Бпк что это в экологии

Что такое ХПК сточных вод?

Для эффективной работы очистных систем требуются сведения о загрязненности стоков. Лаборатории исследуют химическое потребление кислорода (ХПК) сточных вод для выбора методов очистки и определения ее скорости, чтобы добиться требуемых показателей.

Загрязнение природных вод.

Что такое ХПК и БПК

Для характеристики состояния стоков используют показатели химического потребления кислорода (ХПК) и биологического (БПК). ХПК определяет количество органики в 1 мг кислорода на 1 л. БПК указывает, сколько кислорода потребили бактерии, разлагая органические частицы за определенное время.

В стоках много органики, для переработки которой требуется кислород, независимо от происходящих процессов очистки. Его потребление возрастает с увеличением процента органических примесей.

Какие факторы влияют на ХПК

Состав жидких отходов зависит от ряда обстоятельств:

В стоках содержатся вещества, способные к окислению в разной степени. Некоторых с кислородом не реагируют. Чтобы подобрать реактивы для анализа, исследуют состав жидкости.

Чем отличаются ХПК и БПК

ХПК и БПК сточных вод указывают загрязненность, но это разные показатели. Очистка возможна при окислении органики. БПК — это биохимические реакции, ХПК — химические.

При биологическом исследовании используют микроорганизмы. Для них создают особую среду, полную темноту и выдерживают в таких условиях от 5 до 20 суток. При химическом анализе чистоту определяют с применением окислителей. Анализ проводят 2 недели, не более.

ХПК показывает общее содержание органики в жидких отходах, а БПК оценивает загрязненность ограниченного объема.

Методики определения ХПК

Для исследований пользуются 2 методами: перманганатным и бихромным. Для первого нужны перманганат калия и серная кислота. Результат называют перманганатной окисляемостью.

Диаграмма ХПК сточных вод.

Бихромный анализ проводят при необходимой температуре:

Результаты анализов можно рассчитать теоретически. При некоторых условиях данные, полученные практическим путем, отличаются от теоретических. Это происходит, если присутствует много неорганических элементов, влияющих на окисление.

Требуются отдельные расчеты потребления кислорода. Результат отнимается от суммарного показателя. Исследования занимают 2-3 суток.

Что такое БПК полное и БПК 5

Количество окислителя, вступившего в реакцию, вычисляют в течение стандартных единиц времени: 2, 5 и 20 суток. Иногда применяют другой период, что диктуется наличием предполагаемых загрязнителей и тем, сколько длится полное окисление.

Лабораторный мониторинг проводят при строго выдержанных условиях: в темноте, при температуре не ниже +20° С. При нарушениях окисление проходит по-другому, что влияет на данные. БПК рассчитывают как разницу содержания кислорода до начала окисления и после.

Индекс после букв обозначает временной промежуток в сутках, в течение которого проводился анализ. БПК5 указывает на то, что исследование длилось 5 суток. Этого хватает, чтобы в стоках со средней загрязненностью кислород вступил в реакцию с 70% органических примесей.

Полное БПК — это результат, когда 100% кислорода окисляется. Процесс длится преимущественно 20 суток в нормальных условиях. Характер органики влияет на продолжительность полного окисления.

Методики определения БПК

В 3 колбы заливают одинаковое количество сточной жидкости. Температуру доводят до +20° С, нагревая или охлаждая воду. Взбалтывают 1 минуту, чтобы насытить исследуемый материал кислородом.

В одной емкости проверяют концентрацию кислорода. Другие 2 колбы на время помещают в термостат для исследования. Когда время истекает, измеряют содержание окислителя, переводят в литры. Результат определяют как разницу между данными, полученными из первой емкости и среднего значения в 2 других.

Определение органический загрязнений.

Норма показателя ХПК

Содержание загрязняющих веществ после очистки регулируется законодательно утвержденными нормативами.

Величина ХПК в различной воде

Загрязненность

ХПК (мг/л)

Допустимые параметры зависят от сферы применения воды. Завышенные свидетельствуют о нехватке кислорода, увеличенном содержании органики.

