьшается, что свидетельствует об удалении биологически окисляемых веществ.

Количество растворенного в воде кислорода имеет важное значение для оценки санитарного состояния водоема; при наличии в сточных водах загрязняющих веществ количество растворенного кислорода уменьшается, так как он расходуется на окисление этих веществ.

К показателям качества сточных вод относятся также:

— азот (общий – N , аммонийный – N Н₄ + , нитритный – N О₂ — , нитратный – N О₃ — );

— растворенный кислород. Количество растворенного в воде кислорода имеет важное значение для оценки санитарного состояния водоема; при наличии в сточных водах загрязняющих веществ количество растворенного кислорода уменьшается, так как он расходуется на окисление этих веществ.

Микробное число – число бактерий в единице объема – санитарно-бактериологический показатель, характеризующий общую обсемененность сточных вод микроорганизмами.

При наличии в сточных водах характерных для данного предприятия или города ингредиентов проводят анализ для определения содержания этих веществ.

Как правило, в крупных и средних городах страны производственные и хозяйственно-бытовые сточные воды сбрасываются в городскую водоотводящую сеть для дальнейшей совместной очистки на очистных сооружениях города (биологическая очистка). В связи с этим для осуществления устойчивой работы очистных сооружений города к предприятиям-водопользователям предъявляются требования по качеству сбрасываемых сточных вод.

источник

Состав сточных вод и их свойства оценивают по результатам санитарно-химического анализа, включающего наряду со стандартными химическими тестами ряд физических, физико-химических и санитарно-бактериологических определений.

Сложность состава сточных вод и невозможность определения каждого из загрязняющих веществ приводят к необходимости выбора таких показателей, которые характеризовали бы определенные свойства воды без идентификации отдельных веществ.

Полный санитарно-химический анализ предполагает определение следующих показателей: температура, окраска, запах, прозрачность, величина pH, сухой остаток, плотный остаток и потери при прокаливании (п.п.п.), взвешенные вещества, оседающие вещества по объему и по массе, перманганатная окисляемость, химическая потребность в кислороде (ХПК), биохимическая потребность в кислороде (БПК), азот (общий, аммонийный, нитритный, нитратный), фосфаты, хлориды, сульфаты, тяжелые металлы и другие токсичные элементы, поверхностно-активные вещества (ПАВ), нефтепродукты, растворенный кислород, микробное число, бактерии группы кишечной палочки (БГКП), яйца гельминтов. В число обязательных тестов полного санитарно-химического анализа на городских очистных станциях может быть включено определение специфических примесей, поступающих в водоотводящую сеть населенных пунктов от промышленных предприятий.

Температура — один из важных технологических показателей. Функцией температуры является вязкость жидкости и, следовательно, сила сопротивления оседающим частицам. Важнейшее значение имеет температура для биологических процессов очистки, так как от нее зависят скорости биохимических реакций и растворимость кислорода в воде.

Окраска — один из органолептических показателей качества сточных вод. Хозяйственно-фекальные сточные воды обычно слабо окрашены и имеют желтовато-буроватые или серые оттенки. Наличие интенсивной окраски различных оттенков — свидетельство присутствия производственных сточных вод. Для окрашенных сточных вод определяют интенсивность окраски по разведению до бесцветной, например 1 :400; 1 : 250 и т.д.

Запах — органолептический показатель, характеризующий наличие в воде пахнущих летучих веществ. Обычно запах определяют качественно при температуре пробы 20 °С и описывают как фекальный, гнилостный, керосиновый, фенольный и т.д. При неясно выраженном запахе определение повторяют, подогревая пробу до 65 °С. Иногда необходимо знать пороговое число — наименьшее разбавление, при котором запах исчезает.

Концентрация ионов водорода выражается величиной pH. Этот показатель чрезвычайно важен для биохимических процессов, скорость которых может существенно снижаться при резком изменении реакции среды. Установлено, что сточные воды, подаваемые на сооружения биологической очистки, должны иметь значение pH в пределах 6,5—8,5. Производственные сточные воды (кислые или щелочные) должны быть нейтрализованы перед сбросом в водоотводящую сеть, чтобы предотвратить ее разрушение. Городские сточные воды обычно имеют слабощелочную реакцию среды (pH = 7,2—7,8).

Прозрачность характеризует общую загрязненность сточной воды нерастворенными и коллоидными примесями, не идентифицируя вид загрязнений. Прозрачность городских сточных вод обычно составляет 1—3 см, а после очистки увеличивается до 15—30 см.

Сухой остаток характеризует общую загрязненность сточных вод органическими и минеральными примесями в различных агрегативных состояниях (в мг/л). Определяется этот показатель после выпаривания и дальнейшего высушивания при t — 105 °С пробы сточной воды. После прокаливания (при t = 600 °С) определяется зольность сухого остатка. По этим двум показателям можно судить о соотношении органической и минеральной частей загрязнений в сухом остатке.

Плотный остаток — это суммарное количество органических и минеральных веществ в профильтрованной пробе сточных вод (мг/л). Определяется при таких же условиях, что и сухой остаток. После прокаливания плотного остатка при Г = 600 °С можно ориентировочно оценить соотношение органической и минеральной частей растворимых загрязнений сточных вод. При сравнении прокаленных сухого и плотного остатков городских сточных вод определено, что большая часть органических загрязнений находится в нерастворенном состоянии. При этом минеральные примеси в большей степени находятся в растворенном виде.

Взвешенные вещества — показатель, характеризующий количество примесей, которое задерживается на бумажном фильтре при фильтровании пробы. Это один из важнейших технологиче-

ских показателей качества воды, позволяющий оценить количество осадков, образующихся в процессе очистки сточных вод. Кроме того, этот показатель используется в качестве расчетного параметра при проектировании первичных отстойников. Количество взвешенных веществ — один из основных нормативов при расчете необходимой степени очистки сточных вод. Потери при прокаливании взвешенных веществ определяются так же, как для сухого и плотного остатков, но выражаются обычно не в мг/л, а в виде процентного отношения минеральной части взвешенных веществ к их общему количеству по сухому веществу. Этот показатель называется зольностью. Концентрация взвешенных веществ в городских сточных водах обычно составляет 100—500 мг/л.

Оседающие вещества — часть взвешенных веществ, оседающих на дно отстойного цилиндра за 2 ч отстаивания в покое. Этот показатель характеризует способность взвешенных частиц к оседанию, позволяет оценить максимальный эффект отстаивания и максимально возможный объем осадка, который может быть получен в условиях покоя. В городских сточных водах оседающие вещества в среднем составляют 50—75% общей концентрации взвешенных веществ.

