Что такое хпк в сточных водах

Что такое хпк в сточных водах

ХПК, что это такое?

Химическое потребление кислорода (ХПК) — показатель содержания органических веществ в воде, который показывает количество кислорода (или другого окислителя) затраченное на окисление органических соединений в пробе. Количественно ХПК выражается в миллиграммах потребленного кислорода на 1 л воды (мгО/л) и используется для оценки уровня органического загрязнения природных и сточных вод. В настоящее время ХПК считается одним из наиболее информативных показателей антропогенного загрязнения вод, а данные, получаемые в лабораториях, дают необходимые сведения о концентрациях загрязнений и их характере.

Однако при проведении исследований следует помнить, что не все органические соединения, которые могут присутствовать в воде, в одинаковой мере подвергаются реакции химического окисления. Поэтому всегда есть различия между теоретически возможным и получаемыми на практике значениями ХПК. Теоретическим значением ХПК называют количество кислорода (или другого окислителя в пересчете на кислород), необходимое для полного окисления присутствующих в образце органических соединений, а точнее всех способных окисляться элементов из состава органических компонентов. Так углерод теоретически количественно окисляется до CO2, а сера и фосфор (если они присутствуют в соединении) — до SO3 и P2O5. Азот превращается в аммонийную соль, а кислород, является основой для продуктов окисления, водород же переходит в структуру H2O или аммонийной соли.

Для чего нужно знать значения ХПК:
● для настройки технологического процесса очистки сточных вод на очистных сооружениях;
● для оценки качества воды в сфере водоподготовки и водоснабжения;
● для нормативной оценки сточной воды, сбрасываемой в водоёмы;
● в экологическом мониторинге объектов окружающей среды;
● в научных исследованиях (гидрология, гидробиология, гидрохимия, океанология, почвоведение);
● для контроля состояния воды в рыбоводстве.

Методы определения ХПК.

Титриметрический метод.
Классический метод определения химического потребления кислорода (ХПК) это из 2-х стадийный процесс:
● окисление пробы кипячением с реагентами в колбах с обратным холодильником на песчаной бане;
● получение аналитического результата титрованием остатка окислителя.

Фотометрический метод.
Сейчас одним из самых распространенных методов определения химического потребления кислорода (ХПК) является фотометрический метод по ГОСТ 31859-2012.
Методика подходит для определения ХПК в интервале значений от 10 до 800 мгО/дм во всех типах вод: питьевые и природные водные объекты, природные водные объекты и сточные воды. При анализе образцов воды с превышающими для данной методики показателями ХПК, исследуемую пробу разбавляют (не более чем в 100 раз). Мешающими факторами при проведении анализа относят наличие в пробе воды хлоридов (более 1000 мг/л и марганца (II) при его концентрации выше 50 мг/л). Мешающие факторы также устраняют разбавлением пробы.

Методика состоит из двух этапов:
1. Окисление пробы концентрированной серной кислотой, раствором бихромата калия при определенной температуре, в присутствии катализатора окисления — сульфата серебра и сульфата ртути (II) для снижения влияния хлоридов.
2. Фотометрическое определение ХПК по оптической плотности раствора при определённой длине волны в соответствии с полученным по стандарту градуированной зависимостью.

Диапазон значений, в которых может применяться данная методика:
● Значение ХПК образца находится в диапазоне от 10 до 160 мгО/л: измерение оптической плотности проводится при длине волны
440±20 нм.
● От 80 до 800 мгО/л — длина волны 600±20 нм.
● В области от 80 до 160 мгО/л при длине волны 440±20 нм или600±20 нм.

Для работы по данной методике понадобятся реактивы, термореактор и фотометр.

