ХПК и БПК – одни из важных показателей уровня загрязнённости сточных вод предприятий органическими соединениями.

ХПК - показатель химического потребления кислорода.

БПК – показатель биохимического потребления кислорода.

От чего зависит уровень ХПК и БПК воды?

Даже в чистой природной воде всегда присутствуют органические вещества. Но их может содержаться мало (например, в воде из родника), а при неблагоприятных условиях их количество может быть и очень высоким. Природными источниками органических веществ в воде являются останки животных, погибшие растения (как жившие в воде, так и попавшие в водоем по воздуху, с берега). Вода также загрязняется органическими веществами человеком, их источниками являются сельскохозяйственные стоки, транспортные предприятия, предприятия разных видов промышленности, полигоны ТБО и несанкционированные свалки мусора. Органические загрязнения попадают в водоем преимущественно со сточными и дождевыми водами, смываются с почвы.

Чем опасны высокие уровни ХПК и БПК?

В естественных природных условиях находящиеся в воде органические вещества разрушаются бактериями (происходит аэробное биохимическое окисление с образованием двуокиси углерода). При этом на окисление расходуется растворенный в воде кислород. Если в водоёме высоко содержание органических веществ, большая часть растворенного в воде кислорода потребляется на биохимическое окисление, лишив таким образом кислорода другие организмы (например, рыб).

Чем отличаются ХПК и БПК?

Согласно ГОСТ 17403-72, ПДК по ХПК для водоемов и водотоков в местах хозяйственно-питьевого водопользования составляет не более 15 мг О2/л, в местах коммунально-бытового водопользования - не более 30 мг О2/л.

ХПК – химическое потребление кислорода,

то есть количество кислорода, потребленное при химическом окислении содержащихся в воде органических веществ до неорганических продуктов под действием окислителей.

Для источников централизованного хозяйственно-питьевого водоснабжения, согласно ГОСТ 17.1.3.03-77 и рыбохозяйственных водоемов, БПКполн не должно превышать 3 мг О2/л.

БПК – биохимическое потребление кислорода, то есть количество кислорода, израсходованное за определенное время (за 5 суток - БПК5) в аэробных условиях на окисление органических веществ, содержащихся в единице объема воды. Как правило, в течение 5 суток при нормальных условиях происходит окисление до 70% легкоокисляющихся органических веществ.

Полное окисление органических веществ БПКполное или БПК20 достигается в течение 20 суток.

Значение БПК используется для количественной характеристики присутствующих в воде биохимически разрушающихся загрязнений, разложение которых сопровождается изменением кис-. , лородного баланса водоемов. БПК.5 составляет согласно Терио для бытовых сточных вод около 70%. . от соответствующего значения ХПК, показывающего количество, кислорода, нужное для полного окисления всех органических за-. : грязнений.[ ...]

Учитывая длительность выполнения анализов по БПК (5, 10, 20 суток), для оперативного контроля и управления режимом биохимической очистки вод рекомендуется в каждом отдельном случае в условиях установившегося режима поступления и состава вод иметь график, функционально устанавливающий взаимосвязь между ХПК и БПК. Время выполнения анализа по ХПК (экспресс-методика) около 20 мин. Это позволит вовремя вносить коррективы в технологический режим и сохранить жизнеспособность биоценозов. Способность сточных вод к биохимической очистке характеризуется биохимическим показателем, т.е. отношением БПКп /ХПК.[ ...]

Количество органических веществ, выраженное в величинах БПК.5 в различных дисперсных фракциях городской сточной жидкости, показано в табл. 11.[ ...]

Если на высоконагружаемый фильтр сточная жидкость подается с БПК 5 нач, а уходит после прохождения фильтра и вторичного отстойника с БПК5кои, при суточном слое нагрузки на биофильтр Л м (это все равно, что м;3/м2 сутки), то Мй,(-=БПК5нач Л, а М Мвн-ЪПК5конХ ХЛ = Л(БПК5ка„-БПК5кок).[ ...]

Для очистки сточных вод, содержащих органические соединения с БПК = 5-ч-Ю г/л, применяется анаэробный биохимический процесс в метантенках. Процесс наиболее полно протекает при 45-55°С без доступа воздуха (термофильное сбраживание). Часто метантенки используют для обработки осадков из первичных и вторичных отстойников, после чего осадки легко фильтруются, отделяются и обезвреживаются. В результате распада органических соединений образуются метан, углекислый газ, водород, азот, сероводород, которые сжигают с использованием теплоты отходящих газов для обогрева метантенков.[ ...]

Количество взвешенных веществ, поступающих на фильтры, обычно составляет 10-12,5 мг/л при БПК 5,8-6,8 мг/л. Фильтрат содержит 1,3-2,9 мг/л взвешенных веществ, БПК при этом снижается до 2 мг/л. Таким образом, содержание взвешенных веществ при фильтровании снижается на 70-90%, а БПК на 65-75%.[ ...]

Подробного рассмотрения требует биохимическая потребность сточных вод в кислороде БПК.5. Это объясняется не только тем; что БПК5 сточных вод является одним из показателей, который непосредственно используется для расчетов по спуску сточных вод в водоемы, но и трудностью правильного определения этого показателя. Определение БПКб сточной жидкости сопряжено с большими ошибками, которые чаще всего объясняются специфичностью производственных сточных вод, содержащих наряду с органическими веществами, легко окисляющимися биохимически (т. е. при участии микрофлоры воды), также бактерицидные вещества, которые в малых концентрациях могут тормозить процесс биохимического окисления органических веществ сточных вод. Так, органические ¡кислоты (муравьиная, уксусная, молочная и др.), гликоли, ацетон, метанол и др. окисляются в воде, повышая величину биохимического потребления кислорода БПК5, а соединения меди, никеля, кадмия, цинка, кобальта и другие ингредиенты производственных сточных вод уже в малых концентрациях способны тормозить биохимическое потребление кислорода.[ ...]

