Норматив бпк с сточной воде

Норматив бпк с сточной воде

В природной воде водоемов всегда присутствуют органические вещества. Их концентрации могут быть иногда очень малы (например, в родниковых и талых водах). Природными источниками органических веществ являются разрушающиеся останки организмов растительного и животного происхождения, как живших в воде, так и попавших в водоем с листвы, по воздуху, с берегов и т.п. Кроме природных, существуют также техногенные источники органических веществ: транспортные предприятия (нефтепродукты), целлюлозно-бумажные и лесоперерабатывающие комбинаты (лигнины), мясокомбинаты (белковые соединения), сельскохозяйственные и фекальные стоки и т.д. Органические загрязнения попадают в водоем разными путями, главным образом со сточными водами и дождевыми поверхностными смывами с почвы.

В естественных условиях находящиеся в воде органические вещества разрушаются бактериями, претерпевая аэробное биохимическое окисление с образованием двуокиси углерода. При этом на окисление потребляется растворенный в воде кислород. В водоемах с большим содержанием органических веществ большая часть РК потребляется на биохимическое окисление, лишая таким образом кислорода другие организмы. При этом увеличивается количество организмов, более устойчивых к низкому содержанию РК, исчезают кислородолюбивые виды и появляются виды, терпимые к дефициту кислорода. Таким образом, в процессе биохимического окисления органических веществ в воде происходит уменьшение концентрации РК, и эта убыль косвенно является мерой содержания в воде органических веществ. Соответствующий показатель качества воды, характеризующий суммарное содержание в воде органических веществ, называется биохимическим потреблением кислорода (БПК).

Определение БПК основано на измерении концентрации РК в пробе воды непосредственно после отбора, а также после инкубации пробы. Инкубацию пробы проводят без доступа воздуха в кислородной склянке (т.е. в той же посуде, где определяется значение РК) в течение времени, необходимого для протекания реакции биохимического окисления. Так как скорость биохимической реакции зависит от температуры, инкубацию проводят в режиме постоянной температуры (20±1)°С, причем от точности поддержания значения температуры зависит точность выполнения анализа на БПК. Обычно определяют БПК за 5 суток инкубации (БПК₅)*, однако содержание некоторых соединений более информативно характеризуется величиной БПК за 10 суток или за период полного окисления (БПК₁₀ или БПК_полн соответственно). Погрешность в определении БПК может внести также освещение пробы, влияющее на жизнедеятельность микроорганизмов и способное в некоторых случаях вызывать фотохимическое окисление. Поэтому инкубацию пробы проводят без доступа света (в темном месте).

Величина БПК увеличивается со временем, достигая некоторого максимального значения – БПКполн, причем загрязнители различной природы могут повышать (понижать) значение БПК. Динамика биохимического потребления кислорода при окислении органических веществ в воде приведена на рис. 8.

Рис. 8. Динамика биохимического потребления кислорода:
а – легкоокисляющиеся («биологически мягкие») вещества – сахара, формальдегид, спирты, фенолы и т.п.;
в – нормально окисляющиеся вещества – нафтолы, крезолы, анионогенные ПАВ, сульфанол и т.п.;
с – тяжело окисляющиеся («биологически жесткие») вещества – неионогенные ПАВ, гидрохинон и т.п.

Таким образом, БПК – количество кислорода в миллиграммах, требуемое для окисления находящихся в 1 л воды органических веществ в аэробных условиях, без доступа света, при 20°С, за определенный период в результате протекающих в воде биохимических процессов. Ориентировочно принимают, что БПК₅ составляет около 70% БПК_полн, но может составлять от 10 до 90% в зависимости от окисляющегося вещества.

Особенностью биохимического окисления органических веществ в воде является сопутствующий ему процесс нитрификации, искажающий характер потребления кислорода (рис. 9).

Рис. 9. Изменение характера потребления кислорода при нитрификации.

Нитрификация протекает под воздействием особых нитрифицирующих бактерий – Nitrozomonas, Nitrobacter и др. Эти бактерии обеспечивают окисление азотсодержащих соединений, которые обычно присутствуют в загрязненных природных и некоторых сточных водах, и тем самым способствуют превращению азота сначала из аммонийной в нитритную, а затем и нитратную формы. Соответствующие процессы описываются уравнениями:

где: Q – энергия, высвобождающаяся при реакциях.