Соотношение БПК и ХПК

ХПК и БПК измеряют одновременно, чтобы получить сведения о стоках. Данные сравнивают, соотносят. Если ХПК выше БПК, это значит, что вода содержит много органики, которая не окисляется.

Отличающиеся результаты объясняются происходящими реакциями. Потребление кислорода разное, зависит от типа процессов: химические или биологические. На соотношение влияют характер жидкости и ее содержимое. Увеличение разницы происходит при недостаточном биохимическом окислении. Это значит, что жидкие нечистоты малопригодные для биологической очистки.

На основании оценок результатов мониторинга подбирают эффективные способы очистки.

Чем опасны высокие уровни ХПК и БПК

Плохо очищенная вода наносит урон природе:

ХПК и БПК: критерий загрязнения

Химическое и биологическое потребление кислорода — основные показатели наличия органики. Химический анализ оценивает суммарное количество нечистот, которые находятся во всем объеме стоков. Биохимические исследования учитывают переработанные аэробными бактериями частицы в литре жидкости. Органика содержится во всех стоках, но ее количество не должно превышать уровень, который окисляется естественным способом.

Стадии снижения ХПК и БПК в процессе очистки

Предприятия, в случае превышения норм загрязнения сбрасываемой воды, обязаны обрабатывать ее. Строятся очистные сооружения, различающиеся производительностью, по типам и принципам действия.

Снижение ХПК и БПК проходит в 4 последовательных стадии, в результате каждой затраты кислорода уменьшаются. На изменение показателей влияют характеристика и происхождение стоков. После каждого этапа забирают пробы для контроля.

Показатели загрязненности снижаются в большей степени на первой стадии после отстаивания. Удаляются вещества, которые разлагаются только сильными окислителями. После этого остается больше примесей, которые окисляются биологически. Поэтому перед биологической очисткой снижают их концентрацию. Чаще предприятия строят станции, где применяется только механическая и химическая очистка.

Стоки не всегда подвергают всем стадиям очистки. Необходимые нормы иногда достигаются после первого этапа.

Различия между бытовыми и промышленными сточными водами

Содержимое стоков зависит от их происхождения. В домашних жидких нечистотах много органики, мусора, химических бытовых средств. Они быстро окисляются, кислорода требуется немного.

Состав производственных стоков обусловлен отраслью промышленности. Они содержат такие загрязнители, как продукты нефтепереработки, соли различных металлов, фосфаты и др. Подобные вещества трудно окисляются. Требуется больше кислорода, которым иногда принудительно насыщают стоки.

Когда сточные воды различного происхождения объединяются, это на пользу биологической очистке. Бытовые стоки содержат много органики, которая поддерживает активность процессов.

Стадии очистки сточных вод и снижения показателей их загрязненности

Для достижения норм стоки очищают. Процесс не зависит от вида установленных очистителей и проходит 4 стадии:

Если очистка не приносит необходимых результатов, требуется изменить очистную технологию или обновить оборудование.

Источник

Биохимическое потребление кислорода 5: его значение и нормы

Важнейшими показателями степени загрязненности отработанных вод являются ХПК и БПК 5 (параметры химического и биохимического потребления О2). Их идентифицируют как при анализе бытовых сточных вод, так и в ходе исследований промышленных. Во втором случае показатели будут существенно выше. Если определение БПК 5 показало повышение уровня, это означает, что в отработанных (естественных) водах присутствует большой объем органических соединений. Зачем измерять биохимическое потребление кислорода БПК 5 и ХПК, на что указывают эти параметры, и какие нормы установлены — эти и другие вопросы имеет смысл рассмотреть.

Почему увеличивается показатель БПК 5 и ХПК?

Выше было определено, что увеличение БПК 5 в сточных водах — это показатель повышенного содержания органики. Попадая в почву, загрязненная субстанция заражает подземные воды, грунт, что негативно сказывается на окружающей среде. К повышению БПК 5 в воде определенного района могут привести и:

При расчете БПК 5 единица измерения израсходованного кислорода — миллиграммы О2/л.

