Для эффективной работы очистных систем требуются сведения о загрязненности стоков. Лаборатории исследуют химическое потребление кислорода (ХПК) сточных вод для выбора методов очистки и определения ее скорости, чтобы добиться требуемых показателей.
Что такое ХПК и БПК
Стоки окисляются кислородом из атмосферы. При расчетах учитывают другие задействованные вещества. Их переводят в объем кислорода. О2 требуется в количестве, достаточном для того, чтобы содержащиеся в жидких нечистотах опасные вещества превратились в безвредные. Тем самым вода очищается .
Для характеристики состояния стоков используют показатели химического потребления кислорода (ХПК) и биологического (БПК). ХПК определяет количество органики в 1 мг кислорода на 1 л. БПК указывает, сколько кислорода потребили бактерии, разлагая органические частицы за определенное время.
В стоках много органики, для переработки которой требуется кислород, независимо от происходящих процессов очистки. Его потребление возрастает с увеличением процента органических примесей.
Какие факторы влияют на ХПК
Состав жидких отходов зависит от ряда обстоятельств:
- происходящие биологические процессы;
- содержание воды из атмосферы;
- характер стоков (бытовые или промышленные);
- климатические изменения.
В стоках содержатся вещества, способные к окислению в разной степени. Некоторых с кислородом не реагируют. Чтобы подобрать реактивы для анализа, исследуют состав жидкости.
Чем отличаются ХПК и БПК
ХПК и БПК сточных вод указывают загрязненность, но это разные показатели. Очистка возможна при окислении органики. БПК – это биохимические реакции, ХПК – химические.
При биологическом исследовании используют микроорганизмы. Для них создают особую среду, полную темноту и выдерживают в таких условиях от 5 до 20 суток. При химическом анализе чистоту определяют с применением окислителей. Анализ проводят 2 недели, не более.
ХПК показывает общее содержание органики в жидких отходах, а БПК оценивает загрязненность ограниченного объема.
Методики определения ХПК
Для исследований пользуются 2 методами: перманганатным и бихромным. Для первого нужны перманганат калия и серная кислота. Результат называют перманганатной окисляемостью.
Бихромный анализ проводят при необходимой температуре:
- В жидкость вводят серную кислоту, бихромат калия.
- Присутствует катализатор – сульфат серебра. Это вещество не попадает в жидкость, получившуюся после реакции.
- Хлориды нейтрализуют добавлением сульфата ртути.
Результаты анализов можно рассчитать теоретически. При некоторых условиях данные, полученные практическим путем, отличаются от теоретических. Это происходит, если присутствует много неорганических элементов, влияющих на окисление.
Требуются отдельные расчеты потребления кислорода. Результат отнимается от суммарного показателя. Исследования занимают 2-3 суток.
Что такое БПК полное и БПК 5
Количество окислителя, вступившего в реакцию, вычисляют в течение стандартных единиц времени: 2, 5 и 20 суток. Иногда применяют другой период, что диктуется наличием предполагаемых загрязнителей и тем, сколько длится полное окисление.
Лабораторный мониторинг проводят при строго выдержанных условиях: в темноте, при температуре не ниже +20° С. При нарушениях окисление проходит по-другому, что влияет на данные. БПК рассчитывают как разницу содержания кислорода до начала окисления и после.
Индекс после букв обозначает временной промежуток в сутках, в течение которого проводился анализ. БПК5 указывает на то, что исследование длилось 5 суток. Этого хватает, чтобы в стоках со средней загрязненностью кислород вступил в реакцию с 70% органических примесей.
Полное БПК – это результат, когда 100% кислорода окисляется. Процесс длится преимущественно 20 суток в нормальных условиях. Характер органики влияет на продолжительность полного окисления.
Методики определения БПК
В 3 колбы заливают одинаковое количество сточной жидкости. Температуру доводят до +20° С, нагревая или охлаждая воду. Взбалтывают 1 минуту, чтобы насытить исследуемый материал кислородом.
В одной емкости проверяют концентрацию кислорода. Другие 2 колбы на время помещают в термостат для исследования. Когда время истекает, измеряют содержание окислителя, переводят в литры. Результат определяют как разницу между данными, полученными из первой емкости и среднего значения в 2 других.
Норма показателя ХПК
Содержание загрязняющих веществ после очистки регулируется законодательно утвержденными нормативами.
