Природные источники воды настолько загрязнены, что без предварительной очистки с них пить нельзя. Органические вещества, содержащиеся в такой воде, негативно действуют на организм, из-за этого от них необходимо избавляться. Ежегодно разрабатываются новые технологии очистки, чтобы выбрать подходящую для определенного водоема, берутся специальные пробы. В их составе проверяются определенные показатели, основными из них выступают: ХПК и БПК 5.
Что такое ХПК
Получается, что ХПК сточных вод это количество кислорода, необходимого для устранения вредных веществ в 1 литре жидкости. Если для очистки используются технологии, в которых для окисления применяются другие химические соединения, то необходимый их объем приравнивается к количеству кислорода. На западе аналогичным показателем выступает COD.
Показатель БПК не менее важен, его практически всегда применяют в совместно с ХПК.
Эти показатели очень важны для определения эффективности очистки каждого звена специальных сооружений для стоков.
Отличие ХПК от БПК
В расшифровке обоих показателей фигурирует потребление О2, но на этом их сходство заканчивается.
Химическое потребление кислорода может быть применимо и для другого соединения. Для измерения ХПК выделяют общий процент органических веществ в очистном водоеме или сооружении, пробы проводят не более 14 суток с применением окислителей.
БПК отвечает за биологическое потребление кислорода в определенном объеме стоков, при этом учитывается инкубационный период разных бактерий и анализ может проводиться на протяжении 20 суток.
Существует БПК полное и БПК 5, в последнем случае индекс говорит о том, что анализ производился в течение 5 суток, а не весь период. Но этого времени хватает для исследования стоков со средней степенью загрязнения. Пять суток достаточно, чтобы кислород начал взаимодействовать с большим количеством органических примесей (до 70%). При использовании полного показателя окисляется 100% кислорода.
Степень загрязнения водоема можно установить после проверки табличных данных, по ним видно соотношение ХПК и БПК.
| Классы водоемов | ХПК, мг О/дм3 | БПК, мг О/дм3 |
| Очень грязные | >15 | >10 |
| Грязные | 5-15 | 4-10 |
| Загрязненные | 4 | 3-3,9 |
| Умеренно загрязненные | 3 | 2-2,9 |
| Чистые | 2 | 1-1,9 |
| Очень чистые | 1 | 0,5-1 |
Соотношение БПК в сточной воде к ХПК обусловлено составом взятой на пробу жидкости. Если биохимическое окисление происходит не в полной мере, то разница между этими показателями увеличивается. Она важна при подборе и разработке действенных способов очистки сточных вод.
Факторы, влияющие на показатели:
- наличие в водоеме атмосферных осадков;
- происходящие в стоках биохимические процессы;
- сезонные явления;
- разновидности сточных вод: промышленные, подземные, хозяйственные или поверхностные.
От перечисленных явлений зависит состав стоков и его способность взаимодействовать с кислородом. Выбор реактивов основывается на определении характеристик жидкости.
Методы определения ХПК
Интегральный показатель считается одним из самых значимых, его постоянно используют для контроля качества вод и стоков. Единицы его измерения выражаются в миллиметрах потребляемого кислорода на 1 литр жидкости (мгО/л).
Чтобы вычислить ХПК сточных вод применяется несколько методик.
Бихромный анализ
Этот способ применим для загрязненной воды, при его выполнении используют серную кислоту и бихромат калия. А чтобы прошла реакция применяют сульфат серебра, он ускоряет процесс окисления, при этом полностью исчезает в исследуемом образце. Добавленный в состав сульфат ртути удалит хлориды.
Установление ХПК в воде при бихромном анализе проводиться в следующей последовательности:
- В отобранную жидкость вводиться бихромат калия и серная кислота, а также сульфат серебра в качестве катализатора.
- Нейтрализация хлоридов.
- Если присутствует много неорганических элементов, то полученные опытным путем значения могут отличаться от результатов, рассчитанных теоретически.
Перманганатный анализ
Исследуемый образец исследуется с помощью все той же серной кислоты, но она идет в содружестве с перманганатом калия. Этот способ применим для обычных исследований воды с небольшим содержанием примесей.
Методы определения БПК сточных вод
Чтобы избежать применения специального оборудования чаще всего исследование проводят в колбах.
Скляночный метод
БПК 5 вычисляется путем подсчета объема кислорода до инкубационного периода и после него. Лаборант выбирает 3 одинаковые колбы, наполняет их в равной степени исследуемым материалом. После нагревания жидкости, ее охлаждают до 20 градусов и насыщают кислородом, непрерывно взбалтывая в течение 60 секунд.
Вначале проверяют содержимое одной колбы и устанавливают количество О2 в нем, а остальные два ее аналога оставляют выстаиваться в течение 5 суток минимум. После завершения инкубационного времени составы 2 колба проверяются, и устанавливается среднее количество окислителя сразу в обеих, его пересчет ведется в литрах.
Кулонометрический способ
Он самый сложный из аппаратных видов. Объем кислорода, потребляемого микроорганизмами, компенсируется в ходе электролиза объемом воды, его расчет зависит от количества потраченного электричества.
Манометрический метод
При таком исследовании применяется аппарат Варбурга. Метод основан на снижении давления в трубе, которое происходит за счет потребления кислорода. Проба стоков помещается в герметичный ферментер, затем ее засевают микроорганизмами и в процессе их культивирования измеряют количество О2, которое было затрачено на окисление находящихся в воде соединений.
Стадии очистки стоков
Каждый этап технологии очищения снижает показатели загрязнения стоков. Количество стадий очистки зависит от степени загрязнения вод и их вида, иногда требуется до 30 узкопрофильных измерений. Все они имеют 4 важных этапов:
- Удаление масляных пленок, крупных загрязнений и мусора. На этом этапе очистка выполняется физико-механическим способом.
- Вторичная очистка сопровождается отделением взвешенных частиц, которые содержатся в растворенном виде. Применяются химические реагенты, которые обеззараживают весь взятый объем пробы.
- Сложный этап, во время которого происходит удаление загрязнений и мелких частиц, применяется абсорбция и другие не менее сложные мероприятия.
- После предыдущих очисток в сточных водах остается безопасный шлам и его фильтруют.
ХПК сточных вод ничего не может рассказать обычному пользователю, но для специалистов именно этот показатель помогает определить, насколько загрязнена вода в каждом водоеме и регионе. Правильно определенное химическое потребление кислорода дает возможность выбрать эффективную методику очистки стоков и водоемов.