Чем грозит увеличение БПК 5 ПКД?

Даже в естественных источниках и водоемах содержится определенный процент органических соединений — останки животного происхождения, погибшие растения и т.д. Их разрушение (естественная очистка субстанции) осуществляется бактериями. Процесс носит название анаэробного биохимического окисления. Его результатом становится выделение двуокиси углерода. При этом окисление проходит с участием растворенного в жидкости О2. Чем больше органических включений, тем больше кислорода необходимо на их переработку. Поэтому превышение показателя БПК 5 в 40 раз, например, будет указывать на высокую загрязненность субстанции — уровень кислорода резко снижается, что приводит непригодности воды. Нормативы содержания О2 в питьевой воде —9-11 мг/л при температуре +220С.

Что такое БПК полное и БПК 5?

При анализе сточных вод различают БПК 5 и БПК полное — отличие этих двух параметров заключается в сроках. Показатель с коэффициентом 5 указывает на то, что в ходе исследования определяли объем растворенного кислорода, который был израсходован на анаэробную переработку органических соединений за 5 суток. В отличие от БПК 5 параметр с приставкой «полное» показывает, какой объем О2 ушел на переработку органики за 20 суток. Часто этот показатель записывают как БПК 20. Считается, что в течение 5 дней при температуре 200С выполняется окисление 70% органических включений. Полное же их окисление проходит за 20 суток. Отсюда и названия. При необходимости эксперты используют перевод БПК 5 в БПК полное по формуле: БПКпол.=БПК5*1.33.

Нормы и методика измерения БПК 5

Если исследованию подлежат производственные или промышленные (большое содержание трудно разлагаемых веществ) сточные води, то перевод БПК 5 в полный показатель не применяется. После взятия пробы проводится ее инкубация в течение 5 и 20 (для промышленных сточных вод 120 суток). Затем выполняет замер. Пробы берется ежедневно в течение установленного времени. Если в сточных водах (как правило, это хозяйственно-бытовые) находится легкоразлагаемая органические вещества, тогда задействуют коэффициент пересчета БПК 5 в БПК полное равный, как указано в формуле, 1.33.

Полученные результаты сверяют с нормой. Для БПК 5 норматив определен ГОСТ 2761-84. В нем оговорено, что для источников питьевой (централизованные) субстанции показатель должен быть равен не более 2 мгО2/л, рыбохозяйств и водоемов культурно-бытового значение — не более 3.5-4 мгО2/л. Чтобы поддерживать в допустимых рамках показатель БПК, поддерживают соотношение ХПК к БПК 5 в хозбытовых стоках в диапазоне 0.4-0.75. Оптимальным считается значение 0.7. При таком соотношении между показателями процесс анаэробной очистки проходят оптимально и в полном объеме.

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

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:

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:

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.

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

Показатели химического и биохимического потребления кислорода в системе контроля качества сточных вод

Британский поэту Уистен Хью Оден однажды заметил: «Тысячи людей жили без любви, но никто — без воды». Люди знают решающее значение воды для жизни, но всё равно безрассудно относятся к ней.

Система контроля качества вод

На Земле присутствует около 1386 млн. куб. км. природной воды, пресная вода составляет от этого объёма всего 2,5 %. В мире потребляется 3900 млрд. куб. м пресной воды в год. Половина этого объёма расходуется безвозвратно, а другая половина превращается в сточные воды.

Контроль качества вод позволяет отслеживать негативные процессы, способные нарушить природный экологический баланс и в конечном итоге ухудшить питьевую воду.

Оценка качества воды и пригодность водных ресурсов осуществляется по ряду показателей, подобранных для конкретных видов водопользования.

