Справочник химика 21. Определение бпк в сточных водах

Определение БПК стандартным методом разбавления

из "Унифицированные методы анализа вод"

Определение проводится в первоначальной или соответственно разбавленной пробе по разности между содержанием кислорода до и после инкубации при стандартных условиях. Стандартной была признана продолжительность инкубации, равная 5 суткам, при 20° С, без доступа воздуха и света. Потребление кислорода, определяемое при этих условиях, называется пятисуточным биохимическим потреблением кислорода — БПК5. [c.92] Кроме этих главных условий, определяющих основной характер биохимического потребления кислорода, ход определения ограничен рядом правил, соблюдение которых необходимо для получения сравнимых результатов. В первую очередь следует строго соблюдать условия, при которых во время определения количество присутствующего кислорода соответствовало бы его потреблению. Это соответствие зависит от степени разбавления проб с большим биохимическим потреблением кислорода, от применения одной и той же разбавляющей воды и одного и того же способа обработки воды перед анализом. [c.92] При анализе проб, обрабатываемых без разбавления, ограничение минимального потребления кислорода 2 мг/л неприемлемо, так как пробы с БПК ниже 2 мг/л будут иметь и более низкое потребление. Второе условие, касающееся остаточной концентрации кислорода после пяти дней инкубации (не менее 3 мг/л), должно быть соблюдено. [c.92] Для разбавления пробы применяется искусственно приготовленная разбавляющая вода, которая содержит неорганические питательные вещества в количестве, достаточном для нормального протекания аэробных биохимических процессов. Только в особых случаях применяется разбавляющая вода с добавкой к ней хозяйственнобытовой или речной воды. Добавку выбирают с учетом характера анализируемой пробы и цели определения. При анализе вод, состав которых подобен составу бытовых сточных вод или близок к нему, для добавки применяют хозяйственно-бытовую сточную воду. При анализе сточных вод, спускаемых в реки, берут для добавки речную воду. В некоторых случаях целесообразно применять речную воду, взятую на несколько сот метров ниже спуска анализируемой сточной воды, так как она содержит адаптированные микроорганизмы, разлагающие содержащиеся в исследуемой сточной воде вещества. [c.93] Кроме определения пятисуточного биохимического потребления кислорода, которое рекомендуется в качестве стандартного метода, можно определять БПК за любое число дней, изменив соответственно инкубационный период, например БПКг или БПКго- В ряде случаев полезно вычерчивать кривую, отражающую ход изменения БПК во времени. [c.93] Мешающие влияния. Определяемая величина БПК5 зависит от процессов, которые протекают в пробе в период между отбором пробы и ее обработкой. Чем продолжительнее это время, тем больше отклонение найденного значения от истинной величины биохимического потребления кислорода в момент взятия пробы. Поэтому взятую пробу необходимо обработать тотчас же. В том случае, если невозможно выполнить анализ в день отбора пробы, ее сохраняют при низкой температуре в холодильнике, чтобы биохимические процессы, протекающие в пробе, шли с минимальной скоростью. [c.93] Таким образом предотвращается ошибка, которая может возникнуть вследствие изменения физических свойств взвешенных веществ (способность к отстаиванию, фильтрованию) или выпадения некоторых растворенных веществ в период между отбором пробы и ее обработкой. Только при очень коротком интервале времени между отбором пробы и ее лабораторной обработкой отстаивание или фильтрование можно проводить в лаборатории. [c.94] Некоторые виды сточных вод стерильны, другие содержат недостаточное количество микроорганизмов или не содержат те организмы, которые вызывают аэробное разложение органических веществ в условиях определения БПК. Для таких вод при анализе применяют разбавляющую