Процесс нитрификации происходит и при инкубации пробы в кислородных склянках. Количество кислорода, пошедшее на нитрификацию, может в несколько раз превышать количество кислорода, требуемое для биохимического окисления органических углеродсодержащих соединений. Начало нитрификации можно зафиксировать по минимуму на графике суточных приращений БПК за период инкубации. Нитрификация начинается приблизительно на 7-е сутки инкубации (см. рис. 9), поэтому при определении БПК за 10 и более суток необходимо вводить в пробу специальные вещества – ингибиторы, подавляющие жизнедеятельность нитрифицирующих бактерий, но не влияющие на обычную микрофлору (т.е. на бактерии – окислители органических соединений). В качестве ингибитора применяют тиомочевину (тиокарбамид), который вводят в пробу либо в разбавляющую воду в концентрации 0,5 мг/мл.

В то время как и природные, и хозяйственно-бытовые сточные воды содержат большое количество микроорганизмов, способных развиваться за счет содержащихся в воде органических веществ, многие виды промышленных сточных вод стерильны или содержат микроорганизмы, которые не способны к аэробной переработке органических веществ. Однако микробы можно адаптировать (приспособить) к присутствию различных соединений, в том числе токсичных. Поэтому при анализе таких сточных вод (для них характерно, как правило, повышенное содержание органических веществ) обычно применяют разбавление водой, насыщенной кислородом и содержащей добавки адаптированных микроорганизмов. При определении БПК_полн. промышленных сточных вод предварительная адаптация микрофлоры имеет решающее значение для получения правильных результатов анализа, т.к. в состав таких вод часто входят вещества, которые сильно замедляют процесс биохимического окисления, а иногда оказывают токсическое действие на бактериальную микрофлору.

Для исследования различных промышленных сточных вод, которые трудно подвергаются биохимическому окислению, используемый метод может применяться в варианте определения полного БПК (БПК_полн.).

Если в пробе очень много органических веществ, к ней добавляют разбавляющую воду. Для достижения максимальной точности анализа БПК анализируемая проба или смесь пробы с разбавляющей водой должна содержать такое количество кислорода, чтобы во время инкубационного периода произошло снижение его концентрации на 2 мг/л и более, причем остающаяся концентрация кислорода спустя 5 суток инкубации должна составлять не менее 3 мг/л. Если же содержание РК в воде недостаточно, то пробу воды предварительно аэрируют для насыщения кислородом воздуха**. Наиболее правильным (точным) считается результат такого определения, при котором израсходовано около 50% первоначально присутствующего в пробе кислорода.

В поверхностных водах величина БПК₅ колеблется в пределах от 0,5 до 5,0 мг/л; она подвержена сезонным и суточным изменениям, которые, в основном, зависят от изменения температуры и от физиологической и биохимической активности микроорганизмов. Весьма значительны изменения БПК₅ природных водоемов при загрязнении сточными водами.

Норматив на БПК_полн. не должен превышать: для водоемов хозяйственно-питьевого водопользования – 3 мг/л, для водоемов культурно-бытового водопользования – 6 мг/л. Соответственно можно оценить предельно-допустимые значения БПК₅ для тех же водоемов, равные примерно 2 мг/л и 4 мг/л.

Определение концентрации растворенного кислорода при анализе воды на БПК может выполняться различными методами. Наиболее распространен для определения РК при анализе БПК метод йодометрического титрования – метод Винклера (подробно описан в разделе «Растворенный кислород»).

Мешающее влияние на определение БПК оказывают процессы, происходящие в пробе в промежуток времени между отбором пробы и ее обработкой в лаборатории. Для исключения этого влияния начинать определение необходимо сразу же на месте отбора пробы. При этом следует соблюдать те же условия, что и при работе в лаборатории (хранение пробы в темноте, без доступа воздуха, при температуре 20°С).

Поскольку анализ на БПК связан с определением РК, мешающее влияние на результат анализа могут оказывать те же примеси, которые оказывают мешающее влияют на определение РК (взвешенные и окрашенные вещества, биологически активные взвешенные вещества, восстановители и окислители). Следует отметить, что мешающее влияние указанные компоненты оказывают, как правило, в концентрациях, встречающихся только в сточных и загрязненных поверхностных водах.

В полевом варианте предлагаемый метод определения БПК*** предусматривает определение БПК5 для относительно незагрязненных и обычно достаточно насыщенных кислородом природных поверхностных вод, поэтому аэрацию проб, добавление разбавляющей воды и введение ингибиторов нитрификации не проводится. Используемый метод применим для арбитражного анализа поверхностных и сточных вод при содержании органических веществ, соответствующем потреблению кислорода на их окисление до 6 мг/л. Однако при высоком содержании органических веществ в воде данный метод в предлагаемом, упрощенном, варианте не может дать точных результатов (весь РК расходуется еще до окончания 5-дневной инкубации), поэтому необходимо применять разбавление пробы незагрязненной аэрированной водой.