Рассмотрим пример, помещенный на яомопрамме в виде пунктирных линий. При пятисуточной БПК- 5 = 56,24 мг/л и константе скорости ¡потребления кислорода /0=0,04 ¡полная БПК будет равна 153 мг/л.[ ...]

Иногда для количественной оценки органических веществ подземных вод используется метод БПК-5 (биохимического потребления кислорода после 5-суточного хранения пробы воды). При этом окисление органических веществ происходит под действием микроорганизмов. Значения ХПК и БПК-5 могут быть близкими в случае, если в воде присутствуют биохимически легко окисляющиеся органические вещества (при этом ХПК = = 1,4 БПК).[ ...]

Содержание органических веществ в воде и сточных водах можно определить косвенным методом по показателям БПК.5, БПКполн, а также ХПК. Значения этих показателей учитываются при расчете нагрузки на сооружения биологической очистки сточных вод, выборе конструкции биоокислителей и проверке правильности анализа сточных вод . По разнице между ХПК и БПКполн определяют в сточных водах и воде содержание трудноокисляемых органических веществ и рассчитывают необходимую конструкцию сооружений с более интенсивной биологической очисткой. Описан метод непрерывного автоматического определения органических веществ в воде и сточных водах; одновременно определялись также БПКэ и ХПК сточных вод .[ ...]

Расплывающиеся на воздухе кристаллы с запахом аммиака; М 105,14; т. пл. 28 °С; т. кип. 268 °С; хорошо растворим в воде; БПК.5 0,1; ХПК 1,06.[ ...]

В состав очистных сооружгний поселка Лоза Загорского района входят два высоконагружаемых биофильтра диаметром 15 м, высотой 3,5 м, загруженных щебнем крупностью 40-60 мм. Сточная вода распределяется в биофильтре с помощью реактивного оросителя. Воздух подается двумя вентиляторами ЭВР-4. Гидравлическая нагрузка составляет около 10 м3/(м2-сутки), количество подаваемого воздуха - 12 м3 на 1 м3 воды. На очистные сооружения поступают производственные сточные воды в количестве 1000 м3/сутки и бытовые сточные воды жилого поселка в количестве 500 м3/сутки. БПК.5 поступающих сточных вод составляет примерно 80-130 мг/л, а БПК5 очищенных сточных вод - 4- 16 мг/л.[ ...]

Работа преаэраторов оценивается в комплексе с первичными отстойниками по степени задержания взвешенных веществ и снижению БПК.5. Эффект работы преаэраторов зависит от концентрации сточной воды, количества подаваемого активного ила и конструкции первичного отстойника. Эффект от преаэрации повышается с увеличением концентрации сточных вод.[ ...]

Сточные воды заводов безалкогольных напитков характеризуются нейтральной активной реакцией (pH =7), они содержат 200 мг/л взвешенных веществ; БПК.5 этих стоков составляет 400 мг/л.[ ...]

По оси абсцисс отложены пятисуточные БПК (5). лежащие в пределах 1-1200 мг/л. По линии ординат отложены пол ные БПКо от 2,5 до 2000 мг/л. Прямыми, имеющими подъема слева направо, ¡показаны константы скорости ¡потребления кисло рода в пределах от 0,01 до 0,4.[ ...]

Пусть известно, что промежуток времени между протеканием воды от пункта А до ¡пункта Б равен ¿=14,1 суток, константа скорости (потребления кислорода К1 =0,04 и начальная БПК в точке А равна 5,0 мг/л. Восстанавливаем в точке ¿=14,1 перпендикуляр до встречи с кривой, для которой АТ, =0,04. Из точки пересечения этих двух линий ¡проводим горизонталь до встречи с наклонной, для которой БПК=5,0 мг/л. Из точки пересечения этих двух линий опускаем перпендикуляр на верхнюю горизонталь, которая даст БПК=1,33 мгЦл.[ ...]

Перегрузка первичных отстойников и сокращение времени отстаивания до 1 ч приводит к тому, что в отстойнике задерживается всего 25-30% взвешенных веществ и около 10-15% БПК.5. Следовательно, основная доля по.переработке загрязнений падает на аэротенки, нагрузка ¡на активный ил увеличивается до 460- 500 мг/г ила. Такой активный ил обычно вспухает, особенно в летний период, иловой индекс повышается до 200-300 мл/г. В условиях повышения илового индекса приходится снижать дозу ила в аэротенках, так как не справляются с работой вторичные отстойники, снижение дозы ила увеличивает и без того высокую нагрузку на ил. Приходится увеличивать расход воздуха (до 80- 100 м3 на кг БПКб). Одновременно увеличивается прирост активного ила (он достигает 15-20 т на 100 тыс. м3 сточных вод), что приводит к нарушению работы илоуплотнителей и всей цепочки сооружений по обработке осадка.[ ...]

Кроме основных элементов состава клетки (С, N. О, Н) для ее построения необходимы в незначительном количестве и другие компоненты. Так, потребность клетки в марганце составляет 10-10-5 мг на 1 мг снятой БПК.5, меди- 14,6 -10-5, цинке- 16-10-5, молибдене - 43-10 5, селене - 14-10 10, магнии - 30-Ю-4, кобальте - 13-10 5, кальции 62-10-4, натрии - 5-10-5, калии - 45-10- , железе -12-10-3, карбонат-ионе - 27-. 10-4. Содержание указанных элементов в природных водах, из которых затем образуются сточные, обычно достаточно, чтобы полностью удовлетворить требованиям бактериального метаболизма. Часто не хватает азота и фосфора и их добавляют искусственно в виде суперфосфата, ортофосфорной кислоты, аммофоса, сульфата, нитрата или хлорида аммония, мочевины и т. п.[ ...]