воду с добавками. [c.94] В водах, содержащих токсичные вещества в такой концентрации, что их действие проявляется и после разбавления пробы, правильную величину БПКй определить невозможно. В таких случаях выбор условий определения должен зависеть от характера предварительной обработки пробы и свойств присутствующих токсичных веществ. [c.94] Сточные воды, настолько кислые или щелочные, что pH смеси пробы с разбавляющей водой оказываются выше или ниже 6—8, должны быть предварительно нейтрализованы. Кислые воды нейтрализуют 1 н. раствором едкого натра, щелочные воды — 1 н. раствором серной кислоты. В обоих случаях к пробе воды, отмеренной для разбавления, прибавляют рассчитанное количество щелочи или кислоты. Требуемое количество определяют титрованием аликвотной части пробы соответствующим раствором. Титруют до pH 7 визуально в присутствии бромтимолового синего или потенциометрически с применением стеклянного электрода. [c.94] Вещества, реагирующие непосредственно с растворенным кислородом, завышают результат определения БПК. Мешающее влияние таких веществ устраняют увеличением времени между разбавлением пробы водой или аэрацией пробы и фиксированием кислорода в кислородной склянке, предназначенной для определения кислорода в день отбора пробы. Кислород фиксируется через 1 ч после разбавления или аэрации пробы. [c.95] В сточных водах, содержащих вещества, которые реагируют с элементарным иодом, описанное ниже определение кислорода провести невозможно. В таких водах надо вычислить на основании расхода иода и разбавления пробы, сколько будет иода израсходовано на смесь пробы с разбавляющей водой. Если вычисленная величина будет превышать 3 мг иода на 1 л воды, то применяется способ определения кислорода, описанный на стр. 83. В остальном ход определения остается тем же. Если расход иода не превысит этой величины, ход определения останется обычным. [c.95] содержащие большие количества водорослей или планктона, перед анализом фильтруют через планктонную сетку (шелковое сито 20), что указывается при записи результатов анализа. Результаты определения БПК в этих водах будут сомнительными. [c.95] Кислородные склянки емкостью 250—300 мл для арбитражных определений (100—300 мл для других целей), калиброванные с точностью до 0,1 мл (рис. 3). Проверку емкости или калибровку проводят взвешиванием. Емкость кислородной склянки находят по разности массы пустой высушенной склянки с пробкой и массы склянки, наполненной дистиллированной водой при 20° С и закрытой пробкой. Перед взвешиванием необходимо тщательно высушить склянку, в особенности ее горло. Можно также применять специальные склянки с пришлифованными стеклянными колпачками. [c.95] Устройство для аэрации с распределением воздуха через несколько трубок, которые могут быть снабжены стеклянными фильтрующими пластинками. Воздух пропускают через ватный фильтр и стеклянную фильтрующую пластинку. [c.96] Дистиллированная вода. Воду, применяемую для приготовления всех приведенных далее растворов и для приготовления разбавляющей воды, получают перегонкой в стеклянном перегонном аппарате. Дистиллированная вода не должна содержать веществ, оказывающих влияние на определение БПК (в особенности меди), в количестве, большем 0,01 мг л, цинка — в количестве, превышающем 1 мг л, хлора, хлорамина и органических веществ. Присутствие или отсутствие меди, цинка и хлора проверяют методами, приведенными в соответствующих разделах. [c.96] Дистиллированную воду, предназначенную для приготовления разбавляющей воды, насыщают кислородом воздуха (свежеприготовленная дистиллированная вода аэрируется продолжительное время) и хранят, тщательно оберегая от какого бы то ни было загрязнения. Сосуды для этой воды нельзя использовать для других целей (даже для приготовления разбавляющей воды). Принимая во внимание рабочие условия, целесообразно, чтобы дистиллированная вода имела температуру 20° С. [c.96]

