Меню Рубрики

Анализ органических веществ сточных вод

Применяемые в настоящее время схемы и методы очистки сточных вод весьма разнообразны и среди них едва ли не самое значительное место отведено биологическим, так как биологическая очистка – это, прежде всего, деструкция чуждых природной воде соединений.

Значительная часть углерода органических соединений в результате такой деструкции переводится в углекислоту и в живые клетки бактерий, которые сами по себе уже безвредны и часто даже полезны окружающей среде, поскольку могут быть источником всех питательных элементов, необходимых почве.

Однако, хорошо известно, что сброс неочищенных или недостаточно очищенных сточных вод в открытые водоемы приводит к нарушению в них экологического равновесия. В лучшем случае это сопровождается перестройкой биоценоза водоема с развитием наиболее толерантных форм, а в худшем, — заканчивается полной гибелью аэробных организмов и развитием процессов гниения.

На современном сложном в экологическом отношении этапе развития химической технологии получения поливинилхлорида (далее по тексту ПВХ) радикальным решением проблемы очистки сточных вод является полное исключение сброса их в водоем, путем разработки технологии и технических средств очистки отработанных вод до таких концентрации примесей, которые позволяют возвращать очищенные воды в производственный цикл.

При очистке промышленных сточных вод возникают микроорганизмы, измененные в биохимическом отношении.

Сущность процесса биологической очистки состоит в том, что растворенные органические вещества потребляются микроорганизмами, причем часть органических веществ окисляется, а часть трансформируется в биомассу.

К сточным водам производства ПВХ относится вода, отработанная в процессе полимеризации винилхлорида, различные виды конденсатов, образующихся на стадиях дегазации ПВХ и улавливания незаполимеризовавшегося винилхлорида, а также вода после промывки технологического оборудования на всех стадиях производства.

Наибольшее количество сточных вод образуется при полимеризации винилхлорида суспензионным способом, так как большая часть участвующей в процессе полимеризации воды выделяется на центрифуге в виде фугата (маточника).

На изучаемом нами производстве поливинилхлорида количество сточных вод составляет около 540 м 3 /сутки. Образованная смешанная вода является кислотой, загрязненной органическими соединениями и остаточным катализатором из реактора с псевдоожиженным слоем. Сточные воды, подлежащие очистке, представляют собой соединение трех источников:

1) Оксихлорирование этилена для производства дихлорэтана:

2) 5% раствор каустической соды для нейтрализации сточной воды;

Действующая и функционирующая установка физико-химической очистки сточных вод происходит в три этапа (рис.1):

1) Нейтрализация 5% раствором каустической соды;

2) Удаление дихлорэтана и легкой хлорорганики с непосредственным нагнетанием пара;

3) Физико-химическая очистка для удаления остатков катализатора.

Рисунок №1. Схема существующей технологической схемы очистки сточных вод производства ПВХ.

Данные таблицы №1 характеризуют эффективность работы блока физико-химической очистки стоков. Анализируя концентрации химических соединений можно сделать вывод, что необходима доочистка биологическим способом.

Эффективность работы блока физико-химической очистки стоков

Муравьиная / метановая кислота

Наименование загрязняющего компонента Единица измерения Показатели сточной воды после установки физико-химической очистки Показатели сточной воды, которые необходимо достигнуть для повторного использования в производстве
Общее содержание органического углерода мг углерода/л 1312,70 1500
Этиленгликоль мг/л 1400 250
мг/л 5000 2500
ХПК мг О2/л 3750 1200
БПК полн мг О2/л 3330 2160

Основные загрязняющие вещества в сточных водах — этиленгликоль и муравьиная кислота обнаруживаются в достаточно высоких и неприемлемых для биологической очистки концентрациях.

Рассмотрим химические свойства загрязняющих веществ и рассмотрим методы нейтрализации.

Этиленгликоль НО-СН2-СН2-ОН – двухатомный спирт, простейший представитель полиолов (многоатомных спиртов) представляет собой прозрачную бесцветную жидкость. Допустимая концентрация для биологической очистки 1000 мг/л, степень очистки 65% , обладает сладковатым вкусом, токсичен. Содержание в сточных водах — 1400мг/л.

Муравьиная кислота НСООН- представляет собой не окрашенную жидкость, растворимую в воде, бензоле, ацетоне. Безопасной и оказывающей раздражающий эффект считается концентрация до 10%, большая концентрация обладает уже разъедающим эффектом. Содержание в сточных водах — 5000мг/л, допустимая концентрация для биологической очистки- 300мг/л, степень очистки составляет 85%.