Теоретическая часть

Типология вод

Природные воды — это воды гидросферы Земли, возникшие естественным путем. Они делятся на два больших класса:

Сточные воды — воды, загрязнённые в процессе хозяйственной и производственной деятельности человека, по происхождению подразделяются на четыре класса:

Методы определения чистоты воды

Аккредитованные лаборатории проведут экспертизу воды, если у потребителя есть сомнения в её качестве. Всесторонний анализ чистоты вод предполагает комплексное исследование образца:

БПК и ХПК – показатели загрязнения

В воде всегда присутствуют органические соединения. Источником «органики» становятся сбросы с промышленных предприятий, стоки сельского хозяйства, а также естественный распад останков животных и растений.

Бактерии в природных водоемах окисляют органические вещества, при этом выделяется углекислый газ и затрачивается растворенный в воде кислород. В водоемах с высоким уровнем органического загрязнения многие водные организмы погибают от кислородного голодания, остаются только виды, устойчивые к дефициту O₂.

Содержание в воде органики можно косвенно определить по убыли кислорода в процессе биохимического окисления органического вещества.

Показатель, характеризующий суммарное содержание в воде веществ органической природы, называется БПК — биохимическое потребление кислорода.

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.

В загрязнённой воде БПК₅ существенно возрастает.

Измерение БПК в чистой и сточной воде

Кислород в воде, отобранной для определения БПК, измеряют сразу же после того, как взяли пробу, а затем кислород в той же ёмкости измеряют вторично, но уже после инкубации пробы без доступа воздуха.

Температуру инкубации важно удерживать на уровне (20±1) °С, так как от температуры напрямую зависит скорость биохимической реакции, а также точность выполнения анализа. Поэтому склянки с пробами выдерживают в термостате в режиме постоянной температуры. Освещение также вносит погрешность в определении БПК, поэтому пробы инкубируют в темноте.

Определение БПК длится пять суток (БПК₅), но в ряде случаев продолжительность эксперимента может составлять десять и двадцать суток (БПК₁₀ или БПК_полн соответственно).

Органические вещества в воде, загрязненной стоками, окисляются не только бактериями в процессе аэробного биохимического окисления, но также и химическим способом — в присутствии сильных окислителей. О количестве органики в пробе судят по уровню потребления О₂, химически связанного в окислителях.

Органические вещества в воде реагируют на окислители не одинаково. С трудом окисляющаяся органика может окислиться не полностью, тогда результат получится заниженным. Присутствие в воде неорганических восстановителей, также расходующих О₂ на собственное окисление, приведет к завышенному результату. Поэтому всегда будет различие между теоретически возможным и практически достигаемым значением ХПК.

Основные методы определения ХПК поименованы по названию сильных окислителей, задействованных в химическом анализе. Различают бихроматный метод, где используется K₂Cr₂O₇ (бихромат калия) и перманганатный, в котором используется KMnO₄ (перманганат калия). Для умеренно загрязненных вод определяют перманганатную окисляемость. Если воды очень грязные, в них определяют бихроматную окисляемость (ХПК).

Результат анализа ХПК принято выражать в миллиграммах потребленного кислорода
на 1 л воды (мгО/дм 3 ).

По уровню ХПК судят о величине антропогенного загрязнения водоема.

Где используются знания об уровне ХПК:

Измерение ХПК в чистой и сточной воде

Классический метод определения ХПК основан на реакции окисления веществ органической природы избытком K₂Cr₂O₇ в растворе H₂SO_4. Процесс идет при нагревании и в присутствии катализатора – Ag₂SO₄. Остаток бихромата находят титрованием раствором соли Мора, а затем по разности определяют количество K₂Cr₂O₇, израсходованного на окисление органических веществ.

Один из самых распространенных методов определения ХПК — фотометрический (по ГОСТ 31859-2012), для реализации которого необходим фотометр, термореактор и реактивы.

Определение ХПК по ГОСТ 31859-2012 проводится в два этапа:

Реактивы для фотометрического определения ХПК можно приготовить самостоятельно, но практичнее воспользоваться тест-наборами — предварительно дозированными реагентами в реакционных кюветах.