Вернуться к основной статье

chem21.info

Что нужно знать о БПК?

Спецпредложения

Теоретические основы манометрического метода определения БПК

Определение биохимического потребления кислорода всегда являлось темой обсуждений. Как правило, в большинстве образцов воды потребление кислорода ограничено лишь количеством присутствующих органических веществ, способных окисляться в присутствии кислорода. Именно в таких случаях при температуре инкубации 20±1°С расход кислорода может быть интерпретирован как БПК.

Метод определения БПК основан на способности микроорганизмов потреблять растворенный кислород при биохимическом окислении веществ в воде. БПК определяют количеством кислорода в мг/мл, которое требуется для окисления находящихся в воде углеродосодержащих органических веществ, в аэробных условиях, т.е. при постоянном доступе воздуха. За БПКполн принимается окончательная минерализация биохимически окисляющихся веществ до начала процесса нитрификации. Уменьшение содержания кислорода за определенный период инкубации в темном месте, при контрольной температуре, в полностью заполненной и герметически закрытой склянке, главным образом обусловлено протекающими в аэробных условиях бактериальными биохимическими процессами, которые приводят к минерализации органического вещества.
Биологические основы определения БПК
Основное отличие определения БПК от остальных измерений заключается в том, что изменяются не столько химические или физические характеристики системы, сколько биологические. Биохимическое потребление кислорода происходит вследствие окисления микроорганизмами органических веществ. Бактериям необходимы вполне определенные условия жизни, также как человеку и остальным формам жизни. Однако условия жизни и функционирования бактерий могут быть различными, вплоть до экстремальных, т.к. микроорганизмы очень легко приспосабливаются. В связи с тем, что более высокоорганизованные формы жизни приспосабливаются хуже, основную долю биологической культуры обычно составляют бактерии и различные инфузории, но могут присутствовать также рачки и даже черви.

Оптимальными условиями для микроорганизмов, которые обычно присутствуют в водах городского происхождения, являются pH в районе нейтрального, а также сбалансированное содержание питательных веществ (включая фосфор и азот), которое обеспечивается с поступлением загрязненной воды. Также микроорганизмы чувствительны к колебаниям температуры - последние отражаются на численности популяции. В связи с этим понятно, почему операторы установок биологической очистки так стремятся оградить биологические культуры от агрессивных воздействий. И именно поэтому определение БПК следует проводить, исключая возможность нанесения вреда адаптированным биологическим культурам. Очень важно, чтобы флора была совместима с исследуемой водой. Для этого используют микроорганизмы, "знакомые" с водой данного образца, т.е. адаптировавшиеся к ней. Воды, содержащие ингибирующие, дезинфицирующие или токсичные вещества, губят микробиологическую культуру. Поэтому такие воды не имеют БПК. Результаты измерений БПК в таких водах могут быть лишь характеристикой токсичности растворенных веществ.
Манометрическое определение БПК.
Определение БПК предполагает разложение углеродсодержащих органических веществ микроорганизмами. Основным приложением манометрического метода является анализ сточных вод и биологических очистных установок. Манометрический метод определения БПК в бутыли соответствует процессу, протекающему на очистных сооружениях, но в сильно уменьшенном виде. В то же время, данный анализ можно применять для различных водных сред, например, природных вод, а также искусственно созданных растворов. Период измерения можно варьировать в широком временном диапазоне в зависимости от преследуемой цели. Для оценки эффективности системы биологической очистки на станциях аэрации в Европе обычно используют БПК5, в Скандинавских странах - БПК7, в России - БПК5, БПК20 или БПКполн. Различные времена инкубирования имеют свои положительные и отрицательные стороны. В каждом случае образцы вод термостатируются в течение всего времени инкубирования при 20°С.
Основы
По сравнению с остальными методами, данный отличается максимальной приближенностью к природным условиям биологического разложения растворенных органических веществ. Воздействие на образец воды сведено к минимуму. Кроме масштаба, процессы, протекающие при биологической очистке на станциях аэрации и при измерении БПК с помощью OxiTop, отличаются тем, что последние протекают в анаэробных условиях (т.е. без доступа воздуха). Весь необходимый для окисления органики кислород находится в измерительной бутыли. Кроме растворенного кислорода, биокультуры потребляют также кислород из газовой фазы - из воздуха в бутыли над раствором. Кислород в водной и газовой фазе находится в равновесии. Постоянное энергичное перемешивание обеспечивает стабильный обмен газом между двумя фазами. Использование OxiTop намного упрощает измерение БПК, т.к. он автоматически запоминает измеренные значения. Все сохраненные в памяти прибора значения можно считать в любой день. К разбавлениям приходится прибегать редко, что также снижает трудо- и времяемкость анализа. Иными словами, количество рутинных операций при использовании OxiTop минимально. В классическом методе определение содержания кислорода осуществляют йодометрическим или амперометрическим методом. Значения БПК прибор OxiTop получает на основании измерения давления в герметичном сосуде. Важным достоинством данного прибора является то, что при измерении давления используются не ртутные манометры, а электронные датчики.
Принцип измерения
Бактерии потребляют кислород и выделяют углекислый газ. Биохимическое потребление кислорода может быть определено напрямую, посредством измерения давления кислорода, или же косвенно - измеряя давление углекислого газа. В манометрических методах измеряется изменение давления. Но откуда же ему взяться, если известно, что моль любого газа имеет объем 22,4 литра, т.е. превращение молекулы кислорода в молекулу углекислого газа не вызовет изменения давления. Вот тут сказывается присутствие гидроксида натрия в горлышке бутыли. Гидроксид натрия взаимодействует с углекислым газом, образуя карбонат натрия. Вследствие того, что углекислый газ удаляется из газовой фазы, происходит падение давления, пропорциональное количеству поглощенного кислорода, которое и пересчитывается в значение БПК.