Альтернативным методом определения БПК может быть метод с электродным (потенциометрическим) измерением концентрации РК с помощью оксиметра. При этом следует иметь в виду все вышеизложенные особенности БПК как показателя качества воды, а также биохимические процессы, протекающие в пробе.

Оборудование и реактивы

Оборудование, реактивы и принадлежности для определения растворенного кислорода методом Винклера (см. раздел «Растворенный кислород»); кислородные калиброванные склянки для инкубирования проб; чашки Петри; термостат-инкубатор, обеспечивающий поддержание температуры (20±1)°С.

Проведение анализа

1. Отберите пробы воды в кислородные склянки (не менее 3 шт.) как описано в методе определения РК.
Примечание. Для получения представительной пробы отбор проб воды проводите, по возможности, на удалении от берегов, дна, водных растений и т.п., которые могут быть источниками выделений в воду органических веществ или/и микроорганизмов.

2. В первой склянке сразу же фиксируйте кислород и определите концентрацию РК.

3. Другие склянки – инкубационные (две или больше) поместите в темноте в инкубатор через водяной затвор из чашки Петри, как показано на рисунке (это воспрепятствует контакту воды в склянке с воздухом).
Примечание. Инкубации желательно подвергнуть несколько проб, т.к. в случае получения ошибочных результатов (об этом можно судить по сходимости анализов проб, см. главу 3) выполнить анализ повторно будет уже невозможно.

4. По истечении 5 суток инкубации в склянках определите концентрацию остаточного РК как среднее арифметическое результатов по каждой инкубационной склянке.

5. Рассчитайте значение БПК5 в мг/л по формуле:
БПК₅ = С₁ – С₂ ,
где: С₁ – концентрация РК в первоначальной пробе, мг/л;
С₂ – средняя концентрация РК по истечение периода инкубации, мг/л.

* Может определяться также БПК₁₀ (за 10 суток) и БПК_полн. (за 20 суток), при этом окисляется около 90 и 99% органических веществ соответственно.

** Для определения БПК необходимым фактором является не абсолютное количество РК в начале окисления, а достаточное его количество для окисления органических соединений. При этом после окисления остаточная концентрация РК в воде также должна иметь измеряемое значение.

*** Полевой вариант метода является адаптированным вариантом метода, приведенного в РД 52.24.420-95 и ИСО 5815.

Источник

БПК и ХПК сточных вод. Определение, показатели и нормы в стоках

Содержание статьи

Качество сточных вод характеризуется рядом существенных показателей, которые позволяют оценить величину загрязнения стоков, а также подобрать наиболее продуктивную технологию очистки.

ОТВЕТЬТЕ ПРАВИЛЬНО НА 5 ВОПРОСОВ ПО СТАТЬЕ И ПОЛУЧИТЕ ГАРАНТИРОВАННЫЙ ПОДАРОК

Если вы работаете на промышленном предприятии и правильно ответили на все вопросы теста — мы свяжемся свами и с радостью отправим вам наш фирменный набор: брелок с рулеткой и фонариком, ручку, блокнот

Степень загрязнения стоков может быть охарактеризована параметром окисляемости, который непосредственно связан со способностью жидкой среды к насыщению кислородом.

Традиционно различают химическое потребление кислорода (ХПК) и биохимическое потребление кислорода (БПК). Величина этих показателей отражает объем загрязнений стоков и позволяет определить расход кислорода, необходимый для разложения загрязняющих органических соединений.

Определение БПК и ХПК

БПК или биохимическое потребление кислорода определяет величину кислорода, которая потребуется аэробным микроорганизмам на разложение легко окисляемой органики. Данный процесс можно описать как окисление органики биологическим путем, завершающийся образованием диоксида углерода и воды. На практике чаще всего пользуются значениями БПК5 и БПКполн, которые выражаются количеством О₂ в мг на л.

ХПК (химическое потребление кислорода) характеризует обобщенную величину кислорода, требующуюся для окисления органических соединений, содержащихся в сточных водах, химическим путем. Иначе говоря, позволяет определить необходимое количество кислорода, которое потребуется для превращения органического углерода в углекислый газ, азотсодержащих веществ в аммиак, а серосодержащих веществ в сернистый ангидрид.

Взаимосвязь между ХПК и БПК

Следует отметить, что величина ХПК в одних и тех же сточных всегда превышает значения БПК.