Под окисляемостью понимают общее содержание в воде восстановителей органической и неорганической природы. В городских сточных водах подавляющую часть восстановителей составляют органические вещества, поэтому считается, что величина окисляемости полностью относится к органическим примесям. В зависимости от природы используемого окислителя различают химическую окисляемость, если при определении используют химический окислитель, и биохимическую, когда роль окислительного агента выполняют аэробные бактерии; этот показатель — биохимическая потребность в кислороде (ВПК). В свою очередь, химическая окисляемость может быть перманганатной (окислитель КМп0₄), бихроматной (окислитель К₂Сг₂₇) и иодатной (окислитель КЮ₃). Результаты определения окисляемости независимо от вида окислителя выражают в мг/л 0₂. Бихроматную и иодатную окисляемость называют химической потребностью в кислороде, или ХПК.

Перманганатная окисляемость — кислородный эквивалент лег-коокисляемых примесей. Основная ценность этого показателя — быстрота и простота определения. Перманганатная окисляемость используется с целью получения сравнительных данных. Тем не менее есть такие вещества, которые не окисляются КМп0₄. Только после определения ХПК можно достаточно полно оценить степень загрязненности воды органическими веществами.

БПК — кислородный эквивалент степени загрязненности сточных вод биохимически окисляемыми органическими веществами. БПК определяет количество кислорода, необходимое для жизнедеятельности микроорганизмов, участвующих в окислении органических соединений. БПК характеризует биохимически окисляемую часть органических загрязнений сточной воды, находящихся в первую очередь в растворенном и коллоидном состояниях, а также в виде взвеси.

Азот находится в сточных водах в виде органических и неорганических соединений. В городских сточных водах основную часть органических азотистых соединений составляют вещества белковой природы — фекалии, пищевые отходы. Неорганические соединения азота представлены восстановленными — и ТЧН₃ и окисленными формами N0^ и N0^. Аммонийный азот в большом количестве образуется при гидролизе мочевины — продукта жизнедеятельности человека. Кроме того, процесс аммонификации белковых соединений также приводит к образованию соединений аммония.

Источником соединений фосфора в сточных водах являются физиологические выделения людей, отходы хозяйственной деятельности человека и некоторые виды производственных сточных вод.

Концентрации азота и фосфора в сточных водах — важнейшие показатели санитарно-химического анализа, имеющие значение для биологической очистки. Азот и фосфор — необходимые компоненты состава бактериальных клеток. Их называют биогенными элементами. При отсутствии азота и фосфора процесс биологической очистки невозможен.

Хлориды и сульфаты — показатели, концентрация которых влияет на общее солесодержание.

В группу тяжелых металлов и других токсичных элементов входит большое число элементов, которое по мере накопления знаний о процессах очистки все более возрастает. К токсичным тяжелым металлам относят железо, никель, медь, свинец, цинк, кобальт, кадмий, хром, ртуть; к токсичным элементам, не являющимся тяжелыми металлами, — мышьяк, сурьму, бор, алюминий и т.д.

Источник тяжелых металлов — производственные сточные воды машиностроительных заводов, предприятий электронной, приборостроительной и других отраслей промышленности. В сточных водах тяжелые металлы содержатся в виде ионов и комплексов с неорганическими и органическими веществами.

Синтетические поверхностно-активные вещества (СПАВ) — органические соединения, состоящие из гидрофобной и гидрофильной частей, обусловливающих растворение этих веществ в маслах и в воде. Примерно 75% общего количества производимых СПАВ приходится на долю анионоактивных веществ, второе место по выпуску и использованию занимают неионогенные соединения. В городских сточных водах определяют СПАВ этих двух типов.

Нефтепродукты — неполярные и малополярные соединения, экстрагируемые гексаном. Концентрация нефтепродуктов в водоемах строго нормируется; и поскольку на городских очистных сооружениях степень их задержания не превышает 85%, в поступающей на станцию сточной воде также ограничивается содержание нефтепродуктов.

Растворенный кислород в поступающих на очистные сооружения сточных водах отсутствует. В аэробных процессах концентрация кислорода должна быть не менее 2 мг/л.

Санитарно-бактериологические показатели включают определение общего числа аэробных сапрофитов (микробное число), бактерий группы кишечной палочки и анализ на яйца гельминтов.

Микробное число оценивает общую обсемененность сточных вод микроорганизмами и косвенно характеризует степень загрязненности воды органическими веществами — источниками питания аэробных сапрофитов. Этот показатель для городских сточных вод колеблется в пределах 10 6 —10 8 .

Концентрация загрязнений в сточной воде (мг/л или г/м 3 ) рассчитывается по формуле

В_еп — концентрация какого-либо из загрязнителей в сточной воде поступающей на очистку; а — величина загрязнений, г/сут, на одного человека; q — норма водоотведения, л/чел, в сутки.

Величина загрязнений в сточной воде на одного человека приведена в табл. 8.1

Количество загрязняющих веществ на одного жителя

Количество загрязняющих веществ на одного жителя, г/сут

БПК_полн неосвещенной жидкости

БПК_полн осветленной жидкости

В том числе моющих веществ

Поверхностно-активные вещества (ПАВ)

Примечания: 1. Количество загрязняющих веществ от населения, проживающего в неканализованных районах, надлежит учитывать в размере 33%.

2. При сбросе бытовых сточных вод промышленных предприятий в канализацию населенного пункта количество загрязняющих веществ от эксплуатационного персонала дополнительно не учитывается.

источник

Для того чтобы оценить сточные воды бытовой канализации обычно производят санитарно-химические анализы полного типа. Иногда можно ограничиться и санитарно-химическим анализом сокращенного типа.

Полный химический анализ сточных вод — это определение следующего:

* Окраса.
* Запаха.
* Температуры.
* Прозрачности.
* Определение значения рН.
* Наличия сухого остатка.
* Наличия плотного остатка.
* Объема взвешенных веществ.
* Объема и веса осадка.
* БПК (биологической потребности в кислороде).
* ХПК (химической потребности в кислороде).
* Процента содержания аммонийного, общего и нитритного азота, хлоридов, сульфатов, фосфатов.
* Процента содержания концентрации токсичных веществ, СПАВ, биологических загрязнений и растворенного кислорода[3].

Температура — один из важных технологических показателей, функцией температуры является вязкость жидкости и, следовательно, сила сопротивления оседающим частицам. Поэтому температура — один из определяющих факторов процесса седиментации. Важнейшее значение имеет температура для биологических процессов очистки, так как от нее зависят скорости биохимических реакций и растворимость кислорода в воде. Запах органолептический показатель, характеризующий наличие в воде пахнущих летучих веществ. Обычно запах определяют качественно при температуре пробы 20°С и описывают как фекальный, гнилостный, керосиновый, фенольный и т.д. При неясно выраженном запахе определение повторяют, подогревая пробу до 65°С. Иногда необходимо знать пороговое число — наименьшее разбавление, при котором запах исчезает. Окраска один из органолептических показателей качества сточных вод. Хозяйственно-фекальные сточные воды обычно слабо окрашены и имеют желтовато-буроватые или серые оттенки. Наличие интенсивной окраски различных оттенков — свидетельство присутствия производственных сточных вод. Для окрашенных сточных вод определяют интенсивность окраски по разведению до бесцветной, например 1:400; 1:250 и т.д.