Мей (May, 1954) в статье «Очистка сточных вод нефтеперерабатывающих заводов на опытных биофильтрах» пишет, что очистке подвергались сточные воды, содержащие 42-8Ш мг/л нефтепродуктов с БПК 50-650 мг/л при отсутствии сульфидов. Установка включала коагуляторы, первичные отстойники, биофильтры, вторичные отстойники. В качестве коагулянта использовался сернокислый алюминий (35-40 мг/л) и активированная Si02 (5-6 мг/л). В результате коагуляции БПК снижалось на 33%, содержание нефтепродуктов -■ на 9-86%. Нагрузка на биофильтры по БПК.5 менялась от 148 до 444 г в сутки на 1 м3 загрузки биофильтров. В результате фильтрования БПК5 снижалось до 15- 20 мг/л. После биофильтров рекомендуется сточные воды накоплять в прудах в течение 60 суток, а перед выпуском в водоем пропускать их через микропроцеживатели.[ ...]

Подсчитать, как изменится нагрузка Н на ил, если изменить процент регенерации с 25 на 50% при продолжительности аэрации £ = 6,8 ч, дозе ила в собственно аэротенке ал= 1,4 г/л, в регенераторе яр = 5,6 г/л, зольности ила 3.1 = 28%- БПК.5 воды, поступающей в аэротенк, равна 120 мг/л.[ ...]

Реагенты (сернокислый алюминий и известь) дозируются в сточную воду перед аэрируемыми песколовками в количестве, обеспечивающем снижение концентрации фосфора при отстаивании до 1-2 мг/л. Одновременно в процессе отстаивания снижается БПК.5 на 60-65 % и концентрация взвешенных веществ на 80-90 %. При такой высокой степени извлечения загрязнений на стадии механической очистки продолжительность аэрации может быть значительно сокращена.[ ...]

Опыты по очистке сточных вод предприятий вискозного штапеля хлорированным сернокислым железом производил Моттл . Результаты опытов показали, что по сравнению с обычным отстаиванием пр.и использовании этого способа очистки окисляемость снижается на 31,7%, а БПК.5 - на 39,9%. Оптимальная доза реагента- 100-400 мг/л pH - 6,65-11,8; продолжительность отстаивания - 2 часа.[ ...]

Существенным источником жировых отходов служат мясокомбинаты. Их сточные воды по степени загрязнения в 2-10 раз превышают коммунальные и содержат большое количество белков, жиров, протеинов, спиртов, жирных кислот, что предопределяет значительные величины ХПК и БПК. Так, например, Московский мясокомбинат имеет стоки следующего состава, мг/л: жиры до 2300, белки до 2000, взвешенные вещества до 3000, БПК.5 до 1500, ХПК до 8800 (по кислороду).[ ...]

В настоящее время за рубежом находят все более широкое распространение предельно допустимые концентрации вредных химических веществ в воде водоемов и другие стандарты качества воды. В Англии установлены следующие контрольные показатели для качества воды источников бытового водопользования: БПК.5 меньше 4 мг/л, ХПК менее 25 мг/л. Для источников рыбохозяйственного значения эти показатели выше: БПКб от 10 до 4 мг/л, ХПК от 40 до 25 мг/л. В Англии установлены так называемые рабочие нормативы для сточных вод на основе расчетов, обеспечивающих требуемое качество воды в водоеме (1951).[ ...]

Дефицчт воды во многих районах стимулирует применение очищенных городских сточных вод для водоснабжения промышленных предприятий. Для доведения качества очищенных сточных вод до нормы, требуемой при использовании их в промышленном водоснабжении, необходимо производить их доочистку на фильтрах и обеззараживание. Рекомендуется применение скорых песчаных фильтров, позволяющих снизить содержание взвешенных веществ и БПК.5 до 5 мг/л, а также хлорирование (дозы хлора 5-10 мг/л). Доочищенные сточные воды не должны вызывать повышенного биологического обрастания . Опыт использования очищенных городских сточных вод для водоснабжения промышленных предприятий подтверждает перспективность этогб мероприятия.[ ...]

Качество применяемых коагулянтов, т. е. содержание активных веществ в хлорном железе и гашеной извести, определяют не реже раза в неделю и в каждой новой порции перед ее использованием. Степень коагуляции осадка проверяют не реже раза в неделю, обязательно при использовании новой партии коагулянтов и при пуске сооружений в работу после остановки. Не реже раза в декаду анализируют фильтрат (пробы среднесуточные), определяют pH, взвешенные вещества, БПК.5 и плотный остаток.[ ...]

На кафедре канализации МИИГС (С. В. Яковлевым) вместе с сотрудниками Щукинской очистной станции (П. И. Галаниным и А. Н. Дубовой) исследовалась работа биокоагулятора, в который подавалась’биопленка из вторичных отстойников после биофильтров.[ ...]

В водохранилищах водораздельного бьефа, вследствие отстойного эффекта, в среднем на 10% снижается цветность вода; большинство же показателей качества воды сохраняется на том же уровне, что и в Иваньковском водохранилище. Ниже плотины, на участке длиной 80 км, канал не принимает сточных вод. Водотоки, пересекающие трассу канала, пропущены под ним дюкерами или отведены в другие бассейны. Далее на участке длиной 20 км расположены водохранилища водораздельного бьефа - Икшинское и Песшвское, которые имеют небольшие водосборы и пренебрежимо малые источники загрязнений. Качество воды в этих водохранилищах определяется качеством исходной воды Иваньковского водохранилища и внутриводными процессами. Пяловское и Клязьминское водохранилища имеют относительно большие водосборы и получают большие объемы загрязнений. Особое место занимает Учинское водохранилище, имеющее наименьшую водосборную площадь и наибольший объем при большой глубине. По данным Союзгипроводхоза вода по каналу до Пестова (90 км) проходит в течение 4 сут, по Пестовскому и Икшинскому водохранилищам 10 сут. Коэффициенты самоочищения при температуре воды 19°С характеризуются так: БПК-5 - 0,0072; нефтепродукты - 0,0044; цветность - 0,014.

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

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 (т.е. 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 (БПК 5), однако содержание некоторых соединений более информативно характеризуется величиной БПК за 10 суток или за период полного окисления (БПК 10 или БПК полн соответственно). 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 (в темном месте).

