Общие показатели загрязненности сточных вод

Под качеством воды понимают совокупность ее характеристик и свойств, обусловленных природой и концентрацией содержащихся в ней примесей. В связи с невозможностью индивидуального аналитического определения всех присутствующих в сточной воде соединений прибегают к суммарной оценке их содержания. К общим показателям загрязненности сточных вод следует отнести те, которые характеризуют общие свойства воды — органолептичеекие, физико-химические, содержание нерастворимых примесей (содержание взвешенных веществ или зольность), концентрацию растворенных веществ (общее содержание органических и неорганических примесей, «органический» углерод), перманганатную и дихроматную окисляемость (химическое потребление кислорода — ХПК), биохимическое потребление кислорода (БПК). Совокупность этих показателей позволяет оценить общее состояние сточных вод и предложить наиболее эффективный способ их очистки.

Следует, однако, помнить, что часто в сточных водах могут присутствовать химические соединения, которые даже в незначительных количествах сильно влияют как на свойства воды, так и на возможность очистки данного вида стоков. В таких случаях необходим более детальный анализ состава сточной воды с выяснением не только концентраций тех или иных соединений, но и более полное определение качественного и количественного состава загрязнений.

Определение таких показателей, как органолептические (цвет, вид, запах, прозрачность, мутность), оптическая плотность, цветность, рН, температура и т. д. не вызывает каких-либо трудностей экспериментального и методического характера. Значительно сложнее определить общее содержание органических веществ в сточной воде, которое необходимо знать для контроля работы очистных сооружений, повторного использования сточных вод в технологических процессах, выбора метода очистки и доочистки, определения окончания процесса очистки, а также для оценки возможности сброса воды в водоемы.

Из большого числа способов, применяемых для определения содержания органических веществ, более подробно будут описаны два, наиболее широко используемые при проведении процессов биологической очистки.

Химическое потребление кислорода (ХПК) Методика основана на окислении веществ, присутствующих в сточных водах, 0,25%-ным раствором дихромата калия при кипячении пробы в течение 2 ч в 50%-ном (по объему) растворе серной кислоты. Для полноты окисления органических веществ применяется катализатор — сульфат серебра. Многочисленные исследования показали, что большинство органических соединений в таких условиях окисляются до Н₂О и СО₂, однако ряд соединений (пиридин, бензол и его гомологи, нафталин) в этом режиме окисляется не полностью. Тем не менее, дихроматный способ имеет широкое применение из-за его простоты и возможности автоматизации при проведении эксперимента.

Биохимическое потребление кислорода (БПК). Измеряется количеством кислорода, которое расходуется микроорганизмами при аэробном биологическом разложении веществ, содержащихся в сточных водах при стандартных условиях за определенный интервал времени. Определение БПК требует применения специальной аппаратуры; при манометрических способах измеряется уменьшение давления в аппарате за счет потребления кислорода. Исследования проводят в аппарате Варбурга или в специально разработанном респирометре (рис. 1). Измерения БПКвыполняют следующим образом: в герметичный ферментер помещается определенное количество исследуемой сточной воды которую засевают микроорганизмами; в процессе культивирования регистрируется изменение количества кислорода (или кислорода воздуха), пошедшего на окисление соединения присутствующего в сточных водах. Второй, кулонометрический способ определения ВПК более сложен в. аппаратурном оформлении, он основан на компенсации объема кислорода, потребленного микроорганизмами, за счет электролиза соответствующего количества воды, при этом объем выделившегося кислорода определяется по затратам электричества.

Особую важность при определении ВПК имеет вопрос стандартизации условий проведения эксперимента: в зависимости от длительности культивирования различают биохимическое потребление кислорода за 5, 20 сут и полное окисление; эти показатели условно обозначаются через БПК₅, БПК₂₀, БПКn. Измерение БПК5 целесообразно проводить для стоков, содержащих легкоусвояемые загрязнения — углеводы, низшие спирты. Для стоков химических производств, включающих большой спектр органических загрязнений, лучше определять БПКn. Однако это определение может быть затруднено тем, что по мере снижения концентрации органических загрязнений начинают, протекать процессы нитрофикации, для предотвращения которых используют различные ингибиторы типа этилтиомочевины.

Стоки кислой и щелочной природы перед определением БПК необходимо нейтрализовать. Высоко концентрированные стоки перед анализом разбавляют, так как возможно ингибирование повышенными концентрациями загрязнений.

Особое значение при измерении БПК имеет количество и качество микрофлоры. Оптимальным вариантом при этом является использование микрофлоры из уже работающих биологических систем, адаптированной именно к данному спектру загрязнений. Количество вносимой микрофлоры должно соответствовать ее концентрации в работающих очистных сооружениях.

Корректное соблюдение этих требований часто затруднено и результаты измерений показателя БПК могут изменяться для одной и той же группы сточных вод в зависимости от конкретных условий проведения эксперимента.

Определение лишь одного из показателей качества сточной воды (ХПК или БПК) не всегда позволяет оценить ее доступность для биологической очистки. Имеется целая группы соединений, определение ХПК для которых невозможно, хотя эти соединения вполне доступны для биологического окисления, и наоборот для целого ряда стоков низкое значение ХПК еще не гарантирует что удастся полностью удалить загрязнения путем биологической очистки.

Целью очистки производственных сточных вод является удаление из них взвешенных и растворимых органических и неорганических соединений до концентраций, которые не превышают заранее регламентированные (ПДК). В зависимости от характера загрязнений и их концентраций возможно применение различных способов очистки сточных вод. Наиболее распространены механические (отстаивание, фильтрация), механофизические (коагуляция, нейтрализация с последующим отстаиванием), физико-химические (ионный обмен, сорбция), термические и биохимические методы. Каждый из перечисленных способов имеет свои преимущества и недостатки, свои области применения, поэтому чаще всего пользуются несколькими способами очистки, что позволяет более полно извлекать загрязнения.

Биохимические способы очистки относятся к процессам биотехнологии, они получили широкое распространение в тех отраслях промышленности, где в сточных водах содержится значительное количество разных загрязнений, каждое из которых присутствует в небольших концентрациях. Главным действующим началом биохимической очистки являются микроорганизмы, использующие в качестве питательных веществ и источников энергии органические и неорганические соединения, содержащиеся в сточных водах. Микроорганизмы разрушают эти соединения до диоксида углерода и воды и создают в процессе минерализации соли азотистой и азотной кислот.

Широкое использование биохимических способов очистки сточных вод обусловлено следующими достоинствами метода: а) возможностью удаления из сточной воды широкого спектра органических загрязнений; б) самоподстраиваемостью системы к изменению спектра и концентраций органических загрязнений; в) простотой аппаратурного оформления; г) относительно невысокими эксплуатационными затратами. К недостаткам следует отнести: а) высокие капитальные затраты, идущие на сооружение очистных систем; б) необходимость строгого соблюдения технологических режимов очистки; в) токсичность некоторых органических соединений для биоценоза активного ила- г) необходимость предварительного разбавления высококонцёнтрированных токсичных стоков, что приводит к увеличению потока сточной воды.

Дата добавления: 2015-07-07