Конечно, реагенты можно приготовить самостоятельно в лаборатории, согласно методике анализа, однако проще воспользоваться готовыми тест-наборами в реакционных кюветах на 16 мм для фотометрического определения ХПК. Главное достоинство наборов в том, что не потребуется предварительное приготовление и хранение опасных реактивов, их дозирование и многие сопутствующие операции в лаборатории. Наборы соответствуют требованиям методик ГОСТ 31859‐12, ПНД Ф 14.1:2:4.210‐05, ПНД Ф 14.1:2:4.190‐03, а также ISO 15705:2002 «Качество воды. Определение ХПК. Метод герметичных пробирок». Реагенты метрологически обеспечены (МВИ 241.0276/RA.RU.311866/2016).

Для нагрева и термостатирования анализируемых проб при фиксированной температуре необходим термореактор, например TAGLER НТ-170 ХПК или термореактор лабораторный «ТЕРМИОН».
Данные термореакторы специально разработаны для работы с кюветами на 16 мм и позволяют осуществлять одновременный нагрев 16, 22, 29, 32 или 64 кювет с исследуемыми образцами, в зависимости от модели термореактора.

Тест-наборы разработаны так, чтобы подходить для работы на любомых фотометреах, оборудованных отсеком для цилиндрических кювет на 16 мм, например,: Флюорат‐02М, Эксперт‐003-ХПК, Экотест-2020-ХПК, HACH DR 900, Экохим ПЭ, TAGLER, UNICO, WTW, LEKI, Hanna Instruments.

Сравнение титриметрического и фотометрического подходов.

Титрование ХПК

Фотометрия ХПК

Длительность всего анализа небольшой серии проб (менее 10) может быть сравнима c фотометрическим методом: около 5 часов, но оператор в ходе анализа задействован почти все 5 часов.

При фотометрии с готовыми реагентами затраты времени оператора не более 30 минут.

При большой серии проб &mdash затраты времени при титриметрии растут пропорционально.

При фотометрии с готовыми реагентами затраты времени практически одинаковы и растут незначительно (что для 20, что для 50 проб)

Читайте также:  Как избавиться от фитофторы в теплице осенью

Автоматизация титрования возможна только с использованием автотитратора. Стоимость автоматического титратора, например АТП-02 более 200 000 руб.

Приборная автоматизация. Стоимость фотометра «Экотест-2020-ХПК» в комплекте с термореактором , около 76 000 руб.

Большой расход реактивов: на каждую пробу их уходит в 10 раз больше, чем при фотометрии. Также появляется и большой объём опасных отходов.

Малый объём реактивов, подготовленный и развешанный производителем тест-наборов.

Рабочее место: одновременный анализ 5-6 проб занимает весь вытяжной шкаф.

При фотометрическом методе в один шкаф можно разместить более 80 проб на базе готовых реактивов.

Плохая применимость в полевых условиях.

Низкая точность и воспроизводимость.

Высокая точность и воспроизводимость.

Диапазон определяемых содержаний без разбавления пробы
4–50 мг/л.

Диапазон определяемых содержаний без разбавления пробы
10–160 или 80–1000 мг/л.

ХПК сточных вод — это величина, которая определяет концентрацию органики в жидкости. Для очищения сточных вод от грязи используется большое количество разных методов. Но чтобы все системы очищения функционировали эффективно необходимо знать показатель загрязнения стоков. От того какое будет соотношение зависит: от выбора методики очищения, её скорости и качества. Поговорим подробнее, что такое БПК, БПК5, ХПК, как ее снизить.

Что такое химическое потребление кислорода

Химическое потребление кислорода (ХПК) – это объем кислородных масс, который требуется затратить на окисление органики в литре жидкости. За границей для обозначения показателя применяется обозначение COD. За основу расчётов в теории загрязнённости стоков используется определение количества потребления кислорода или иного вещества, которое выступает в роли окислителя (он переведен в объём кислородных масс).

ХПК сточных вод должно соответствовать нормам, установленным законодательством

Его должно хватать для того, чтобы весь H, C, S, P и др. (не берется во внимание азот), которые содержатся в изучаемых пробах воды, окислился до состояния:

  • Вода;
  • Диоксид углерода;
  • Оксид серы;
  • Пентаоксид фосфора.