Таблица. Величины БПК 5 в водоемах с различной степенью загрязненности

Для водоемов, загрязненных преимущественно хозяйственно-бытовыми сточными водами, БПК 5 составляет обычно около 70% БПК П.

Определение БПКп в поверхностных водах используется с целью оценки содержания биохимически окисляемых органических веществ, условий обитания гидробионтов и в качестве интегрального показателя загрязненности воды. Необходимо использовать величины БПК5 при контроле эффективности работы очистных сооружений.

В зависимости от категории водоема величина БПК 5 регла­ментируется следующим образом: не более 3 мг О 2 /дм 3 для во­доемов хозяйственно-питьевого водопользования и не более 6 мг О 2 /дм 3 для водоемов хозяйственно-бытового и культур­ного водопользования. Для морей (I и II категории рыбохозяйственного водопользования) пятисуточная потребность в кислороде (БПК 5) при 20°С не должна превышать 2 мг О 2 /дм 3 .

Полным биохимическим потреблением кислорода (БПК П) считается количество кислорода, требуемое для окисления органических приме­сей до начала процессов нитрификации. Количество кислорода, расхо­дуемое для окисления аммонийного азота до нитритов и нитратов, при определении БПК не учитывается. Для бытовых сточных вод (без су­щественной примеси производственных) определяют БПК 20 , считая, что эта величина близка к БПК П.

Полная биологическая потребность в кислороде БПК П для внутренних водоемов рыбохозяйственного назначения (I и II категории) при 20°С не должна превышать 3 мг О 2 /дм 3 .

Пробоотбор и подготовка воды к анализу

Для проведения физико-химического анализа воды необходимо правильно провести пробоотбор. В зависимости от цели исследования проба воды для анализа может быть получена несколькими способами:

путем однократного отбора всего количества воды, нужного для анализа;

смешением проб, отобранных через определенные промежутки времени в одном месте исследуемого водоема;

смешением проб, отобранных одновременно в раз­ных местах исследуемого водоема.

При отборе проб воды используют посуду из бес­цветного стекла или полиэтилена марок, разрешенных для контакта с питьевой водой. Посуда должна быть тщательно вымыта моющими средствами, многократ­но ополоснута водопроводной и дистиллированной водой, а непосредственно перед забором воды посуду несколько раз ополаскивают исследуемой водой. Проб­ки желательно использовать стеклянные или полиэти­леновые; корковые или резиновые пробки обертывают полиэтиленовой пленкой.

На практике удобно пользоваться банкой или бу­тылью. В местах с затрудненным доступом к воде бан­ку или бутыль можно прикрепить к шесту. Для взятия проб с определенной глубины используются батомет­ры (рисунок). При отсутствии данного прибора можно сделать самодельный батометр, состоящий из бутыли (1л), с прикрепленным к ней тонким прочным шнуром необходимой длины. Бутыль закрывают пробкой со шнуром и помещают в футляр, имеющий груз и петлю. К петле привязывают веревку с отметками, указываю­щими глубину погружения. На нужной глубине выдер­гивают пробку из бутыли и после наполнения емкости водой и поднимают ее.

Отбор проб воды на проточных водоемах произво­дится в 1 км выше ближайшего по течению пункта водо­пользования (водозабор для питьевого водоснабжения, места купания, организованно­го отдыха, территория населен­ного пункта), а на непроточных водоемах и водохранилищах - в 1 км в обе стороны от пункта водопользования.

Обычно пробы в створе отбирают в трех точках (у обо­их берегов и в фарватере); при ограниченных же техничес­ких возможностях или на не-

больших водоемах допускает­ся отбор проб в одной-двух точках (в местах наиболее сильного течения). Чаще все­го пробы отбирают в 5 - 10 м от берега на глубине 50 см. Объектом особого внимания должны стать загрязнен­ные струи.

Если на реке имеется сброс сточных вод от промыш­ленных предприятий, стоки животноводческих ферм и т. д., то отбор проб воды проводят ниже сброса на 500 м, что позволяет контролировать степень загрязне­ния воды в реке сточными водами (для сравнения сле­дует взять пробу на 500 м выше сброса сточных вод).

Если предполагается, что в результате сброса сточ­ных вод в придонных слоях накапливаются оседающие вредные вещества, которые могут стать источником вторичного загрязнения воды, отбирают придонные пробы на расстоянии 30 - 50 см от дна.

В водохранилищах, озерах, прудах, где течение воды резко замедленно, качество воды может быть неодно­родным на различных участках (здесь возможно возник­новение вторичных источников загрязнения), поэтому в этих водоемах обычно берут серию проб по глубине.

Сразу же после взятия пробы необходимо сделать запись об условиях сбора, направлении ветра, указать дату и час отбора воды.

Подготовка воды к анализу

Для получения достоверных результатов анализ следует проводить возможно быстрее. В воде происхо­дят процессы окисления-восстановления, физико-хи­мические, биохимические, вызванные деятельностью микроорганизмов, сорбции, десорбции, седиментации и т. д. Могут изменяться и органолептические свойства воды - запах, цвет и др. Некоторые вещества способ­ны адсорбироваться на стенках сосудов (железо, алю­миний, медь, кадмий, марганец и др.), а из стекла бу­тылей могут выщелачиваться микроэлементы. При невозможности исследовать воду в установленные для соответствующих показателей сроки (таблица) ее ох­лаждают или консервируют.

Биохимические процессы в воде можно замедлить, охладив ее до 4°С. В этих условиях медленнее разру­шаются и многие органические вещества.

Универсального консервирующего средства не су­ществует, поэтому пробы для анализа отбирают в не­сколько бутылей. В каждой из них на месте отбора пробу консервируют, добавляя различные реагенты (таблица). Подготовка воды непосредственно перед анализом заключается в следующем:

Консервированные пробы при необходимости ней­трализуют, а охлажденные нагревают до комнат­ной температуры (не на нагревательном приборе);

Если определению мешают мутность и цветность, то проводят специальную подготовку: пробы филь­труют, отстаивают или коагулируют. Коагуляция проводится добавлением 5 мл суспен­зии гидроксида алюминия на 1 л воды, после чего смесь хорошо взбалтывают и дают отстояться.