По соотношению между показателями ХПК и БПК можно судить о составе сточных вод и о наиболее предпочтительном методе очистки. Так, например, не большая разница между данными параметрами указывает на пригодность стоков к очистке биологическими методами. Это объясняется тем, что чем больше в сточных водах загрязняющих соединений, поддающихся биологическому окислению, тем выше показатели БПК.

При этом, если ХПК значительно превышает БПК, это говорит о наличии в стоках стойких органических соединений, не подвергающихся биохимическим взаимодействиям, а также о том, что стоки скорее всего образовались в результате производственных процессов. В таком случае целесообразно использовать физико-химические способы очистки.

Методы определения ХПК

Сущность метода определения ХПК заключается в обработке исследуемого образца окислителем (бихроматом или перманганатом) совместно с серной кислотой. Суммарное количество всех органических соединений, находящихся в пробе, можно охарактеризовать именно по их окисляемости.

В соответствии с выбранным типом окислителя различают:

• Ø Перманганатный анализ — позволяет судить о содержании легкоокисляемых соединений
• Ø Бихроматный анализ – наиболее предпочтительный метод определения окисляемости, так как бихроматом окисляются практически все органические вещества (согласно ГОСТ 31859-2012 при проведении анализа в качестве катализатора применяется сульфат серебра и сульфат ртути, необходимый для снижения хлоридов)

Требования к показателю ХПК

Как говорилось ранее, по показателю ХПК можно судить о степени загрязненности воды. Значение ХПК менее 10 мг/дм3 говорит о слабом загрязнении воды, ХПК в пределах 10-20 мг/дм3 о среднем загрязнении, а более высокие значения ХПК (до 65 мг/дм3 и выше) характеризуют сильное загрязнение воды и необходимость очистки.

Для сравнения, величина ХПК питьевой воды не превышает 5 мг/дм3.

Следует отметить, что на сегодняшний день в России существуют нормативы ХПК при сбросе сточных вод в водоемы питьевого и хозяйственно-бытового назначения и водоемы, используемые для рекреационного назначения. Величина ХПК при сбросе в указанные водоемы не должна превышать 15 мг/дм3 и 30 мг/дм3 соответственно (СанПин 2.1.5.980-00). В то же время предельно допустимые показатели ХПК для сброса в водоемы рыбохозяйственного назначения не нормируются.

Различие между БПК полное и БПК5

Под термином БПКполное чаще всего подразумевают 20-ти суточное потребление кислорода, необходимое для полного завершения окисления углеродсодержащей органики. Как правило, этого времени достаточно для завершения окисления, хотя при исследовании сточных вод сложного состава, например промышленных сточных вод, период исследования может продолжаться и более 30 суток.

Понятие БПК₅ в свою очередь отражает неполное окисление органических веществ, происходящее в течение 5-ти суток.

Индекс после аббревиатуры обозначает инкубационный период в сутках, в течение которого проводился анализ. В зависимости о продолжительности испытаний возможно определение биохимического окисления за 5 суток (БПК₅), за 10 суток (БПК₁₀), за 15 суток (БПК₁₅) и т.д.

Стоит отметить, что при сбросе стоков в водоемы рыбохозяйственного назначения к качеству воды предъявляются требования и по БПК₅ и по БПКполн. БПК₅ не должно превышать 2,1 мг/дм3, а БПКполн 3,0 мг/дм3.

Показатель БПКполное на сегодняшний день используется чаще и дает более эффективную характеристику качества сточных вод.

Методы определения БПК

Расчет величины БПК проводится биологическим методом, имитирующим природные процессы самоочищения в водном объекте и основывается на способности микроорганизмов использовать растворенный кислород для биохимического окисления загрязняющих веществ.

Стандартная методика определения БПК учитывает следующие обязательные условия проведения испытаний, такие как: продолжительность инкубации (например: 5 сут. для БПК₅), отсутствие доступа света и воздуха, постоянная температура 20 o С.

В основу методики расчета величины БПК положено определение разницы концентрации растворенного кислорода в пробе в начале испытаний и после выдержки в течение заданного времени (5-20 сут.) при указанных выше условиях.

Необходимо учитывать, что в процессе измерения БПК происходит только частичное окисление органики, которое обеспечивает прирост биомассы и необходимую для роста микроорганизмов энергию.

Влияние высоких значений ХПК и БПК на человека и окружающую среду

ХПК и БПК — основные признаки наличия органики в сточных водах и при их значительном превышении можно судить о высокой степени загрязнённости стоков.