Единицы измерения и формула расчёта

Если пробу воды разбавляли, полученное значение ХПК умножают на коэффициент разбавления Кр. Коэффициент Кр вычисляют по формуле:

, где

Нормативно-правовая часть

Нормы ПДК

Обязательными критериями соответствия сточных вод в 2021 году являются:

В Приложении 5 к Положению Правительства РФ № 644 для стоков систем водоотведения установлены предельно допустимые концентрации отдельных веществ, некоторые из которых приведены в таблице:

В воде, предназначенной для купания и отдыха населения, а также водоёмов в черте населенных пунктов норматив сброса сточных вод:

Для водоёмов, предназначенных для рыбохозяйственных целей, установлены нормы для концентрации загрязняющих веществ в контрольном створе:

Постановления Правительства РФ № 262

В соответствие с Федеральным законом «Об охране окружающей среды» (пункт 9 статьи 67) на объектах I категории стационарные источники выбросов загрязняющих веществ, сбросов загрязняющих веществ, образующихся при эксплуатации технических устройств, оборудования или их совокупности (установок), должны быть оснащены автоматическими средствами измерения и учёта (виды устройств можно посмотреть в распоряжении Правительства РФ от 13.03.2019 N 428-р).

В Постановлении Правительства РФ от 13.03.2019 г. № 262 определён порядок создания и эксплуатации системы автоматического контроля сбросов загрязняющих веществ на объектах, относящихся к объектам I категории и оказывающих негативное воздействие на окружающую среду.

Согласно действующему на территории России законодательству система автоматического контроля на объектах I категории должна обеспечить автоматическое измерение и учет показателей сбросов, фиксации и передачи информации об указанных показателях в государственный реестр объектов, оказывающих негативное воздействие на окружающую среду.

Значение постановления № 644

Загрязнение сточных вод, сбрасываемых абонентом в централизованную систему водоотведения, может превысить установленные нормативы. В этом случае организация, осуществляющая водоотведение, получит от абонента плату за сброс загрязняющих веществ сверх установленных нормативов.

Раздел XV Правил холодного водоснабжения и водоотведения, утвержденных постановлением Правительства Российской Федерации от 29.07.2013 N 644, регламентирует порядок исчисления и взимания этой платы за сброс сверх установленных нормативов состава сточных вод. В пункте 197 Постановления Правительства РФ № 644 приведена формула, по которой можно рассчитать размер платы в рублях (П_{норм. сост.}) за сброс загрязняющих веществ в составе сточных вод, если нормативы абонентом превышены.

Ставки платы за тонну загрязняющих веществ

Информацию о величине платы за сбросы загрязняющих веществ в водные объекты (ставки платы), а также размер соответствующих дополнительных коэффициентов к ставкам такой платы, можно узнать в документе «О ставках платы за негативное воздействие на окружающую среду и дополнительных коэффициентах» (Постановление Правительства РФ от 13.09.2016 N 913).

Эта информация необходима, чтобы рассчитать плату за превышение нормативов при сбросе сточных вод, по формуле, приведенной выше.

Согласно пункту 197 Правил N 644 предусмотренный формулой множитель k3 — это коэффициенты, устанавливаемые Правительством Российской Федерации к ставкам платы за негативное воздействие на окружающую среду.

Для 2021 года согласно Постановлению № 1393 Правительства РФ от 11.09.2020 года используются ставки, установленные на 2018 год, с коэффициентом 1,08. Это значит, что при расчете ставки платы за 2021 год тарифы, установленные постановлением № 913 на 2018 год, нужно умножить на коэффициент 1,08.

Аттестация субъектов хозяйственной деятельности

Законы РФ предусматривают следующие виды нормирования состава сточных вод абонентов организаций водопроводно-канализационного хозяйства (ВКХ):

Нарушившие законодательство абоненты должны компенсировать расходы организации, осуществляющей водоотведение, в соответствии с пунктами 199-202 «Правил холодного водоснабжения и водоотведения».

Для организации, осуществляющей водоотведение, логичнее максимально автоматизировать рутинный контроль состава сточных вод, сбрасываемых абонентами в канализацию. Определение ХПК при помощи фотометра, а не вручную, оптимизирует работу и повышает качество лабораторного анализа.