Находящиеся в природной и питьевой воде заг­рязняющие вещества имеют, как правило, очень ма­ленькие концентрации. Для того чтобы определить присутствие этих загрязнителей следует провести концентрирование этих примесей.

Если при анализе проводилось концентрирование пробы, то при последующих расчетах необходимо учи­тывать объем исходного образца воды.

Метод определения концентрации РК

Определение концентрации РК в воде проводится методом Винклера, который широко используется для санитарно-химического и экологического контроля.

3.2 Метод определения концентрации РК основан на способности гидроксида марганца (II) окисляться в щелочной среде до гидроксида марганца (IV), количественно связывая при этом кислород. В кислой среде гидроксид марганца (IV) снова переходит в двухвалентное состояние, окисляя при этом эквивалентное связанному кислороду количество йода. Выделившийся йод титруют раствором тиосульфата натрия в присутствии крахмала.

Определение РК проводится в несколько этапов. Сначала в анализируемую воду добавляют соль Мn (II), который в щелочной среде реагирует с растворенным кислородом с образованием нерастворимого гидроксида Мn (IV) по уравнению:

2Мn + О+4ОН= 2МnО(ОН).

Таким образом, кислород «фиксируется» в пробе (количественно связывается). Кислород - неустойчивый компонент химического состава воды, поэтому фиксация должна быть проведена сразу после отбора пробы.

2МnО(ОН)+ 6J +6Н= Мn + 3J + ЗНО.

Затем свободный йод титруют раствором тиосульфата натрия в присутствии крахмала, который добавляют в качестве индикатора для определения точки эквивалентности. Реакции описываются уравнениями:

J+2SO=2J+SO

J + крахмал
синий краситель .

В точке эквивалентности происходит обесцвечивание раствора.

3.3 По результатам титрования определяют абсолютное содержание РК в воде в мг О/л и степень насыщения воды кислородом, котораязависит от температуры воды в момент отбора пробы и атмосферного давления.

Метод определения биохимического потребления кислорода основан на способности микроорганизмов потреблять растворенный кислород при биохимическом окислении органических и неорганических веществ в воде.

Биохимическое потребление кислорода определяют количеством кислорода в мг/дм, которое требуется для окисления находящихся вводе углеродсодержащих органических веществ, в аэробных условиях в результате биохимических процессов.

3.5 По разности содержания РК в воде до и после инкубации пробы в кислородной склянке при стандартных условиях (продолжительность инкубации - 5 суток при температуре 20±1°С без доступа света и воздуха) определяют БПК. При этом пробу воды предварительноаэрируют для насыщения кислородом.

3.6 В поверхностных водах суши величина БПКколеблется впределах от 0,5 до 5 мг О/л, она подвержена природным и суточнымизменениям, которые в основном зависят от изменения температуры и от исходной концентрации растворенного кислорода, связанные с физиологической и биохимической активностью микроорганизмов. Значительные изменения БПК определяются степенью загрязненности.

3.7 Мешающее влияние на аналитическое определение РК могут оказывать вещества (взвешенные и окрашенные, биологически активные, восстановители, реагирующие с выделившимся йодом, окислители, выделяющие йод из йодида калия) в концентрациях, встречающихся только в сточных и загрязненных поверхностных водах.

3.8 Точность выполнения анализа определяется:

точностью отбора пробы;

качеством растворов, которое может ухудшиться при их загрязнении, хранении в негерметично закрытых склянках, в теплом месте или на свету, а также при хранении растворов слишком продолжительное время (без проведения периодического контроля);

чистотой используемой посуды для отбора проб и выполнения нализов;

полнотой учета мешающих примесей, которые могут присутствовать в анализируемой воде;

ошибками при титровании.

Меры безопасности

При работе с комплектом в полевых и лабораторных условиях руководствуются основными правилами техники безопасности, предусмотренными для химико-аналитических работ.

4.2 Методика выполнения анализа предусматривает использование щелочного раствора йодида калия и раствора серной кислоты. Следует избегать попадания щелочного и сернокислотного растворов на слизистые оболочки, кожные покровы, одежду, обувь, оборудование и т.п. При попадании на кожу или слизистые оболочки следует быстро и обильно промыть водой, при необходимости обратиться к специалисту в медицинское учреждение.

4.3. Едкие вещества требуют особого обращения:

хранения в специальном месте, недоступном для неспециалистов:

использования их только оператором (преподавателем);

учета при расходовании.

Подготовка к проведению анализа

Подготовка к проведению анализа включает: проверку целостности мерной и др. посуды; проверку наличия растворов в склянках; приготовление растворов.

Раствор крахмала неустойчив при хранении. Для приготовления свежего - растворите содержимое капсулы в 10-15 мл холодной дистиллированной воды, полученную суспензию постепенно прилейте к 35-40 мл кипящей дистиллированной воды и кипятите 2-3 минуты. Раствор охладите.

По мере использования рабочего раствора тиосульфата натрия (0,02 моль/л экв.) приготовьте новый. Отберите мерной пипеткой 20,0 мл раствора тиосульфата натрия (0,1 моль/л экв.), поместите в мерную колбу вместимостью 100 мл, доведите объем раствора до метки дистиллированной водой, перемешайте раствор.

Оборудование и реактивы: Барометр любого типа; груша резиновая или медицинский шприц; колба коническая вместимостью 250–300 мл; склянка кислородная калиброванная (100–200 мл) с пробкой; мешалка (стеклянные шарик, палочка и т.п.) известного объема; пипетки мерные на 1 мл и 10 мл; термометр; раствор соли марганца; раствор серной кислоты (1:2); раствор тиосульфата натрия (0,02 моль/л экв.); раствор крахмала (0,5%); раствор йодида калия щелочной.