Прозрачность характеризует общую загрязненность сточной воды нерастворенными и коллоидными примесями, не идентифицируя вид загрязнений. Прозрачность городских сточных вод обычно составляет 1-3 см, а после очистки увеличивается до 15 см. Концентрация ионов водорода выражается величиной рН. Этот показатель чрезвычайно важен для биохимических процессов, скорость которых может существенно снижаться при резком изменении реакции среды. Установлено, что сточные воды, подаваемые на сооружения биологической очистки, должны иметь значение рН в пределах 6,5-8. Производственные сточные воды (кислые или щелочные) должны быть нейтрализованы перед сбросом в водоотводящую сеть, чтобы предотвратить ее разрушение. Городские сточные воды обычно имеют слабощелочную реакцию среды (рН = 7,2-7,8).

Плотный остаток — это суммарное количество органических и минеральных веществ в профильтрованной пробе сточных вод (в мг/л). Определяется при таких же условиях, что и сухой остаток. После прокаливания плотного остатка при t = 600°С можно ориентировочно оценить соотношение органической и минеральной частей растворимых загрязнений сточных вод. При сравнении прокаленных сухого и плотного остатков городских сточных вод определено, что большая часть органических загрязнений находится в нерастворенном состоянии. При этом минеральные примеси в большей степени находятся в растворенном виде.

Сухой остаток характеризует общую загрязненность сточных вод органическими и минеральными примесями в различных агрегативных состояниях (в мг/л). Определяется этот показатель после выпаривания и дальнейшего высушивания при t = 105 °С пробы сточной воды. После прокаливания (при t = 600°C) определяется зольность сухого остатка. По этим двум показателям можно судить о соотношении органической и минеральной частей загрязнений в сухом остатке.

Оседающие вещества — часть взвешенных веществ, оседающих на дно отстойного цилиндра за 2 ч отстаивания в покое. Этот показатель характеризует способность взвешенных частиц к оседанию, позволяет оценить максимальный эффект отстаивания и максимально возможный объем осадка, который может быть получен в условиях покоя. В городских сточных водах оседающие вещества в среднем составляют 50-75% общей концентрации взвешенных веществ. Взвешенные вещества показатель, характеризующий количество примесей, которое задерживается на бумажном фильтре при фильтровании пробы. Это один из важнейших технологических показателей качества воды, позволяющий оценить количество осадков, образующихся в процессе очистки сточных вод. Кроме того, этот показатель используется в качестве расчетного параметра при проектировании первичных отстойников.

Количество взвешенных веществ один из основных нормативов при расчете необходимой степени очистки сточных вод. Потери при прокаливании взвешенных веществ определяются так же, как для сухого и плотного остатков, но выражаются обычно не в мг/л, а в виде процентного отношения минеральной части взвешенных веществ к их общему количеству по сухому веществу. Этот показатель называется зольностью. Концентрация взвешенных веществ в городских сточных водах обычно составляет 100-500 мг/л. Перманганатная окисляемость кислородный эквивалент легко-окисляемых примесей. Основная ценность этого показателя быстрота и простота определения. Перманганатная окисляемость используется с целью получения сравнительных данных. Тем не менее, есть такие вещества, которые не окисляются. Определяя ХПК, можно достаточно полно оценить степень загрязненности воды органическими веществами.

Под окисляемостью понимают общее содержание в воде восстановителей органической и неорганической природы. В городских сточных водах подавляющую часть восстановителей составляют органические вещества, поэтому считается, что величина окисляемости полностью относится к органическим примесям. Окисляемость групповой показатель. В зависимости от природы используемого окислителя различают химическую окисляемость, если при определении используют химический окислитель, и биохимическую, когда роль окислительного агента выполняют аэробные бактерии этот показатель биохимическая потребность в кислороде — БПК. БПК — кислородный эквивалент степени загрязненности сточных вод биохимически окисляемыми органическими веществами. БПК определяет количество кислорода, необходимое для жизнедеятельности микроорганизмов, участвующих в окислении органических соединений. БПК характеризует биохимически окисляемую часть органических загрязнений сточной воды, находящихся в первую очередь в растворенном и коллоидном состояниях, а также в виде взвеси.

В городских сточных водах до их очистки азот в окисленных формах (в виде нитритов и нитратов), как правило, отсутствует. Нитриты и нитраты восстанавливаются группой денитрифицирующих бактерий до молекулярного азота. Окисленные формы азота могут появиться в сточной воде лишь после биологической очистки. Азот находится в сточных водах в виде органических и неорганических соединений. В городских сточных водах основную часть органических азотистых соединений составляют вещества белковой природы фекалии, пищевые отходы. Аммонийный азот в большом количестве образуется при гидролизе мочевины продукта жизнедеятельности человека. Кроме того, процесс аммонификации белковых соединений также приводит к образованию соединений аммония.

Хлориды и сульфаты показатели, концентрация которых влияет на общее солесодержание. Источником соединений фосфора в сточных водах являются физиологические выделения людей, отходы хозяйственной деятельности человека и некоторые виды производственных сточных вод. Концентрации азота и фосфора в сточных водах важнейшие показатели санитарно-химического анализа, имеющие значение для биологической очистки. Азот и фосфор, необходимые компоненты состава бактериальных клеток. Их называют биогенными элементами. При отсутствии азота и фосфора процесс биологической очистки невозможен.

Источник тяжелых металлов производственные сточные воды машиностроительных заводов, предприятий электронной, приборостроительной и других отраслей промышленности. В сточных водах тяжелые металлы содержатся в виде ионов и комплексов с неорганическими и органическими веществами.

В группу тяжелых металлов и других токсичных элементов входит большое число элементов, которое по мере накопления знаний о процессах очистки все более возрастает. К токсичным тяжелым металлам относят железо, никель, медь, свинец, цинк, кобальт, кадмий, хром, ртуть; токсичным элементам, не являющимся тяжелыми металлами, мышьяк, сурьма, бор, алюминий и т.д.

Нефтепродукты неполярные и малополярные соединения, экстрагируемые гексаном. Концентрация нефтепродуктов в водоемах строго нормируется, и поскольку на городских очистных сооружениях степень их задержания не превышает 85%, в поступающей на станцию сточной воде также ограничивается содержание нефтепродуктов.