ХПК считается наглядным показателем степени, динамичности и характера процессов самоочищения жидкости. Методы определения различные. Лабораторная методика — перманганатная методика. Определение выполняется с применением KMnO4 и H2SO4. Получившиеся результаты именуются – перманганатная окись. Еще используется биохромное биохимическое определение.

Метод подходит для сферы отведения воды и исследования стоков с сильнейшими показателями «грязи».

В качестве «рабочего» материала используется биохромат калия. Расшифровка результата — биохромная окись.

Общие условия выполнения данной методики:

  1. Вода обрабатывается H2SO4 и биохроматом калия под действием особого температурного режима.
  2. Реакция выполняется с катализатором (вещество, которое способствует ускорению процессов, но не попадает в результат) – Ag2SO4.
  3. Для устранения хлоридов в жидкость включают HgSO4.

Применяемые лабораторные методики дают возможность практическим путем получать результат, который близок к теории и выкладкам, но иногда могут в разы отличаться. Так, если в стоках содержатся определённые элементы не органики, изменяющие характер окисления, может быть скорректирован показатель потребления кислорода.

В такой ситуации выполняются отдельные расчеты определения числа поглощения окислителя, который израсходован для перерабатывания и не органических элементов. Показатели, которые получены отдельно надо вычесть из общего ХПК. Для того чтобы получить показатели химического потребления кислорода в лаборатории понадобится примерно сутки-полтора.

Показатель БПК 5 в сточных водах: это что

Полное биологическое потребление кислорода (БПК) – величина, которая определяет, сколько органических элементов в пробе из стока. БПК выражается в количестве кислородных масс, которые расходуются при окислении, при анаэробных процессах, с обязательным присутствием кислорода, под воздействием микроскопических организмов в воде, которая исследуется. БПК основная методика выявления количества легкоокисляющейся органических элементов в жидкости.

В естественное среде в жидкости присутствует малое число органики. Она «перерабатывается» за счёт микробактерий, которые запускают анаэробное окисление с выделением 2-окиси углерода. В этот период идет потребление растворённого в воде кислорода. То есть, чем больше органических элементов в жидкости, тем больше будут поглощать кислорода микробактерии для её перерабатывания.

Сточные воды должны быть безопасными для окружающей среды

В стоках присутствуют различные органические соединения:

  • Продукты, что получены путем перерабатывания нефти;
  • Масла;
  • Лигнины (составное вещество растительных культур);
  • Белки;
  • Жиры;
  • Фекалии.

Для перерабатывания большого количества такой органики нужно очень много кислородных масс, поэтому в сточных системах БПК имеет высочайшие показатели. Количество выявляется за конкретный временной период, то есть определяется число окислителя, затраченного за определенное время. Так, БПК5 означает параметр потребления за 5 суток. Помимо времени, исследования в лаборатории выполняются в строго установленной среде: полное отсутствие освещения, температурный режим +20 о С.

Если нарушить условия, это повлияет на процесс окисления и количество БПК.

БПК выявляется как разница между данными количества кислородных масс перед и после замеров. За 5 дней в норме и при среднем количестве загрязнений окисляется примерно 70 % органических соединений в воде. Полное преобразование органических элементов происходит за 21 день. Стандарт по интервалу замеров: 2-ое суток, 5-ть, 20-ть, 120-ть дней. Однако иногда используются другие периоды, всё зависит от предполагаемого состава грязи и времени, требуемого для их полнейшего окисления. Замеры, при которых выполняется полное окисление в воде, называются полное БПК.

Читайте также:  Какого цвета блохи у кошек

Понятие ХПК замены

Порядок выполнения измерений употребления кислорода состоит в реализации мероприятий.

А именно:

  1. Отбор проб воды в лабораторные склянки.
  2. Материалы забираются из одного места в 3 и более емкостей.
  3. Образец одной из склянок тут же проходит процесс фиксации кислородных масс. На ней прописаны параметры растворившегося кислорода.
  4. Остальные лабораторные склянки размещаются в инкубатор, где создаются требуемые условия по свету и температуре.
  5. Через выставленный заблаговременно временной период емкости вынимаются из инкубатора, и замеряются показатели кислородных масс.
  6. Информация сравнивается, и высчитываются показатели поглощения кислорода.