Проведение анализа

1. Добавьте в склянку с пробой анализируемой воды разными пипетками 1 мл раствора соли марганца, 1 мл раствора йодида калия, погружая пипетку с раствором в кислородную склянку на глубину 2-3 см, как показано на рисунке и по мере выливания раствора поднимайте пипетку вверх.

Излишек жидкости из склянки стечет через край на подставленную чашку Петри.

Слегка наклоните склянку, закройте пробкой. Излишек жидкости стечет через край. Следите, чтобы в склянке не осталось пузырьков воздуха.

Склянка не должна оставаться открытой.

2. Перемешайте содержимое склянки имеющейся внутри мешалкой, удерживая склянку рукой. Поместите склянку с зафиксированной пробой в темное место для отстаивания (не менее 10 минут и не более 24 часов).

Добавьте пипеткой 2 мл раствора серной кислоты.

Закройте склянку пробкой и перемешайте содержимое до полного растворения осадка.

5. Перенесите содержимое склянки в кониче­скую колбу для титрования вместимостью 250 мл.

Примечание. Можно проводить титрование части пробы. Для этого из кислородной склянки в колбу для титрования перенесите цилиндром 50,0 мл обработанной пробы.

6. Заполните пипетку (бюретку), закреплен­ную в стойке-штативе раствором тиосульфата натрия (0,02 моль/л экв.) и титруйте пробу до слабо желтой окраски. Затем добавьте пипеткой 1 мл раствора крахмала (раствор в колбе синеет) и продолжайте титровать до полного обесцвечивания раствора.

7. Определите общий объем раствора тиосульфата натрия, израсходованного на титрование (как до, так и после добавления раствора крахмала).

МЕТОДИКА ОПРЕДЕЛЕНИЯ
БИОХИМИЧЕСКОГО ПОТРЕБЛЕНИЯ КИСЛОРОДА
ПОСЛЕ 5 ДНЕЙ ИНКУБАЦИИ (БПК 5)
В ПРОБАХ ПИТЬЕВЫХ, ПРИРОДНЫХ И СТОЧНЫХ ВОД
АМПЕРОМЕТРИЧЕСКИМ МЕТОДОМ

НДП 10.1:2:3.131-2016

Москва
2016 г.

Сведения об организации-разработчике:

© ЗАО «РОСА», 2016

Адрес: 119297, Москва, ул. Родниковая, д. 7, стр. 35

1 Настоящее издание методики действует до выхода нового издания.

2 Разработчик оставляет за собой право вносить в методику изменения, которые не касаются принципа метода и диапазона измеряемых значений, а также процедур, которые могут оказывать влияние на значения приписанных показателей точности.

РАЗРАБОТЧИКИ:

СОГЛАСОВАНО:

1 ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ И ОБЛАСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ

Настоящий нормативный документ устанавливает методику определения биохимического потребления кислорода после 5 дней инкубации (БПК 5) амперометрическим методом. Методика распространяется на следующие объекты анализа: воды питьевые, воды природные пресные (поверхностные и подземные, в том числе источники водоснабжения), воды сточные (производственные, хозяйственно-бытовые, ливневые и очищенные).

Примечание - Допускается применение методики для анализа вод бассейнов и аквапарков, талых вод, технических вод и атмосферных осадков (дождь, снег, град).

Диапазон измерений массовых концентраций биохимического потребления кислорода в питьевых и природных водах от 0,5 до 1000 мг/дм 3 в пересчете на О 2 , в сточных водах - от 1,0 до 80000 мг/дм 3 в пересчете на О 2 .

Биохимическое потребление кислорода - это массовая концентрация растворенного в воде кислорода, потребленного на биохимическое окисление содержащихся в воде органических и (или) неорганических веществ за 5 суток инкубации при температуре (20 ± 1) °С без доступа воздуха и света. Этот показатель является некоторой условной мерой загрязнения вод органическими соединениями.

Для целей экологического контроля качества вод БПК определяют только в натуральной (взболтанной) пробе, чтобы учесть суммарное загрязнение находящимися в разных формах веществами. При эксплуатации очистных сооружений для оценки процесса очистки на разных ее этапах возможно определение БПК в натуральной (взболтанной), отстоянной в течение двух часов или фильтрованной пробе.

Пробы сильно загрязненной воды разбавляют специально приготовленной разбавляющей водой, содержащей неорганические питательные вещества в количестве, достаточном для нормального протекания аэробных биохимических процессов. При анализе стерильных вод, в них вносят микробную затравку.

Определению БПК мешают токсичные вещества (медь, свинец и другие тяжелые металлы, активный хлор и т.д.), которые подавляют биохимическое окисление. В таких случаях БПК можно определить после удаления из воды токсичных веществ или после соответствующего разбавления пробы, при котором устраняется действие токсинов.

При определении БПК сточных вод, обработанных веществами, содержащими активный хлор, влияние свободного или связанного хлора устраняют добавлением раствора тиосульфата натрия или выдерживают воду на свету в течение (1 - 2) часов.

Особенностью биохимического окисления органических веществ в воде является сопутствующий ему процесс нитрификации, искажающий характер потребления кислорода. Количество кислорода, пошедшее на нитрификацию, может в несколько раз превышать количество кислорода, требуемое для биохимического окисления органических соединений. Поэтому при определении БПК необходимо вводить в пробу специальные вещества - ингибиторы, подавляющие жизнедеятельность нитрифицирующих бактерий, но не влияющие на обычную микрофлору. В качестве ингибитора применяют раствор тиомочевины, который вводят в пробу либо в разбавляющую воду.

Блок-схема проведения анализа приведена в приложении .

2 НОРМАТИВНЫЕ ССЫЛКИ

5.1.2 Дозаторы пипеточные варьируемого объема от 1 до 5 см 3 с погрешностью дозирования не более 1 % по ГОСТ 28311 .