Синтетические поверхностно-активные вещества (СПАВ) органические соединения, состоящие из гидрофобной и гидрофильной частей, обусловливающих растворение этих веществ в маслах и в воде. Примерно 75% общего количества производимых СПАВ приходится на долю анионо-активных веществ, второе место по выпуску и использованию занимают неионогенные соединения. В городских сточных водах определяют, СПАВ этих двух типов. Санитарно-бактериологические показатели включают: определение, общего числа аэробных сапрофитов (микробное число), бактерий группы кишечной палочки и анализ на яйца гельминтов. Растворенный кислород в поступающих на очистные сооружения сточных водах отсутствует. В аэробных процессах концентрация кислорода должна быть не менее 2 мг/л.

Микробное число оценивает общую обсемененность сточных вод микроорганизмами и косвенно характеризует степень загрязненности воды органическими веществами источниками питания аэробных сапрофитов. Этот показатель для городских сточных вод колеблется в пределах 106-108.

источник

При обустройстве автономной канализации загородного дома нужно принимать во внимание действующие санитарно-гигиенические стандарты. Проводится анализ сточных вод и в ряде других случаев – подробнее далее.

О круговороте воды в природе мы впервые слышим еще в школе. Поскольку человек активно участвует в большинстве технологических и биологических процессов, он вносит свой вклад в активное загрязнение среды. Самыми потенциально опасными являются сточные воды. Для определения их качества отбираются пробы, которые затем направляются в аккредитованные специализированные лаборатории.

Все организации, деятельность которых связана с анализом загрязненных стоков, должны отбирать пробы на анализ воды один раз в квартал. За превышение предельно допустимых норм загрязнения предусматриваются штрафы. Чаще всего экспертизу стоков заказывают лакокрасочные предприятия, полиграфические, химические, металлургические компании, автомойки и заправочные станции. Должны регулярно проводить соответствующие исследования и владельцы частных домов, поскольку загрязненные сточные воды наносят вред и им самим, и соседям.

Основные цели отбора проб и проведения анализа стоков:

оценка степени влияния объекта, предприятия на канализацию, водоемы;
оценка уровня эффективности работы очистных сооружений;
экспертиза стоков в государственных органах в рамках согласования проектов;
разработка норм предельно допустимого сброса для предприятий;
подбор оптимального септика.

Сточные воды – сложная неоднородная система, загрязненная разными веществами, представленными в ее составе в разных состояниях (коллоидном, растворенном и нерастворенном). Стоки содержат биологические, органические и неорганические примеси. Если говорить о самих сточных водах, то к ним относят все прошедшие определенную переработку и загрязненные массы.

Чтобы получить уверенность в безопасности стоков на загородном участке, нужно провести анализ их состава. Для этого проверяются химические и санитарно-биологические показатели. Анализ может быть полным и сокращенным – данное деление используется специализированными лабораториями, но является достаточно условным, поскольку ни одна проверка не дает исчерпывающие результаты. Полный химический анализ стоков предполагает изучение запаха, температуры, прозрачности и цвета воды, определение значения рН, сухих примесей, наличия плотного остатка, его веса и объема, количества взвешенных частиц, химической и биологической потребности в кислороде. Также обязательно рассчитывается процентное содержание СПАВов, токсичных веществ, биологических загрязнителей, растворенного кислорода, сульфатов, хлоридов, азотистых соединений. Сокращенный анализ позволяет получать сведения о кислотно-щелочном балансе, прозрачности, наличии взвешенных частиц, биологической потребности в кислороде и содержании растворенного кислорода.

Читайте также: Метод анализа бпк в воде

Канализационные стоки представляют собой жидкость, загрязненную в ходе промышленной и бытовой деятельности людей. Концентрация веществ будет разной для стоков жилых домов и жидкостей, отводимых от промышленных предприятий. Данный тип жидкости должен обязательно проходить специальные процедуры по водоочистке и сбрасываться обратно в реки, водоемы, грунтовые воды, пр. Стоки включают в себя минеральные, органические и биологические вещества. Визуально от чистой воды они отличаются мутностью, характерным цветом, резкому фекальному запаху.

При обустройстве автономной канализации загородного дома большинство людей отдает предпочтение выгребным ямам. Да, этот способ является самым доступным и простым, но он приводит к загрязнению подземных вод. Поэтому не используйте скважины с питьевой водой, расположенные поблизости от выгребной ямы – в них отмечается высокая концентрация загрязнений, включая инфекционные заболевания и глистные инвазии. В случае с септиком прогнозы куда более утешительные – в данном случае взвешенные вещества отстаиваются, выпадая в осадок, а в дренажный колодец уже сбрасываются очищенные стоки. Еще более современный и дорогостоящий вариант – станции биологической очистки. В них за счет деятельности аэробных микроорганизмов происходит очистка загрязненных сточных масс. Учтите, что станции биологической очистки являются достаточно прихотливыми в эксплуатации – они требуют поддержания постоянного температурного режима, обеспечения субстратом и наличия постоянной подачи воздуха. Если данные требования не выполнять, надеяться на то, что стоки будут очищаться в соответствие с действующими нормами, не стоит.

Промышленные стоки образуются на предприятиях, затем выводятся с их территорий через специальные коллекторы. Спектр загрязнителей зависит от деятельности организации – это могут быть органические и неорганические примеси, красители, сульфаты, фенолы, нефтепродукты, ПАВы, хлориды и тяжелые металлы. Анализ стоков позволяет определять специфику и спектр загрязнителей, которые скидываются в канализацию. При повторном анализе сооружений очистки ранее обнаруженных загрязнений быть не должно, или их показатель не должен превышать разрешенный минимум.

Рассмотрим все параметры, по которым производится анализ сточных вод:

Физические – это температура, прозрачность, цветность и запах. Информативность такого анализа невысокая.
Химические – а именно базовая кислотно-щелочная реакция, наличие сухого остатка, фосфора и азотистых соединений, сульфатов, хлоридов, синтетических поверхностно-активных веществ. Также обязательно определяется содержание свободного кислорода и степень окисляемости.

Оценка количественных и качественных показателей загрязненности воды нужна не только для составления эффективного плана очистных мероприятий, но и для повышения эффективности последних.

Лабораторный анализ сточных вод чаще всего заказывают:

полиграфические комбинаты;
предприятия лакокрасочной промышленности;
пищевое производство;
химическая отрасль;
металлургия;
автомойки, заправочные станции;
легкая промышленность.

Ответственность за загрязнение окружающей среды стоками устанавливает Кодекс РФ об административных нарушениях. В соответствие с положениями статьи 8.2 данного акта, организации и граждане, которые не соблюдают экологические, санитарно-эпидемиологические требования к накоплению, сбору, размещению, транспортировке и иным обращениям с производственными отходами, подвергаются соответствующему наказанию. Размеры штрафов:

1-2 тыс. рублей для частных лиц;
30-50 тыс. рублей для предпринимателей;
10-50 тыс. рублей для должностных лиц.