Кривая А - выход за измеряемый диапазон. Кривая В - нормальный вид зависимости при правильно проведенном эксперименте. Кривая С - результат разгерметизации измерительного сосуда; отсутствие или недостаток NaOH в колпачках прибора. Кривая D - был произведен посев неадаптированной или плохо приспособившейся культуры; или внесено недостаточное количество микроорганизмов. Кривая Е - произошел нежелательный процесс, например нитрификация.
Если анализ проведен правильно, то в координатах БПК - дни эксперимента должна получиться кривая похожая по форме на кривую А. Если же данная кривая не наблюдается, то причиной этого может явиться один или несколько следующих факторов: разгерметизация колбы, задержка развития бактерий, нитрификация, неправильный выбор диапазона измерения. Разгерметизация колбы может привести к тому, что будет наблюдаться кривая Б, или же к отсутствию отклика. В этом случае следует проверить целостность оборудования и правильность установки измерительной головки. При анализе образцов с недостаточным начальным количеством аэробных бактерий наблюдается кривая типа В. К данному явлению приводит и акклиматизация бактерий. Именно поэтому следует использовать флору, адаптировавшуюся к данному образцу воды. Выход за измеряемый диапазон может привести к получению графика, схожего с кривой Г. Используйте разбавление образца чтобы устранить данное явление. Очень важно выбрать диапазон определения БПК так, чтобы значение, высвечиваемое на шкале прибора, лежало в интервале 20 - 40. Если это значение будет меньше 20, то нельзя утверждать, что полученный результат отражает значение БПК с достаточной точностью. Единственным исключением из этого правила является минимальный диапазон определения БПК (1 - 40), в котором точность измерения максимальна. Если диапазон БПК неизвестен, то для его оценки используйте результаты определения ХПК (химического потребления кислорода) или данные серии анализов БПК с различными объемами или разбавления образца. Второй вариант предпочтительнее, т.к. соотношение БПК/ХПК строго не регламентировано: в России оно принимается примерно равным 0,5; за рубежом - примерно 0,8. Однако, эта процедура понадобится скорее всего лишь однажды, когда будет проводиться первый анализ. Примером проявления нитрификации (появлением NO2--ионов вследствие окисления ионов аммония) является кривая Ан. Биологическое окисление органического азота в хозяйственных стоках, как правило, наблюдается спустя пять-шесть дней, что связано с более медленным ростом нитрификационных бактерий. Однако аномально высокое значение поглощения кислорода (особенно при анализе выходных вод) объясняется значительным вкладом жизнедеятельности нитрификационных бактерий в общее значение БПК. Для устранения влияния нитрификации используйте ингибитор нитрификации - N-аллилтиомочевину. Проведение анализа в образцах воды, значение рН в которых отличается от нейтрального, приводит к сильно заниженным результатам. Нейтрализуйте образец при помощи слабого раствора гидроксида натрия или серной кислоты.