5.1.3 Датчик растворенного кислорода, мембранный гальванический, например датчик CellOx 325 с автоматической компенсацией температуры (в комплекте с переливной вставкой).

5.1.4 Оксиметр (кислородомер) любой модели, оснащенный системой компенсации температуры и атмосферного давления, например оксиметр ProfiLine Oxi 3205 (WTW).

5.1.5 Потенциометр (pH-метр) или иономер любого типа с совместимой системой электродов (стеклянный измерительный электрод и насыщенный хлорсеребряный электрод сравнения по ГОСТ 17792).

5.1.6 Термометр лабораторный от 0 до 100 °С с ценой деления 1 °С по ГОСТ 28498 .

5.1.7 Часы песочные на 5 мин или таймер.

5.1.8 Дистиллятор или установка любого типа для получения воды дистиллированной по ГОСТ 6709 или воды для лабораторного анализа степени чистоты 2 по ГОСТ Р 52501 .

5.1.9 Мешалка магнитная любого типа по ТУ 25-11-834.

5.1.10 Микрокомпрессор для аквариумов любого типа.

5.1.11 Термостат воздушный, обеспечивающий инкубацию проб воды при температуре (20 ± 1)°С, например шкаф-термостат БПК, модель WTW TS 606/4-i.

5.1.12 Холодильник бытовой любого типа, обеспечивающий хранение растворов при температуре (2 - 10) °С.

5.2 Лабораторная посуда

5.2.1 Колбы для инкубирования: конические узкогорлые с притертыми пробками, например типа Кн-1-100-19/26 номинальной вместимостью 100 см 3 по ГОСТ 25336 , или склянки кислородные вместимостью от 100 до 250 см 3 .

5.2.2 Колбы конические вместимостью 250 см 3 по ГОСТ 25336 .

5.2.3 Колбы мерные вместимостью 100; 200; 250 и 1000 см 3 по ГОСТ 1770 .

5.2.4 Мензурки вместимостью 100; 250; 500 и 1000 см 3 по ГОСТ 1770 .

5.2.5 Палочки стеклянные.

5.2.6 Пипетки градуированные вместимостью 1; 5 и 10 см 3 по ГОСТ 29227 , 2 класс точности.

5.2.7 Пипетки с одной отметкой вместимостью 1; 5; 10; 25; 50 и 100 см 3 по ГОСТ 29169 , 2 класс точности.

5.2.8 Стаканы из термически стойкого стекла вместимостью 50 и 100 см 3 по ГОСТ 25336 .

5.2.9 Стаканчики для взвешивания (бюксы) по ГОСТ 25336 .

5.2.10 Сосуды из стекла или полимерного материала вместимостью 5000 см 3 и более в зависимости от объема приготавливаемой разбавляющей воды.

5.2.11 Флаконы из темного стекла вместимостью 100; 500 и 1000 см 3 для хранения растворов.

5.2.12 Флаконы из стекла или полимерного материала с навинчивающимися крышками для отбора и хранения проб вместимостью (500 - 1000) см 3 .

5.2.13 Цилиндры вместимостью 100; 250 и 500 см 3 по ГОСТ 1770 , 2 класс точности.

5.3.3 Железо (III) хлористое (хлорид) 6-водное по ГОСТ 4147 .

5.3.4 Калий фосфорнокислый однозамещенный по ГОСТ 4198 .

5.3.5 Калий фосфорнокислый двузамещенный 3-водный или калий фосфорнокислый двузамещенный безводный по ГОСТ 2493 .

5.3.6 Натрий фосфорнокислый двузамещенный 12-водный по ГОСТ 4172 или натрий фосфорнокислый двузамещенный 7-водный.

5.3.7 Магний сернокислый (сульфат) 7-водный по ГОСТ 4523 .

5.3.8 Кальций хлористый (хлорид) по ГОСТ 4460.

5.3.11 Натрий серноватистокислый 5-водный (натрия тиосульфат) по ГОСТ 27068 или стандарт-титр, c (Na 2 S 2 O3×5H 2 O) = 0,1 моль/дм 3 (0,1 н) по ТУ 6-09-2540.

5.3.12 Почва садовая или грунт для комнатных растений.

5.3.14 Бумага универсальная индикаторная, позволяющая измерять значение pH в диапазоне от 1 до 12 ед. pH с шагом 1 ед. pH, например по ТУ 6-09-1181.

5.3.15 Фильтры обеззоленные «синяя лента» по ТУ 6-09-1678.

Примечание - Все реактивы должны быть квалификации ч.д.а. или х.ч.

5.4 Стандартные образцы

Стандартный образец (СО) биологического потребления кислорода в воде, например ГСО 8048-94.

Примечания

1 Допускается использование средств измерений утвержденных типов других производителей, обеспечивающих измерения с установленной точностью.

2 Средства измерений должны быть поверены или калиброваны в установленные сроки, испытательное оборудование должно быть аттестовано в установленные сроки.

3 Допускается использование оборудования, материалов и реактивов с характеристиками, не хуже, чем у вышеуказанных, в т.ч. импортных.

6 УСЛОВИЯ БЕЗОПАСНОГО ПРОВЕДЕНИЯ РАБОТ

6.1 При выполнении измерений необходимо соблюдать требования техники безопасности при работе с химическими реактивами по ГОСТ 12.1.007 .

6.2 При работе с оборудованием необходимо соблюдать правила электробезопасности по ГОСТ Р 12.1.019 .

6.3 Обучение работающих безопасности труда должно быть организовано в соответствии с ГОСТ 12.0.004 .

6.4 Помещение лаборатории должно соответствовать требованиям пожарной безопасности по ГОСТ 12.1.004 и иметь средства пожаротушения по ГОСТ 12.4.009 .

7 ТРЕБОВАНИЯ К КВАЛИФИКАЦИИ ОПЕРАТОРА

К выполнению измерений и обработке их результатов допускаются лица, имеющие среднее специальное или высшее образование химического профиля, владеющие техникой анализа и изучившие правила эксплуатации используемого оборудования.