Лаборатории предоставляют услуги по оценке сточных вод по всем указанным выше параметрам. Стоимость проверки зависит от набора исследуемых показателей. Примерный прайс:

Минимальный анализ на 7 показателей – 15 тыс. рублей.
Типовая проверка на 15 показателей – 23 тыс. рублей.
Расширенный перечень на 33 показателя – 40 тыс. рублей.

Также возможна оценка качества сточных вод по индивидуальным наборам показателей. Стоимость такой проверки зависит от количества проб и перечня показателей. В цену услуги уже входит выезд специалиста на объект, отбор проб и их консервация, транспортировка, составление анализа и формирование отчета.

По заявке заказчика специалист лаборатории выезжает на объект и делает отбор проб на анализ с соблюдением требований к транспортировке и консервации. Экспертиза проводится в собственной лаборатории компании, по ее результатам составляется протокол. Рекомендации относительно проводимых очистных мероприятий, выбору септика делаются по желанию заказчика.

Для забора проб используется строго чистая тара из пластика либо стекла объемом от 1 л. Ее нужно тщательно промыть водопроводной водой для исключения вероятности попадания бактерий и других веществ, которые способны негативным образом повлиять на достоверность результатов анализов. Если будет делаться бактериологическая проверка, емкость нужно использовать стерильную, герметично закрывающуюся – ее можно приобрести в лаборатории, где вы планируете проводить проверку. Емкость заполняйте практически до самого верха, оставляйте маленький зазор между крышкой и уровнем воды. Доставить пробы желательно в течение двух часов, не на солнце.

Для выполнения самого простого анализа обычно достаточно двух дней, анализ промышленных стоков требует больше времени из-за специфики его содержания. Результаты проверки должны содержать следующие данные:

Запах воды.
Цветность в °С.
Прозрачность или мутность.
Кислотность.
Наличие осадка.
Содержание растворенного кислорода.

Уровень биологического загрязнения подсчитывается при определении степени концентрации кишечных бактерий. Также анализ может определять глисты, вирусы, грибы и некоторые бактерии.

Вы можете заказать проведение анализа бытовых или промышленных стоков уже сегодня. Для этого выберите лабораторию, отправьте заявку и согласуйте детали сотрудничества с менеджером.

источник

Температура. Кроме влияния на процессы осаждения температура является также важным технологическим параметром биологических процессов очистки, так как от нее зависят скорость биохимических реакций и растворимость в воде кислорода, необходимого для жизнедеятельности микроорганизмов.

Определяют температуру так же, как и в анализе природных вод. Как правило, температура сточных вод выше, чем природных.

Окраска. Бытовые сточные воды, как правило, окрашены слабо. Интенсивная окраска показывает наличие производственных сточных вод, особенно от предприятий легкой промышленности, где в большом количестве используются разнообразные красители. Окраска определяется в фильтрованных пробах в цилиндрах из бесцветного стекла и описывается на основе визуального наблюдения: розовая, слабо-желтая, буроватая и т.п. Интенсивность окраски характеризуют степенью разбавления исследуемой воды дистиллированной, при которой окраска исчезает. Результат записывают отношением, например 1:500 (те 1 — 1ч. исследуемой пробы, 500 — сумма 499 ч. разбавляющей воды и 1 ч. исследуемой).

Запах. Запах бытовых стоков довольно характерен и представляет собой смесь запахов фекалий и разложений органических веществ. Запах производственных стоков весьма разнообразен и зависит от вида производства. Для сточных вод описание запаха наиболее важно при появлении новых, ранее не встречавшихся оттенков, а также при резком возрастании интенсивности запаха, что свидетельствует о залповом сбросе концентрированных сточных вод отдельными производствами.

Запах определяется так же, как и при анализе природных вод. Сначала определяют характер запаха, затем по пятибалльной системе оценивают его интенсивность.

Прозрачность — показатель степени общей загрязненности воды. Прозрачность городских сточных вод обычно не превышает 3—5 см. Сточные воды после биологической очистки имеют прозрачность более 15 см. Прозрачность сточных вод определяется по шрифту.

Реакция среды. Сточные воды, сбрасываемые в систему водоотведения города, должны иметь значение рН в пределах 6,5—8,5. Требование обусловлено тем, что кислые и щелочные сточные воды разрушающе действуют на материал коллекторов и могут нарушать биохимические процессы очистки сточных вод.

Сухой и плотный остатки. В отличие от анализа природных вод сухой остаток сточных вод определяют из натуральной (нефильтрованной) пробы, поэтому он является показателем суммарного содержания загрязнений во всех агрегатных состояниях.

Плотный остаток определяется из фильтрованной пробы и показывает содержание веществ в коллоидном и истинно растворенном состоянии. В сточных водах, поступающих на сооружение биологической очистки, плотный остаток не должен превышать 10 г/л, так как жизнедеятельность микроорганизмов в более минерализованной среде нарушается. Определения проводят, как и в анализе природных вод.

Взвешенные вещества — одна из важнейших характеристик состава сточных вод. Этот показатель используется для расчета первичных отстойников и для определения количества образующихся осадков.

Концентрация взвешенных веществ в городских сточных водах составляет 100-500 мг/л. С достаточной степенью точности этот показатель может быть определен как разность сухого и плотного остатков.

Оседающие вещества — часть взвешенных веществ, которые оседают на дно отстойного цилиндра за 2 ч отстаивания в покое. Длительность отстаивания, равная 2 ч, определена на основании экспериментальных наблюдений, которые показали, что дальнейшее увеличение продолжительности процесса практически не изменяет результата, достигнутого за это время. В городских сточных водах оседающие вещества составляет 65—75% взвешенных веществ по массе.

В повседневной контрольной практике для определения оседающих веществ используют цилиндры Лисенко объемом 0,5 или 1 л. Нижняя часть цилиндра представляет собой пробирку с тонкой градуировкой до 0,1 мл. Количество оседающих веществ в городских сточных водах обычно не превышает 6—7 мл/л. После 2 ч отстаивания верхнюю часть отстоявшейся жидкости декантируют, а нижнюю с осевшими веществами переносят в стакан и определяют оседающие вещества по массе, так же как и взвешенные вещества. Таким образом, концентрацию оседающих веществ выражают по объему (мл/л) и по массе (мг/л).

Потери при прокаливании, зольность твердых примесей. Для многих технологических целей нужно знать содержание органической и минеральной частей твердой фазы воды. В этом случае высушенная твердая фаза любого определения (взвешенных веществ, оседающих веществ, сухого или плотного остатка) подвергается прокаливанию. Прокаливание проводят при температуре «красного» каления (500—600°С). Выгорают, т.е. улетучиваются в виде оксидов, углерод, водород, азот, сера и другие примеси. Остаток, называемый золой, после охлаждения взвешивают. Результаты выражают либо в абсолютных цифрах, либо в процентах. Потери при прокаливании — это абсолютное количество улетучившихся примесей; показатель выражается в мг/л. Зольность — отношение массы остатка после прокаливания к массе первоначально взятого твердого образца, выражается в процентах. Зольность взвеси городских сточных вод обычно находится в пределах 25—35%.