Но требования Правительства РФ к составу и свойствам сточных вод, отводимых в ЦСВ, не ограничиваются контролем только ХПК в стоках. Организация водопроводно-канализационного хозяйства должна проверить фактические показатели состава сточных вод абонента на соответствие показателям, указанным им в декларации, и (или) на соответствие нормативам состава сточных вод, установленным Правила холодного водоснабжения и водоотведения (Постановление Правительства РФ от 29 июля 2013 г.
N 644)

Множество параметров, обязательных к отслеживанию, возможно контролировать автоматически — единственным оптическим датчиком, помещенным в канализационный сток. Многофункциональный датчик через оптоволоконный кабель соединён с вычислительным блоком и/или контроллером BlueBox в составе Интеллектуального Спектрального Анализатора (ИСА).

BlueBox — центральный блок управления, принимающий, вычисляющий визуализирующий и передающий данные в локальную сеть предприятия по проводным и беспроводным сетям.

Принцип работы оптического датчика — спектральный анализ. Согласно закону Ламберта-Бера поглощение света зависит от концентрации измеряемого вещества.

Вещества, находящиеся в воде, поглощают свет различной длины волны и с различной интенсивностью. Детектор датчика измеряет в загрязнённой воде интенсивность прошедшего света.

Возможности датчика позволяют охватить широкий диапазон длин волн — от 200 до 708 нм и, благодаря этому, улавливать в сточной воде множество веществ-загрязнителей.

Но анализаторы ИСА могут быть оптимизированы и под индивидуальный набор показателей. Основываясь на спектрах поглощения, определенных спектрометром, и лабораторных значениях, интеллектуальная система рассчитывает специфическую калибровку, подходящую под каждый конкретный тип стоков.

Результаты анализа стоков, полученные при помощи автоматических систем контроля, согласно Постановлению Правительства РФ № 728 от 22.05.2020, не смогут стать аргументом в начислении планы за превышение нормативов.

Но организация, осуществляющая водоотведение, сможет в режиме реального времени наблюдать за параметрами сточной воды абонентов и моментально реагировать на превышение нормативов сброса выездными проверками и отбором проб на месте.

Техническая часть

Процесс отбора проб

Для определения ХПК воду на анализ отбирают в ёмкости из стекла или пластика и анализируют в день отбора. Если такой возможности нет, пробу консервируют H₂SO₄ прямо в склянках, закупоривая их притертой пробкой.

Пробу воды на анализ БПК отбирают в химически чистые полиэтиленовые ёмкости. Для отбора проб воды, загрязненной нефтепродуктами, АПАВ, пестицидами, используют банки из темного стекла.

Пробу сточных вод отбирают пробоотборником любого типа с глубины 0,5 м, в точке наибольшего перемешивания.

На очистных сооружениях отбор пробы на анализ БПК берут до системы хлорирования, чтобы исключить мешающее влияние хлора. Пробы, отобранные после системы хлорирования, предварительно освобождают от свободного хлора. Консервация проб, предназначенных для определения БПК, не допускается. В момент отбора измеряют температуру воды.

Ёмкости объемом 1,5 дм 3 заполняют водой до краев и плотно закрывают пришлифованными стеклянными пробками или полиэтиленовыми крышками, не допуская скопления пузырей воздуха под ними. Под полиэтиленовые крышки дополнительно подкладываются прокладки из фольги. При транспортировке не допускается держать пробы на свету.

Титрометр или фотометр?

Процедуры определения ХПК методом титрования и фотометрическим методом состоят из двух стадий: окисление пробы и собственно получение аналитического сигнала.

Если в лаборатории реализуется титриметрический метод, пробу воды (природной или очищенной сточной) кипятят в присутствии реагентов в колбах с обратным холодильником на песчаной бане. Затем остаток окислителя титруют из бюретки вручную. Титриметрия — распространенный в лабораториях метод, не требующий дорогостоящего оборудования. Анализ небольшой серии проб (менее 10) титриметрическим методом занимает около 5 часов.