Кривая А - Температура пробы находится в оптимальном температурном диапазоне (19-21°С). Кривая В - Проба сильно охлаждена (<15°С), адаптирование температуры занимает очень много времени. Измерения не корректны! Кривая С - Проба перегрета (>21°С). Скачок давления вызван изменением объема в процессе измерения БПК. Измерения не корректны!
Очень важным обстоятельством является предварительное термостатирование образцов. Измерительные головки OxiTop снабжена системой AutoTemp, которая измеряет температуру образца с шагом 1 час. Если через час температура соответствует оптимальной, то измерение БПК включается автоматически. Если же нет, то система ждет еще час и вновь замеряет температуру. Система измеряет температуру образца максимум четыре раза, после чего автоматически активизирует измерение. Для обеспечения жизнедеятельности бактерий необходимо внести следовые количества в исследуемый образец железа, магния, кальция и фосфора. Как правило, хозяйственные стоки содержат упомянутые элементы. Стоки пищевой промышленности содержат очень большое количество органических веществ; в образцы таких вод следует вносить значительно большие количества упомянутых элементов. Образцы вод, содержащие дезинфицирующие (например хлор) или токсичные вещества, следует подготовить к анализу, удалив эти вещества, т.к. они оказывают губительное воздействие на биокультуру. Для удаления хлора пробу выдерживают 1-2 часа на свету или добавляют тиосульфат натрия.

Для удаления токсичных веществ пробу разбавляют, сводя к минимуму воздействие токсикантов, или же акклиматизируют затравку в данной пробе. Как отмечалось ранее, лучше всего использовать адаптированную затравку. Кроме того, бытовые стоки могут обеспечить затравку практически для любых образцов. Использование специальных капсул с затравкой, являющихся постоянным источником аэробных бактерий и свободных от нитрифицирующих бактерий, идеально подходит для сточных вод.

www.ecoinstrument.ru

Определение полного БПК неочищенных сточных вод

из "Определение органических загрязнений питьевых, природных и сточных вод"

Для доведения процесса биохимического окисления до конца, а не только до появления следов (0,1 мг/л) нитрит-ионов, как это делалось ранее при определении БПК, условно принимаемого за БПКполя, в раствор вводится ингибитор — этилентио-мочевина, подавляющая жизнедеятельность нитрифицирующих бактерий и не влияющая на бактерии, осуществляющие основной процесс биохимического окисления. [c.90] Определение конечного ХПК (ХПКк- ж + ХПКк- т) производят через 3, 5, 7 и т. д. суток до получения постоянного значения этой величины, которую и подставляют в приведенную выше формулу расчета. [c.90] Время t лучше выбирать по кривой БПК — время , выделив наиболее круто подымающийся вверху участок. [c.90] Сумма показателей А, Б, В и Г равна 1. [c.91] Вариант I применим для анализа сточных вод с относительно невысоким содержанием летучих органических веществ и синтетических поверхностно-активных веществ. [c.91] Ч- ХПКк- т, когда величина эта практически перестанет изменяться, процесс биохимического окисления считают законченным. [c.91] Этот вариант определения применим для анализа всех сточных вод, но вследствие малого объема жидкости, подвергающейся инкубации, чувствительность его ниже, чем варианта 1. [c.91] Расчет. Значение БПК находят, вычитая из начального ХПК значение конечного ХПК обеих, фаз, жидкой и твердой. Эту разность умножают па 1,П (коэффициент, отражающий разбавление пробы, сделанное добавлением реактивов) и еще на коэффициент, выражающий первоначальное разбавление пробы, если такое разбавление было сделано. [c.92] Синтез этилентиомочевины. В круглодонную колбу вместимостью 2 л помещают 120 г (1,83 моль) 92%-иого этилеидиамииа, 300 мл 95% -ного этилового спирта и 300 мл воды. Присоединяют к колбе обратный холодильник. В делительную воронку, соединенную с верхней частью холодильника, наливают 121 мл сероуглерода и по каплям вводят его в колбу. Когда начнется бурная реакция, подставляют иод колбу водяную баню, нагретую до 60 С, и остаток сероуглерода прибавляют с такой скоростью, чтобы пары его поднимались иа одну треть высоты обратного холодильника. На введение всего сероуглерода требуется около 2 ч. [c.92] К концу этого времени температуру бани повышают до 1О0°С и смесь кипятят, еще в течеиие 1 ч. Затем прибавляют 15 мл концентрированной соляной кислоты и кипятят в вытяжном шкафу (температура бани около 100 °С) в продолжении 9—10 ч. После этого смесь охлаждают в бане со льдом. Препарат отфильтровывают с отсасыванием на воронке Бюхнера и промывают холодным ацетоном (200—300 мл). Выход вещества, имеющего вид бесцветных кристаллов, равен 155-—167 г, т. е. 83—89% от теоретического (Аллеи Эдене, Ван Аллан, Сб. Синтезы органических препаратов . 4. М., Издатинлит, 1953. См. с., 574). [c.92]