Химическая окисляемость определяет общее содержание в воде восстановителей — органических и неорганических, реагирующих с окислителями. В сточных водах преобладают органические восстановители, поэтому, как правило, всю величину окисляемости относят к органическим примесям воды.

Химическую окисляемость определяют с использованием в качестве окислителей бихромата калия К₂Сr₂O₇ (бихроматная окисляемость) или иодата калия КIO₃ (йодатная окисляемость). Бихроматную и йодатную окисляемость иначе называют химической потребностью в кислороде или ХПК. Это название точно отражает сущность определения окисляемости, так как оценивается количество кислорода, необходимое для окисления примесей воды, т.е. для перевода С в СO₂, Н в Н₂О, N в NH₃ и т.д.

Различают ХПК теоретическую, вычисляемую по стехиометрическому уравнению окисления (для чего должен быть известен химический состав примесей), и экспериментальную, определяемую с использованием бихромата или йодата калия.

Теоретическая или расчетная ХПК органического вещества C_xH_yO_zN подсчитывается следующим образом: составляется уравнение окисления и затем рассчитывается количество кислорода, требуемое для окисления 1 мг вещества (мг O₂/мг):

ХПК = (x+y/4 — z/2 — 3/4)32 / 12x + 1y + 16z + 14

Экспериментальная ХПК часто меньше теоретической, поскольку ряд органических веществ (красители, СПАВ, сложные углеводороды и др.) либо вовсе не окисляются бихроматом и йодатом в условиях определения, либо окисляются не до конца. Например, расчетная ХПК толуола С₆Н₅СН₃ (мг О₂/мг):

ХПК_С6Н5СН3 = (9 · 32) / (12 · 7 + 1 · 8) = 3,14

Экспериментальная ХПК толуола составляет 1,86 мг O₂/мг. Расхождение объясняется тем, что в условиях определения бензольное кольцо не разрушается до конца.

Биохимическая окисляемость определяет содержание в воде органических примесей, которые могут быть окислены биохимическим путем. Окисление осуществляют аэробные гетеротрофные бактерии. По аналогии с ХПК окисляемость с использованием окислительной способности бактерий называют биохимической потребностью в кислороде, или БПК.

Значительное число бактерий — облигатных аэробов и факультативных анаэробов — способно существовать за счет использования загрязнений (примесей) воды в качестве источника питания. При этом часть использованных органических веществ расходуется на энергетические нужды, а другая часть — на синтез тела клетки. Часть вещества, расходуемая на энергетические потребности, окисляется клеткой до конца, т.е. до СO₂, Н₂O, NH₃. Продукты окисления — метаболиты — выводятся из клетки во внешнюю среду. Реакции синтеза клеточного вещества идут также с участием кислорода. Количество кислорода, требуемого микроорганизмам на весь цикл реакции синтеза и получения энергии, и есть БПК.

В результате жизнедеятельности бактерий сточная вода очищается от исходных органических примесей, однако в ней остаются некоторые органические вещества, малодоступные или совсем недоступные бактериям для усвоения, и, кроме того, вода получает новые загрязнения — органические и неорганические — метаболиты.

Существует несколько способов аналитического измерения БПК — метод разведения, нитратный, хлораторный, распирометрический и др. На практике чаще всего применяют метод разведения. 1 часть сточной воды смешивают с n частями разбавляющей воды, смесь до предела насыщают растворенным кислородом путем продувки или встряхивания, разливают в инкубационные склянки и тщательно их герметизируют. Склянки оставляют в термостате при температуре 20°С на 5 сут или более. В склянке развивается сообщество микроорганизмов; величина уменьшения кислорода в склянке, умноженная на степень разведения, дает численную величину БПК.

Максимально возможное растворение кислорода в воде определяется в основном температурой. При температуре 20°С в дистиллированной воде растворяется 9,17 мг О₂/л. Присутствие относительно небольшого количества различных примесей в инкубируемой смеси практически не снижает этого предела.

Определение БПК считают правильным, если к концу периода инкубации в склянке остается от 3 до 5 мг О₂/л. Если к концу инкубации поглощено меньше 4 мг/л кислорода, то в последующих определениях разбавление уменьшают, если больше 6 мг/л, — увеличивают. Когда ожидаемая БПК приблизительно известна, степень разбавления нетрудно установить примерным расчетом. Можно принять, что в среднем потребление кислорода должно составлять 5 мг/л. Делением ожидаемой БПК на 5 получают необходимую степень разбавления исследуемой пробы. Для очень чистой воды с БПК менее 5 мг/л разбавление не требуется. Величина БПК указывается с индексом внизу, который означает длительность инкубации. Например, БПК₅ — количество кислорода, потребленное за 5 сут инкубации; БПК_t — то же, за t сут. Иногда указывается степень разбавления (что очень полезно для контроля правильности ее подбора) в виде отношения 1:(n+1). Например, запись БПК₅(1:100) означает, что определена пятисуточная БПК при разведении одной части сточной воды 99 частями разбавляющей воды.

Разбавляющую воду готовят на основе дистиллированной воды, в которую добавляют фосфорные и аммонийные соли, хлорное железо, хлористый кальций и сернокислый магний. В сумме все соли составляют устойчивую буферную систему, которая позволяет поддерживать постоянное значение рН в течение любого периода инкубации, не изменяющееся от выделения в раствор СО₂. Фосфорные и аммонийные соли, кроме того что они создают буферную среду, необходимы и в качестве элементов питания, если анализируются производственные стоки или природные воды, в которых эти элементы отсутствуют.

Существенный элемент разбавляющей воды — так называемая бактериальная затравка. Бактериальная затравка — это жидкость, содержащая культуру или смесь культур бактерий, способных разлагать органические вещества исследуемой воды. Когда анализируют городские сточные воды, внесения бактериальной затравки не требуется, поскольку в этих водах всегда содержится большое число сапрофитов, способных развиваться за счет примесей. При исследовании же растворов чистых химических веществ, производственных сточных вод или же природных и глубоко очищенных сточных вод искусственное заражение требуется. Обычно в качестве заражающей воды используют более или менее очищенную бытовую сточную воду из расчета 0,5 — 1 мг на 1 л разбавляющей воды. Расход кислорода на окисление внесенных с затравкой дополнительных загрязнений вычитается из общего расхода кислорода и в величину БПК исследуемой воды, таким образом, не входит.