Для фотометрического определения ХПК понадобится фотометрический анализатор (фотометр, спектрофотометр) и нагревательный блок (термореактор). Окисление пробы происходит в термореакторе: реакционные сосуды с пробами (термостойкие стеклянные пробирки с завинчивающимися крышками) нагреваются в термореакторе до 150 °С и выдерживаются при заданной температуре необходимое время.

Фотометрия сравнима по временным затратам с титриметрическим методом, но преимущество определения ХПК на фотометре — в меньшей загруженности оператора.

Конечно, можно автоматизировать и титрование, заменив бюретку на автотитратор, но в этом случае затраты на покупку прибора многократно превысят стоимость полного перехода на фотометрию с готовыми реагентами.

Сравнительный анализ двух методов определения ХПК приведен в таблице.

Таким образом приобретение фотометра выгодно лаборатории. Определение ХПК на фотометре позволит снизить временные затраты на анализ. Фотометр позволит:

Анализ и расчёт результатов

Фотометрическое определение ХПК по ГОСТ ГОСТ 31859-2012 начинается с подготовки реакционных сосудов, приготовления вспомогательных растворов и градуировки фотометра.

Далее реакционный сосуд с пробой воды и с добавленными реагентами плотно закрывают крышкой и выдерживают в термореакторе (120±10) мин. Охлажденный раствор анализируют в кюветах спектрофотометра по отношению к холостой пробе, при длине волны 450 нм (метод А) или 620 нм (метод Б).

За конечный результат измерения (в мгО/дм) принимают среднеарифметическое значение не менее двух параллельных определений ХПК.

Экология и проблема чистоты воды

Более 80 % сточных вод в мире сбрасываются обратно в окружающую среду без достаточной очистки, отравляя реки, моря и океаны.

Но природные водоемы загрязняет не только человек в ходе своей деятельности.

Природные причины засорения водоёмов

Источником засорения питьевой воды становятся опасные природные явления.

Паводки, сели, лавины

Ливневые дожди вызывают схождение грязевых потоков в селеопасных зонах. Источники воды забиваются песком, глиной и щебнем. Снежные лавины увлекают за собой каменистые массы, перегораживающие реки и провоцируют наводнение. В затопленных районах под воду попадают загрязненные удобрениями, отходами, химическими веществами, нефтепродуктами участки почвы. В источники питьевой воды попадают патогенные бактерии.

Эрозия береговой линии

Разрушение берегов рек тоже способствует загрязнению природных вод. В поймы и русла стремительно переносятся твердые частицы с размытых течением и ветрами берегов. Водоём заиляется, препятствует водоснабжению и работе электростанций.

Гниение останков животных или растений

Жизнедеятельность водоемов предполагает естественную гибель живых существ и самоочищение водоема от продуктов распада органики. Но при массовой гибели рыб и водорослей в следствии антропогенных факторов природные механизмы очистки не справляются, вода мутнеет и дурно пахнет. В грязной воде накапливаются продукты распада белка — чрезвычайно токсичные индол и скатол, уровень кислорода резко падает, провоцируя замор животных и растений в водоеме.

Действующие вулканы выбрасывают в атмосферу пепел и токсичные газы, а на поверхность почвы — потоки лавы и камней. Оседающая взвесь механически засоряет воду, а также усиливает её фторирование. Вулканические газы (хлористый, сернистый водород) возвращаются на землю в виде кислотных дождей. Нагромождения из камней и застывшей лавы перегораживают реки и вызывают наводнения.

Продукты жизнедеятельности живых существ

Экскременты животных в устойчивых экосистемах перерабатываются микроорганизмами, используются растениями. В нарушенной экологической цепочке органика донного активно забирает растворенный в воде кислород. Водоемы перенасыщаются фосфатами, нитратами, азотом и заболачиваются. Разнообразная флора гибнет, замещаясь нитчатой водорослью спирогирой.