В нашей стране установлен норматив ХПК в применяемых водах. Она бывает 15 или 30 мг О 2 /л все зависит от функционального назначения сточной системы. По стандартам и условиям, которые установлены, БПК в воде для применения в быту не должно быть больше 3 мг О 2 /л. В бассейнах количество не может быть больше 6 мг О 2 /л.

Очисткой сточных вод должны заниматься квалифицированные специалисты

Высочайшее количество ХПК и БПК сточных вод говорит о том, что для очищения понадобится потребить много кислорода, а это означает что и самих загрязнений в воде чрезмерное количество. Замеры БПК и ХПК выполняются параллельно, так как их сравнение и соотношение дает возможность получить дополнительные важнейшие данные о составе стоков. Так, если ХПК больше БПК, это говорит о том, что в воде присутствует много не окисляемых органических элементов. БПК и ХПК больше в сточных системах промышленного назначения. В хозяйственных и бытовых стоках параметры потребления кислородных масс в разы ниже.

Как снизить ХПК в сточных водах

Количество БПК и ХПК (розклад ПДАа и БПКполн) в сточных системах понижается посредством прохода через очистительные сооружения. Они могут иметь разную конфигурацию и устройство, для очищения в них могут использоваться разные методы. Стандартной структурой очистительных станций с эффективными показателями биохимии сточных систем и устранения из них грязи является сооружения 4-блочного типа.

Они состоят из блоков:

  1. Механического очищения (прохождение через фильтр и отстаивание).
  2. Биологическое очищение.
  3. Физико-химическое очищение с использованием реагентов.
  4. Обработка и утилизирование осадков.

При высококачественной организации работы и оснащённости количество ХПК и БПК будет нормальным после того как вода пройдет первые две ступени очищения.

Теперь вы знаете, что такое ХПК (ХПГ) и БПК и для чего проводятся лабораторные исследования.

Введение

В воде источников водоснабжения обнаружено несколько тысяч органических веществ разных химических классов и групп. Органические соединения природного происхождения (гуминовые вещества, различные амины и другие) — способны изменять органолептические свойства воды, и по этой причине они должны быть удалены в процессе водоподготовки.

Несомненно, что органические вещества техногенного происхождения при поступлении их с питьевой водой могут неблагоприятно действовать на организм. Аналитический контроль их содержания в питьевой воде затруднен не только ввиду громадного их числа, но и вследствие того, что многие из них весьма неустойчивы и в воде происходит их непрерывная трансформация. Поэтому при аналитическом контроле невозможно идентифицировать все органические соединения, присутствующие в питьевой воде.

Однако многие органические вещества обладают выраженными органолептическими свойствами (запахом, вкусом, цветом, способностью к пенообразованию), что позволяет их выявить и ограничить их содержание в питьевой воде. Примерами таких веществ являются: синтетические поверхностно-активные вещества (СПАВ), в незначительных (нетоксических) концентрациях образующие пену; фенолы, придающие воде специфический запах; многие фосфорорганические соединения.

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. 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.

БПК и ХПК

Интегральное содержание органических веществ оценивается по показателям БПК и ХПК.

Биохимическое и химическое потребление кислорода — БПК и ХПК , принятые в гигиене, гидрохимии и экологии, интегральные показатели, характеризующие содержание в воде нестабильных (неконсервативных) органических веществ, трансформирующихся в воде путем гидролиза, окисления и других процессов. Содержание таких веществ выражается через количество кислорода, необходимое для их окисления в резко кислой среде перманганатом (БПК) или бихроматом (ХПК). К таким веществам относят алифатические кислоты, некоторые эфиры, амины, спирты.