Величина ХПК в различной воде
Загрязненность
ХПК (мг/л)
Чистая1-2Умеренная загрязненность3Загрязненная4Грязная5-15
Допустимые параметры зависят от сферы применения воды. Завышенные свидетельствуют о нехватке кислорода, увеличенном содержании органики.
Соотношение БПК и ХПК
ХПК и БПК измеряют одновременно, чтобы получить сведения о стоках. Данные сравнивают, соотносят. Если ХПК выше БПК, это значит, что вода содержит много органики, которая не окисляется.
Отличающиеся результаты объясняются происходящими реакциями. Потребление кислорода разное, зависит от типа процессов: химические или биологические. На соотношение влияют характер жидкости и ее содержимое. Увеличение разницы происходит при недостаточном биохимическом окислении. Это значит, что жидкие нечистоты малопригодные для биологической очистки.
На основании оценок результатов мониторинга подбирают эффективные способы очистки.
Чем опасны высокие уровни ХПК и БПК
Плохо очищенная вода наносит урон природе:
- Если вредные вещества попадают в открытые источники, это грозит гибелью животным, пьющим из них воду.
- Накапливаясь в почве, вредные вещества усваиваются растениями. Зараженные овощи, фрукты попадают на стол людям.
- В водоемах при высоком содержании органических загрязнений возрастает потребность в кислороде. Он расходуется на окисление, а флора и фауной испытывают дефицит.
ХПК и БПК: критерий загрязнения
Химическое и биологическое потребление кислорода – основные показатели наличия органики. Химический анализ оценивает суммарное количество нечистот, которые находятся во всем объеме стоков. Биохимические исследования учитывают переработанные аэробными бактериями частицы в литре жидкости. Органика содержится во всех стоках, но ее количество не должно превышать уровень, который окисляется естественным способом.
Стадии снижения ХПК и БПК в процессе очистки
Предприятия, в случае превышения норм загрязнения сбрасываемой воды, обязаны обрабатывать ее. Строятся очистные сооружения, различающиеся производительностью, по типам и принципам действия.
Снижение ХПК и БПК проходит в 4 последовательных стадии, в результате каждой затраты кислорода уменьшаются. На изменение показателей влияют характеристика и происхождение стоков. После каждого этапа забирают пробы для контроля.
Показатели загрязненности снижаются в большей степени на первой стадии после отстаивания. Удаляются вещества, которые разлагаются только сильными окислителями. После этого остается больше примесей, которые окисляются биологически. Поэтому перед биологической очисткой снижают их концентрацию. Чаще предприятия строят станции, где применяется только механическая и химическая очистка.
Стоки не всегда подвергают всем стадиям очистки. Необходимые нормы иногда достигаются после первого этапа.
Различия между бытовыми и промышленными сточными водами
Содержимое стоков зависит от их происхождения. В домашних жидких нечистотах много органики, мусора, химических бытовых средств. Они быстро окисляются, кислорода требуется немного.
Состав производственных стоков обусловлен отраслью промышленности. Они содержат такие загрязнители, как продукты нефтепереработки, соли различных металлов, фосфаты и др. Подобные вещества трудно окисляются. Требуется больше кислорода, которым иногда принудительно насыщают стоки.
Когда сточные воды различного происхождения объединяются, это на пользу биологической очистке. Бытовые стоки содержат много органики, которая поддерживает активность процессов.
Стадии очистки сточных вод и снижения показателей их загрязненности
Для достижения норм стоки очищают. Процесс не зависит от вида установленных очистителей и проходит 4 стадии:
- Первичная очистка. Стоки избавляют от жировых пленок, тяжелых частиц, а также самых многочисленных примесей, легко поддающихся удалению.
- На втором этапе от жидкости отделяют взвешенные частицы и примеси, в т.ч. те, доля которых уже растворилась. Очистка происходит биологическим окислением, потому что большинство веществ – органические.
- Третья стадия основана на применении различных физико-химических методов. Удаляются самые мелкие частицы и примеси, в т.ч. соли металлов.
- Заключительный этап – удаление воды из шлама, чтобы максимально снизить его объем и вес. На качестве показателей ХПК и БПК стадия не отражается.
Если очистка не приносит необходимых результатов, требуется изменить очистную технологию или обновить оборудование