Еще одним элементом разбавляющей воды является ингибитор процесса нитрификации. Расход кислорода на нитрификацию (т.е. на окисление азота аммиака) в величину БПК не включается. Однако при анализе слабозагрязненных сточных вод, когда концентрация С-содержащих веществ мала, к концу 5-суточного периода инкубации пробы эти вещества оказываются полностью израсходованными и в склянке усиленно развиваются процессы N-окисления, осуществляемые автотрофной микрофлорой. Расход кислорода на N-окисление достаточно велик и при малом расходе кислорода на С-окисление вследствие малой концентрации С-содержащих веществ ошибка за счет нитрификации может оказаться существенной.

Чтобы избежать этой ошибки, в инкубационную склянку вводят такие вещества, которые, не препятствуя развитию С-окисляющей микрофлоры, ингибируют развитие N-окисляющей микрофлоры (Nitrosomonas, Nitrobacter). В качестве ингибиторов используют метиленовую синюю, тиомочевину и другие вещества. Однако известно, что нет такого ингибитора N-окисления, который не оказывал бы одновременно угнетающего действия и на С-окислителей. Следствием этого являются заниженные результаты БПК пробы, поскольку в склянках слабо развиваются бактерии, ведущие С-окисление. В связи с этим нередко пользуются проведением эксперимента без введения ингибитора, изучают динамику изменения БПК по времени и рассчитывают требуемую величину с использо-ванием графика.

1 — БПК_полн; 2 — потребление кислорода на N-окисление; 3 — то же, на С-окисление

Этот график позволяет определить величину БПК_полн, т.е. суммарное потребление кислорода бактериями на получение энергии и синтез клеточного вещества.

Величина БПК_полн замечательна тем, что она практически точно совпадает с истинным расходом кислорода на процесс очистки в действующих сооружениях. В склянках процесс длится несколько суток, в сооружениях — несколько часов, что объясняется различной концентрацией микроорганизмов в этих системах, В склянках она составляет микроколичества, а в сооружениях — макроколичества. Разница в концентрациях бывает в несколько миллионов раз.

Таким образом, величина БПК_полн — важнейшая технологическая характеристика процесса биологической очистки воды в любых биоокислителях.

Экспериментально БПК_полн определяют по появлению следов нитритов или нитратов. Для получения БПК_полн требуется длительный период инкубации, продолжительность которого зависит от характера исследуемых примесей, концентрации бактерий, степени их адаптации. Обычно он больше 5 сут и может доходить до 30—40 сут. Для городских сточных вод он достигает примерно 8—15 сут. Поскольку вести оперативный контроль за работой сооружений, получая результаты анализов только через 8—15 дней, крайне неудобно, то выполняют определение БПК₅, которая принята в качестве по стандартной характеристики почти во всем мире (в Финляндии — БПК_{). Следует помнить, что БПКполн}_{— объективная величина, характеризующая степень загрязнения воды. Продолжительность периода инкубации, обеспечивающего получение БПКполн, зависит от условий инкубации, но величина БПКполн от этих условий не зависит. В то же время БПК5}_{— лишь неопределенная часть БПКполн, зависящая от характера окисляемых веществ и условий инкубации пробы.}

Математическое описание процесса потребления кислорода при определении БПК. Кривые зависимости БПК от времени инкубации имеют сложный характер. Для удобства проведения технологического контроля используется наиболее простое математическое описание этой кривой (до начала нитрификации) по уравнению

где k — константа скорости реакции, сут -1 ; t — длительность инкубации, сут.

Уравнение можно переписать относительно t:

Определим из уравнения время достижения БПК_полн при условии БПК_t = БПК_полн:

Таким образом, исходя из формулы невозможно получить БПК_полн за какое-то определенное время, а это противоречит экспериментальным наблюдениям и является результатом недостаточно точного математического описания процесса.

Для практического использования уравнений вводят ограничение, по которому за БПК_полн принимают 90% ее величины. За время достижения БПК_полнпринимается время, в течение которого процесс закончился на 99%:

t = 1 / k БПК_полн (БПК_полн — 0,99БПК_полн) = 2 / k.

Время достижения БПК_полн есть функция константы скорости процесса окисления; зависимость обратно пропорциональная и имеет вид гиперболы. Экспериментальные наблюдения показали, что k зависит от характера окисляемых веществ: для городских сточных вод она, как правило, изменяется от 0,15 до 0,25 сут -1 , а для биологически очищенных — от 0,08 до 0,12 сут -1 .

Время достижения БПК_полн в зависимости от величины имеет следующие значения:

k, сут -1	0,05	0,1	0,15	0,2	0,25	0,3	0,4
Время достижения БПК_полн, сут	13,3	6,7

В практике очистки сточных вод весьма прочно укоренилось неверное представление о том, что БПК_полн всегда равна БПК₂₀. Это справедливо лишь в одном частном случае при k = 0,1 сут -1 . Такое значение константы может иметь уже очищенная вода.

Если характер сточной воды изучен подробно и величина к известна из экспериментальных наблюдений, то можно вычислить коэффициент пересчета БПК₅ в БПК_полн:

K = БПК_полн /БПК₅ = 1 / 1 — 10 -5k

Если принять для городских сточных вод k, равной 0,17, а для очищенных сточных вод — 0,08, то коэффициент пересчета будет: для городских сточных вод

для очищенных сточных вод

Важным показателем, характеризующим способность загрязнений сточных вод к биохимическому окислению, является отношение БПК_полн/ХПК. Чем выше это отношение, тем большая часть органических примесей сточной воды может быть изъята в процессе биологической очистки. Считается, что применение биологических методов целесообразно при БПК_полн/ХПК≥0,5.

Соединения азота и фосфора. При анализе сточных вод определяют азот общий, аммонийный, нитритный, нитратный. Показатель «азот общий» определяет содержание в воде органического и неорганического азота. Окисленные формы азота в неочищенных городских водах отсутствуют и появляются только в случае глубокой биологической очистки сточных вод.

Определению азотных и фосфорных соединений в сточных водах придается очень большое значение, поскольку азот и фосфор — важнейшие элементы питания бактерий. Как известно, одним из основных способов очистки сточных вод является биологический, осуществляемый микроорганизмами (бактериями, простейшими, водорослями и т.п.), которым создаются оптимальные условия для их существования и развития: по количеству подаваемого питания, температуре, кислородному режиму, степени смешения и др. Достаточность элементов питания для бактерий в биологических сооружениях определяется отношением основных показателей анализа БПК_полн:М:Р. Здесь буквой N обозначен азот в аммонийной форме, а буквой Р — фосфор в виде растворенных фосфатов. В каждом конкретном случае это соотношение индивидуально, так как оно определяется составом продуцируемых клеток, который в свою очередь, зависит от состава очищаемой воды.

Если азота и фосфора меньше, чем требуется для очистки воды определенного состава, то их добавляют в виде фосфатов и хлористого аммония. Добавление солей для биологической очистки может быть необходимо только при обработке производственных сточных вод. В бытовых же водах, доступных бактериям, азота и фосфора всегда достаточно. Аммонийный азот образуется в большом количестве при гидролизе мочевины; кроме того, азот белковый в результате процесса аммонификации также переходит в аммонийную форму.