Хозяйственно-бытовые причины

Биологические вещества

К биологическому загрязнению относятся продукты человеческой и животной жизнедеятельности (моча, фекалии), а также бактерии и вирусы. Патогены биологической природы способны накапливаться, размножаясь в благоприятной водной среде, и вызывать у людей тяжелые кишечные отравления. Биологические вещества в воде могут быть природного происхождения, но чаще всего бактериальное загрязнение вызвано некачественной очисткой городских сточных вод, попаданием в водоемы стоков сельхозпредприятий и промышленных объектов.

Бактериальная загрязненность характеризуется величиной коли-титра, то есть, наименьшего объема воды в миллиметрах, в котором содержится кишечная палочка.

Отходы производства и нефтепродукты

Отходы на свалках разлагаются с выделением в окружающую среду продуктов распада. Неорганизованное размещение отходов — одна из причин проникновения токсичных веществ в грунтовые и поверхностные воды. Ртуть, мышьяк, свинец, кадмий накапливаются в почве, смываются в реки. Массовые скопления мусора формируют в океане плавучие острова, от пластика гибнут морские животные.

Другой чрезвычайно опасный источник загрязнения вод —– нефтяная индустрия. В случае утечки нефти из танкеров углеводородная пленка растягивается на сотни километров, отравляя морских птиц, животных и рыб. Нефтепродукты попадают в воду также из наземных источников — фабрик, заводов, ферм, автомобилей.

Питьевая вода, загрязненная нефтепродуктами, вызывает тяжелые интоксикации у человека.

Классы экологической опасности

Федеральный закон от 24.06.1998 № 89-ФЗ «Об отходах производства и потребления» определяет пять классов опасности отходов по степени их негативного воздействия на окружающую среду.

Отнесение отходов к определенному классу необходимо для составления паспорта отхода, а также для правильной организации мест накопления отходов.

Характеристика классов опасности отходов

Влияние загрязнения на организм человека

Ежедневное употребление загрязненной воды медленно убивает. По данным авторитетного медицинского журнала The Lancet каждый год в мире умирает 9 миллионов человек из-за загрязнения окружающей среды.

Патогенные микроорганизмы, попавшие в организм человека через воду, вызывают:

И эта проблема касается не только слаборазвитых стран. Случайные выбросы с очистных сооружений поражают вполне благополучные регионы.

В источники воды попадает широкий спектр химических загрязнителей — от тяжелых металлов, таких как мышьяк и ртуть, до пестицидов и нитратных удобрений. Попав в организм, эти токсины способны вызвать множество проблем со здоровьем — от онкологии до гормонального сбоя и нарушения функции мозга. Особому риску подвержены дети и беременные женщины.

Даже плавание в грязной воде представляет опасность. Недостаточно чистая вода — причина кожной сыпи, конъюнктивита, респираторных инфекций и гепатита.

Токсины в воде провоцируют:

Экология и рыбохозяйственная деятельность

Сточные воды меняют физические свойства природных водоемов. Вода приобретает неприятный запах, мутнеет, изменяет окраску. На поверхности появляются плавающие примеси, меняется состав донных отложений. Концентрация кислорода падает, возрастает количество бактерий, в том числе и патогенных.

Лишь немногие организмы способны существовать в водоемах с низким содержанием кислорода в воде.

Для рыбохозяйственных водоемов законодательством России установлены ПДК_вр – концентрации вредных веществ в воде, которые не должны оказывать вредного воздействия на популяции рыб, особенно промысловых.

Перед спуском жидкости в водоемы любое предприятие обязано проводить очистку стоков, это прописано в Водном кодексе РФ и Федеральном законе от 2011 года «О водоснабжении и водоотведении».

Рекомендации по очистке сточных вод

Процедура очистки стоков не зависит от вида установленных очистителей и проходит четыре стадии:

Вода на первом этапе освобождается от шлама и подготавливается ко второму этапу — биологической очистке.

На биологическим этапе очистки используются:

На очистных сооружениях на данном этапе используются методы:

Если на выходе с очистных сооружений вода не удовлетворяет установленным требованиям, потребуется обновить оборудование или изменить технологию очистки.

Источник