8 УСЛОВИЯ ВЫПОЛНЕНИЯ ИЗМЕРЕНИЙ

При выполнении измерений в лаборатории соблюдают следующие условия:

Введение

Вода незагрязненных водоемов в зависимости от температуры (от 30ºС до 0 ºС) содержит 8-14 мг/л кислорода в насыщенном состоянии при атмосферном давлении. Поступающие в водоем вместе со сточными водами бактерии и некоторые химические вещества потребляют для своего окисления растворенный в воде кислород, понижая тем самым содержание его в воде.

При очень низком содержании кислорода жизнедеятельность в водоеме затухает, интенсивность процессов самоочищения снижается, а иногда и почти прекращается. Процесс окисления поступающих в водоем вместе со сточными водами веществ может быть разделен на три стадии, характеризующиеся определенной последовательностью расходования кислорода.

Вначале идет процесс химического окисления легко и трудно окисляющихся соединений, затем биохимическое окисление органических веществ, и, наконец, нитрификация азотсодержащих веществ с образованием солей азотной кислоты.

Если первая стадия (чисто химическое потребление кислорода) не длительна, то вторая (биохимическое окисление), в зависимости от температуры сточной воды и концентрации органических веществ - длится несколько суток. Процесс нитрификации может происходить более продолжительное время (до 40 – 50 суток).

Практическое значение имеет вторая фаза окисления сточных вод, протекающая при участии микроорганизмов в присутствии растворенного в воде свободного кислорода, в результате которой сточная вода приобретает способность не загнивать.

Под влиянием микроорганизмов органическое вещество сточных вод постепенно минерализуется, требуя для своего окисления все меньше кислорода (происходит распад органического вещества).

БПК сточных вод при этом постепенно уменьшается до момента полной минерализации, когда кислород уже не расходуется.

Биохимическое потребление кислорода (БПК) определяется количеством кислорода в мг/л, которое требуется для окисления находящихся в воде органических веществ, что устанавливается по разности в содержании кислорода в момент взятия пробы и спустя определенное время, например 5 суток (БПК ).

При относительно сильном загрязнении воды открытых водоемов может оказаться, что спустя 5 суток в ней совсем не окажется кислорода. Поэтому анализ начинают с того, что исследуемую воду предварительно взбалтывают в продолжении 1 мин в присутствии воздуха для насыщения ее кислородом. Потом определяют растворенный кислород в одной части ее пробы сразу же после взбалтывания, а в другой – спустя 5 суток выстаивания в темном месте при t = 18 – 20ºС.

Полное окисление происходит где-то за 20 суток, но для практических целей обычно определяют БПК через 5 суток и только для более полной качественной характеристики сточной воды в ней определяют БПК и БПК .

Растворенный в воде кислород находят по методу Винклера. Принцип данного метода основан на том, что гидроокись двухвалентного марганца MnO (белый осадок) поглощает свободный кислород, образуя двуокись марганца MnO (бурый осадок).

Осадок растворяют в соляной кислоте. При этом выделяется йод в количестве, эквивалентном содержанию в воде растворенного кислорода. Выделившийся йод оттитровывается раствором гипосульфита (тиосульфата натрия) в присутствии крахмала:

2MnCl + O + 4NaOH = 2MnO + 4NaCl + 2H O;

MnO + 2KI + 4HCl = MnCl + I + 2KCl + 2H O;

I + 2Na S O = Na S O + 2NaI

Цель анализа – провести оценку качества сточной воды по результатам ее анализов на БПК.

Принцип метода анализа основан на определении убыли растворенного в воде кислорода за определенное время (5 или 20 суток).

Реактивы:

Раствор хлористого марганца: 50 г MnCl растворяют в 100 см 3 дистиллированной воды;

Смесь едкого натрия и йодистого калия: 32 г х.ч. гидроокиси натрия растворяют в 100 см 3 воды и затем прибавляют 2 г йодистого калия.

Раствор, подкисленный соляной или серной кислотами, не должен давать синей окраски с крахмалом;

0,02 н. раствор тиосульфата натрия (титр устанавливают по бихромату калия);

0,5%-ный раствор крахмала.

Приборы и материалы:

Склянка с притертой пробкой вместимостью 250 см 3 ;

Пипетка;

Бюретка.

Ход определения

Две одинаковые склянки с притертыми пробками вместимостью 250 см 3 заполняют испытуемой водой и закрывают пробками так, чтобы под ними не было ни одного пузырька воздуха.

В одной пробе содержание кислорода определяют сразу, в другой - через 5 суток. Причем пробу хранят в темноте при комнатной температуре.

В склянку сразу после взятия анализируемой на содержание кислорода пробы, сразу после взятия пробы, вводят пипеткой 1 см 3 раствора хлористого марганца и 3 – 4 см 3 щелочного раствора йодистого калия.

При этом пипетку опускают до дна склянки и постепенно поднимают по мере вытекания из нее реактива. Затем склянку тут же осторожно закрывают пробкой. При этом часть жидкости, эквивалентная объему введенных растворов реактивов, вытесняется. Содержимое склянки перемешивают, переворачивая ее не менее 15 раз. После 10 – минутного отстаивания, когда жидкость над осадком просветлеет, образовавшийся осадок гидроокиси марганца растворяют добавлением 1 см 3 концентрированной серной кислоты. Для полного растворения осадка склянку встряхивают. Затем из нее отбирают в коническую колбу адекватную часть жидкости, равную точно 200 см 3 раствора, и титруют выделившийся йод 0,02 н. раствором тиосульфата натрия. К концу титрования, когда раствор приобретает бледно – желтый цвет, в него добавляют 0,5%-ный раствор крахмала и продолжают титрование до его обесцвечивания. ;

А - содержание растворенного кислорода в воде до инкубации, мг/ дм 3 ;

А - содержание растворенного кислорода в воде после инкубации, мг/ дм 3 .