Что касается соединений фосфора, то следует заметить, что в физиологических выделениях человека его достаточно много. В последние годы количество фосфатов в сточных водах резко возросло в связи с тем, что в составе многих синтетических поверхностно-активных веществ (СПАВ) до 40% их массы составляют полифосфаты.

Сульфаты и хлориды. Концентрация сульфатов в городских сточных водах обычно находится на уровне 100- 150 мг/л, хлоридов — 150—300 мг/л. В сооружениях аэробной очистки эти показатели не претерпевают каких-либо изменений и их количество не имеет существенного значения, если общее солесодержание не превышает установленного предела. Концентрацию хлоридов важно знать при определении ХПК, так как хлориды окисляются бихроматом калия до молекулярного хлора. Поэтому при концентрации хлоридов более 200 мг/л требуется их предварительное осаждение или введение поправки к результату анализа ХПК.

Синтетические поверхностно-активные вещества. СПАВ — группа химических соединений, присутствие которых в сточных водах особенно угрожает санитарному состоянию водоема (водоприемника) и резко отрицательно сказывается на работе очистных сооружений. Появляются СПАВ в сточных водах в результате широкого применения их в быту и промышленности в качестве моющих средств, а также смачивающих, эмульгирующих, выравнивающих, дезинфицирующих препаратов. Наибольшее применение СПАВ находят в нефтяной, текстильной и кожевенной промышленности. В бытовых моющих средствах содержание активного агента достигает 20—30%.

Большинство СПАВ — органические вещества, состоящие из двух частей: гидрофобной и гидрофильной. Гидрофобная часть СПАВ соединена обычно с одной гидрофильной группой. В зависимости от физико-химических свойств гидрофильной части СПАВ делятся на три основных типа: анионоактивные, катионоактивные, неионогенные. Каждый тип в свою очередь делится на классы в зависимости от химического состава гидрофобной части.

Примерно 75—80% всех СПАВ, применяемых в быту и промышленности, составляют анионоактивные. Важнейшим из них являются: алкилсульфаты с общей формулой R—O—SO₃Na (где R — углеводородный радикал с числом углеродных атомов от 10 до 20); алкилсульфонаты R—SO₃Na (с числом углеродных атомов 12—15) и алкиларилсульфонаты R—C₆Н₄—SO₃Na (с числом углеродных атомов в радикале 5—18).

Катионоактивные СПАВ в основном представлены нитрилами, аминами и четвертичными основаниями аммония. Например, поверхностно-активный амин может иметь формулу

На втором месте по выпуску и использованию после анионоактивных веществ находятся неионогенные СПАВ. Поверхностно-активные вещества этого типа получают конденсацией окиси этилена с жирными кислотами, алкилфенолами, жирными спиртами, меркаптанами и т.д. Если гидрофобной частью является жирная кислота, СПАВ имеет формулу R—COO(С₂Н₄O)_nH.

Присутствие СПАВ в сточных водах снижает способность взвешенных веществ к оседанию, тормозит биохимические процессы, способствует возникновению пены в сооружениях и водоемах. Наличие СПАВ в водоемах ухудшает процессы их самоочищения от остаточных загрязнений, вносимых с очищенными водами. Содержание анионных СПАВ в природной воде допускается не более 0,5 мг/л.

Вне зависимости от типа СПАВ рассматривают в трех категориях по отношению к степени биохимической окисляемости этих веществ: «мягких» СПАВ — с удалением и окислением в биологических сооружениях 75—85%, «промежуточных» — 60% и «жестких» — менее 60%. Нормами предусматривается, что на сооружения биологической очистки может поступать вода с содержанием «мягких» и «промежуточных» СПАВ не более 10—20 мг/л; сброс в канализацию «жестких» СПАВ не допускается.

Растворенный кислород. В загрязненных сточных водах либо растворенного кислорода не бывает совсем, либо его концентрация не превышает 0,5—1 мг/л. Определение количества растворенного кислорода имеет смысл при характеристике очищенных сточных вод и оценке степени насыщения растворенным кислородом биоокислителя. Минимальное содержание кислорода для нормальной жизнедеятельности микроорганизмов составляет 2 мг/л.

Очищенные сточные воды, выпускаемые в водоем, обычно содержат 4—8 мг/л растворенного кислорода.

Токсичные вещества. К группе токсичных элементов относятся тяжелые металлы: железо, никель, медь, свинец и цинк, а также мышьяк, сурьма, бор, алюминий, хром. Особенно важно контролировать содержание этих элементов в производственных сточных водах, поступающих на сооружения биологической очистки. Предельно-допустимые концентрации (ПДК) этих элементов очень низки. Так, для свинца ПДК для сооружений аэробной очистки составляет 1 мг/л, а для меди — 0,5 мг/л. При совместном присутствии нескольких токсичных элементов допустимая концентрация их рассчитывается по уравнению.

Кроме неорганических соединений в некоторых видах производственных сточных вод оказываются токсичные органические примеси, такие, как нефтепродукты, фенолы, красители и т.д. Допустимые концентрации этих веществ, не нарушающие работу очистных сооружений также регламентируются «Правилами приема производственных сточных вод в системе канализации населенных пунктов».

Биологические загрязнения. Микрофлора бытовых сточных вод представлена в основном микроорганизмами, выделяемыми из кишечника человека, смываемыми с тела и окружающих предметов. С физиологическими выделениями человека в сточную воду поступает несколько триллионов микробов в сутки. Среди них значительное число составляют кишечные палочки, лактобациллы, энтерококки, грибы, простейшие. При спуске в городскую канализацию некоторых производственных отходов в сточных водах оказываются специфические микроорганизмы (грибы, актииомицеты, дрожжи и т.д.), используемые в промышленности.

Для полной санитарно-эпидемиологической оценки сточных вод кроме микробного числа и коли-теста определяют третий показатель — содержание яиц гельминтов.

Содержание яиц гельминтов в сточной воде характеризует общую и видовую пораженность населения гельминтозами и позволяет оценить уровень санитарного состояния населенного пункта. В сточной воде наиболее часто встречаются яйца аскарид. На их долю приходится около 92% общего числа яиц гельминтов, остальные 8% составляют яйца власоглава, остриц, широкого лентеца.

Увеличение водопотребления наряду с повышением общей культуры населения приводит к постоянному снижению содержания яиц гельминтов в сточных водах. Так, в сточных водах московской канализации количество яиц гельминтов понизилось с 10 шт/л в 1960 г. до 0,5 шт/л в 1987 г.

Дата добавления: 2015-05-10 ; Просмотров: 1711 ; Нарушение авторских прав? ;

Нам важно ваше мнение! Был ли полезен опубликованный материал? Да | Нет

источник