Во-первых, недостаточно очищенная вода, содержащая трудно окисляемые вещества и вредные токсичные соединения вызывает гибель живых организмов. Наличие в воде избыточного содержания азота и фосфора способствуют началу цветения водоемов, образованию нейро- и гепатоксинов, которые при попадании в организм человека могут вызывать заболевания печени и центральной нервной системы. Попадание в почву слабо очищенных сточных вод приводит к накоплению в почвенном слое различных вредных химических соединений, негативно влияющих на плодородный слой.

Во-вторых, недостаток кислорода, приводит к гибели рыб и других живых организмов, так как необходимый им для дыхания кислород расходуется бактериями на окисление органики.

Ответьте на 5 вопросов и получите ТКП

Ответьте на 5 вопросов и получите ТКП на очистные сооружения и гарантированную скидку

Бытовые и промышленные сточные воды

Сточные воды по типу своего происхождения можно подразделить на хозяйственно-бытовые и промышленные.

Само понятие «бытовых стоков» указывает на образование сточных вод под воздействием жизнедеятельности человека. Состав хозяйственно-бытовых вод сравнительно однороден и включает в основном органические включения (фекалии, пищевые отходы), различные виды бактерий, а также синтетические вещества, применяемые в быту (моющие и чистящие средства).

Промышленные стоки, в отличие от бытовых, обладают более сложным специфическим составом и повышенной концентрацией загрязняющих веществ. Наличие тех или иных загрязнений зависит от типа промышленного предприятия и технологических процессов производства. Так, в составе промышленных стоков предприятий пищевой промышленности в основном присутствуют взвешенные вещества и жиры, для них характерны значения БПК более 1000 мгО₂/л. В свою очередь для производственных сточных вод химической промышленности наиболее характерными загрязняющими веществами являются фенолы, синтетические поверхностные вещества (СПАВ), сложные органические соединения, тяжелые металлы (ртуть, цинк, железо). Данному типу стоков свойственны повышенный ХПК, например: стоки от цехов производств фенола обладают ХПК (от 1500 и выше мгО₂/л). Хочется отметить, что именно промстоки, содержащие тяжелые металлы, радиоактивные и токсические вещества представляют собой наибольшую опасность для окружающей среды.

Необходимо подчеркнуть, что величина ХПК и БПК промышленных стоков всегда выше, чем у бытовых.

Методы очистки сточных вод и снижение показателей ХПК и БПК

Для подбора эффективной технологической схемы очистки стоков требуется тщательное исследование поступающих сточных вод по ряду характеристик, включая БПК и ХПК, понимание природы происхождения стоков (производственные, хозяйственно-бытовые или смешанные), а также знание требований к нормам сброса очищенных стоков.

Основной целью производимой очистки является значительное сокращение концентраций нечистот до достижения требований, указанных в нормативной документации согласно действующему законодательству.

Очистка сточных вод включает в себя целый комплекс последовательных мероприятий, направленный на полное изъятие растворимых и нерастворимых загрязнений. Достижению необходимого результата способствуют различные методы очистки, включая:

• Механические
• Физико-химические
• Химические
• Биологические

Указанные выше способы очистки могут быть применены по отдельности, но для достижения лучшего результата следует использовать их в комбинации.

Механическая очистка (на решетках, песколовках, в отстойниках) как самостоятельный вид очистки применяется достаточно редко и в основном является подготовительным этапом, предочисткой.

Химические и физико-химические методы очистки применяются для обработки концентрированных сточных вод, в основном для промышленных стоков. К химическим методам можно отнести коагулирование и нейтрализацию, к физико-химическим — флотацию, дезактивацию, ионный обмен, сорбция и т.д. Вышеперечисленные типы удаления загрязнений позволяют решить ряд вопросов, необходимых для нормального хода дальнейшего процесса биологической очистки: привести рН сточных вод к допустимым нормам, очистить сточные воды от масел, жиров, нефтепродуктов, смол, ПАВ, удалить коллоидные и мелкодисперсные частицы, а также снизить показатели ХПК и БПК в среднем на 40-60% .

Для осуществления полного удаления загрязнителей из сточных вод применяется биологическая очистка, включающая анаэробно-аэробное окисление. Сущность данного метода очистки заключается в разложении органических веществ до минеральных соединений путем окислительно-восстановительных реакций, протекающих под действием микроорганизмов.

Эффективность очистки воды после проведения указанного комплекса очистных процедур достигает 90-99%

В завершение хочется отметить, что анализ состава сточных вод приобретает особо важное значение при выборе наиболее успешного технологического решения по очистке сточных вод, а также раскрывает полную информацию о протекающих биохимических процессах.

Источник