Вернуться к основной статье

chem21.info

ОПРЕДЕЛЕНИЕ КОНЦЕНТРАЦИЙ ЗАГРЯЗНЕНИЙ В СТОЧНОЙ ВОДЕ (по БПК и взвешенным веществам)

Вопросы 5 – 9

РАСЧЕТ НЕОБХОДИМОЙ СТЕПЕНИ ОЧИСТКИ СТОЧНЫХ ВОД

Определение расчетных расходов сточных вод

Расчетный расход сточных вод, поступающий от жилых кварталов населенного пункта, определяют по [10, 11]:

, м3/сут, (7.1)

где qo- норма водоотведения, л/сут чел.;

N – общее число жителей, чел.

, м3/сут; (7.2)

где Kсут – коэффициент суточной неравномерности, Kсут= 1,1-1,3 [1]

От промышленного предприятия расход сточных вод принимается, согласно заданию на проектирование Qсут.ср м3/сут;

Принимаем Ксут.= 1.

Расходы сточных вод оформляются в табличной форме ( табл.7.1).

Таблица 7.1

Расходы сточных вод от города

№	Наименование объекта	Средне- суточный расход, м3/сут	Ксут	Расход в сутки наибольшего водопотребления, м3/сут
	Канализованные районы населенного пункта
	Не канализованные районы
	Промпредприятия
	Итого:
	Предприятия местной промышленности, неучтенные расходы в размере 5% от суммарного среднесуточного водоотведения населенного пункта
	ВСЕГО:

Определяются:

- cреднесекундный расход :

(7.3)

По среднесекундному расходу по [1,табл.2] принимаются следующие коэффициенты неравномерности: Кgen. max; и Кgen. min.

Максимальный и минимальный секундные расходы составляют:

;

Определяются часовые расходы

Расчетные расходы оформляются в виде в табл.7.2.

Определение среднего содержания взвешенных веществ,

БПК20 и приведенного числа жителей

Средняя концентрация загрязняющих веществ по взвешенным веществам. [5]:

(7.4)

г/м3, (7.5)

где Сбыт- содержание взвешенных веществ в бытовых водах, мг/л.

, г/м3, (7.6)

где а- загрязнение по взвешенным веществам в граммах на 1-го жителя в сутки [1, табл.25].

Сппр и Qпр приведены в задании на проектирование.

Средняя концентрация загрязняющих веществ по БПКполн.:

г/м3; (7.7)

, г/м3, (7.8)

где b- концентрация загрязнений по БПК20.в граммах на 1 чел. В сутки [1,табл.25];

Lпр и Qпр приведены в задании на проектирование.

С целью сохранения самоочищаемой способности водоема, под которой подразумевают совокупность гидродинамических, биохимических и физико-химических процессов, приводящих к снижению концентрации внесенных в них органических и минеральных загрязнений, необходимо определить степень очистки сточных вод по основным показателям или определить основные параметры технологической схемы очистки воды.

К расчетным параметрам относят:

· коэффициент смешения сточной воды с водой водоема;

· степень очистки по взвешенным веществам и допустимое содержание взвешенных веществ в сточной воде, сбрасываемой в водоем;

· необходимую степень очистки сточных вод по БПК и концентрацию БПК20 в сточной воде, сбрасываемой в водоем;

· содержание кислорода в критической точке и необходимую степень очистки сточных вод по растворенному в воде водоема кислороду;

· дефицит кислорода в критической точке и время протока воды до контрольного створа.

Исходные данные для расчета приведены в табл. 7.2.

Таблица 7.2

cyberpedia.su