В естественных условиях находящиеся в воде органические вещества разрушаются бактериями, претерпевая аэробное биохимическое окисление с образованием CO2. При этом на окисление потребляется растворенный в воде кислород (РК). В водоемах с большим содержанием органических веществ большая часть кислорода потребляется на биохимическое окисление, лишая, таким образом, кислорода другие организмы. Поэтому увеличивается количество организмов, более устойчивых к низкому содержанию кислорода, исчезают кислородолюбивые виды. Таким образом, в процессе биохимического окисления органических веществ в воде происходит уменьшение концентрации кислорода, 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).

БПК — это количество кислорода в (мг), требуемое для окисления находящихся в 1 литре воды органических вещества в аэробных условиях, без доступа света, при 20 °С, за определённый период в результате протекающих в воде биохимических процессов.

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 (то есть 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). Может определяться также БПК10 за 10 суток и БПКполн. за 20 суток (при этом окисляется около 90 % и 99 % органических веществ соответственно). Ориентировочно принимают, что БПК5 составляет около 70 % БПКполн., но может составлять от 10 % до 90 % в зависимости от окисляющегося вещества. 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.

Читайте также:  Намокла минвата что делать

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.

Таблица 1. Величины БПК5 в водоемах с различной степенью загрязненности

Степень загрязнения (классы водоемов) БПК5, мг O2/дм 3
Очень чистые 0,5–1,0
Чистые 1,1–1,9
Умеренно загрязненные 2,0–2,9
Загрязненные 3,0–3,9
Грязные 4,0–10,0
Очень грязные 10,0

Норматив на БПКполн. 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 2 мг/л и 4 мг/л.

Величина, характеризующая содержание в воде органических и минеральных веществ, окисляемых одним из сильных химических окислителей при определенных условиях, называется окисляемостью или ХПК. Существует несколько видов окисляемости воды: перманганатная, бихроматная, иодатная, цериевая.

Являясь интегральным (суммарным) показате­лем, ХПК в настоящее время считается одним из наиболее инфор­мативных показателей антропогенного загрязнения вод. Этот по­казатель, в том или ином варианте, используется повсеместно при контроле качества природных вод, исследовании сточных вод и др. Результаты определения окисляемости выражаются в милли­граммах потребленного кислорода на 1 литр воды (мгО/л).

В водоемах и водотоках, подверженных сильному воздействию хозяйственной деятельности человека, изменение окисляемости выступает как характеристика, отражающая режим поступления сточных вод. Для природных малозагрязненных вод рекомендовано определять перманганатную окисляемость; в более загрязненных водах определяют, как правило, бихроматную окисляемость (ХПК).

В соответствии с требованиями к составу и свойствам воды водоемов у пунктов питьевого водопользования величина ХПК не должна превышать 15 мг О/дм 3 ; в зонах рекреации в водных объектах допускается величина ХПК до 30 мг О/дм 3 .

В программах мониторинга ХПК используется в качестве меры содержания органического вещества в пробе, которое подвержено окислению сильным химическим окислителем. ХПК применяют для характеристики состояния водотоков и водоемов, поступления бытовых и промышленных сточных вод (в том числе, и степени их очистки), а также поверхностного стока.

Таблица 2. Величины ХПК в водоемах с различной степенью загрязненности

Степень загрязнения (классы водоемов) ХПК, мг О/дм 3
Очень чистые 1
Чистые 2
Умеренно загрязненные 3
Загрязненные 4
Грязные 5–15
Очень грязные >15

Однако не все органические вещества в равной степени уча­ствуют в реакции химического окисления. Так же, как и при биохи­мическом окислении, при химическом окислении можно выделить группы легко, нормально и тяжело окисляющихся органических веществ. Поэтому всегда существует разница между теоретически возможным и практически достигаемым значениями ХПК. Мешают точному определению ХПК в первую очередь, хлорид-анионы, как правило, содержащиеся в природных и, особенно, в сточных водах. Определению также мешают нитриты, часто присутствующие в водах, прошедших биохимическую очистку.

Нормативы на ХПК в воде водоемов: для питьевой воды – 5,0 мгО/л (для перманганатной окисляемости), ХПК – 15 мгО/л.

Ссылка на основную публикацию
Adblock detector