Раствор муравьиной кислоты – это электролит, при ее растворении в воде происходит процесс электролитической диссоциации:

При этом кислотность воды повышается и для нейтрализации необходимо добавить раствор, обладающий щелочной реакцией, к таким растворам относятся:

  • нашатырный спирт – водный раствор аммиака, содержащий гидрооксид аммония NH4OH. При его взаимодействии с муравьиной кислотой происходит реакция нейтрализации: HCOOH + NH4 = HCOON4 +H2O (3)
  • водный раствор питьевой соды – гидрокарбонат натрия NaHCO3, при этом происходит реакция нейтрализации: HCOOH + NaHCO3 = HCOONa + H2O + C (4)

Цель исследований – интенсификация работы установки биологической очистки для удаления высококонцентрированных сточных вод и ускорения процесса очистки от основных загрязняющих веществ — муравьиной кислоты и этиленгликоля.

В лабораторных условиях нами был поставлен эксперимент. В высококонцентрированные сточные воды, содержащие этиленгликоль, вводились микроорганизмы рода Arthrobacter, обеспечивая плотность посева 10 8 ÷ 10 9 кл/мл. Следует отметить, что в сточных водах, поступающих на биологическую очистку, наблюдается недостаток азота и фосфора. Поэтому необходимо на входе сточных вод в аэробные реакторы предусмотреть установку биоподпитки для дозирования растворов аммонийного азота NH4NO3 в количестве 0,12÷0,48 г/л и фосфора Na2 NPO4 в количестве 0,4÷0,8 г/л, обеспечивая необходимое для жизнедеятельности микроорганизмов соотношение по углероду: азоту: фосфору как 100: 5:1.

Концентрация этиленгликоля в сточных водах, содержание источников азота и фосфора в каждом конкретном опыте приведены в табл. №2. Для осуществления опыта сточные воды производства ПВХ, содержащие 1400 мг/л этиленгликоля, разбавляем в соотношении 1:10 (опыт №1), в других опытах (опыт №2, 3, 4, 5) сточные воды используем без разбавления с содержанием этиленгликоля 2000÷3800мг/л. Очистку стоков при активном перемешивании воздухом осуществляем активным илом при концентрации 3 г/л. Для очистки сточных вод, согласно предлагаемому способу, вводим микроорганизмы – деструкторы Arthrobacter simplex 677, Arthrobacter variabilis 677. Процесс очистки проводим в течение 10 суток в аэробных условиях при непрерывном культивировании микроорганизмов в реакторе-ферментаторе объемом 5 литров. Исходную плотность инокулята принимаем 30 г/л, скорость разбавления 0,1ч -1 . Расход воздуха 2,5 л/ч, что обеспечивает содержание растворенного кислорода в воде не менее 5 ÷ 7 мг/л. Температуру процесса поддерживаем по аналогии с температурой поступающих производственных сточных вод T= 20 ÷ 40 o C. Результаты опытов сравниваем по степени очистки, химическому потреблению кислорода, остаточным концентрациям этиленгликоля и степени очистки. Период адаптации Лаг-фазу в предлагаемом способе получаем при изучении зависимости скорости роста микроорганизмов от концентрации этиленгликоля.

Создание комплекса специфической микрофлоры активных илов методом направленной адаптации является эффективным средством интенсификации биохимического процесса очистки сточных вод химических производств.

Специфическая микрофлора активного ила создается стабилизацией технологического режима работы очистных сооружений биологической очистки на заданном уровне в течение длительного периода времени по всем основным технологическим параметрам. Результаты опытов предоставлены в табл. №3.

Для определения кривой роста микроорганизмов деструкторов этиленгликоля рода Arthrobacter засеваем с плотностью 10 8 кл/мл в питательную среду, объемом 100мл, приготовленную на этиленгликолевой воде, и выращиваем в колбах Эрлинмейера при периодическом режиме в течении 24 ÷ 48 ч при температуре Т=20 ÷40 о С. Значение химического потребления кислорода получаем по известной методике технологического контроля работы очистных сооружений, этиленгликоля определяем фотометрическими методами, степень очистки сточных вод от этиленгликоля определяем по остаточному количеству этиленгликоля в процентах от исходного его количества. Результаты опытов предоставлены в табл. №3.

При концентрации этиленгликоля в сточной воде более 1000 мг/л активный ил погибает, процесс очистки полностью отсутствует. Опыты очистки сточных вод загрязненных этиленгликолем в концентрации 1400 мг/л активным илом закончились гибелью организмов биоценоза ила и показали невозможность классического способа в данной ситуации. Предлагаемый метод использования микроорганизмов-деструкторов Arthrobacter показал хорошие результат и высокую степень очистки. Как показывают исследования, предлагаемая технологическая схема реконструируемых очистных сооружений производительностью 540м 3 /сут работоспособна и может обеспечивать заявленную степень очистки по загрязняющим веществам, и интенсификацию процесса очистки путем использования микроорганизмов-деструкторов этиленгликоля Arthrobacter.

При адаптации к поступающим на очистные сооружения промышленным сточным водам наблюдается изменение типа питания микроорганизмов активного ила. Причем, с увеличением концентрации основных загрязняющих веществ в смешанном стоке на входе в аэротенк эти изменения становятся все более глубокими.

Таким образом, под специфической микрофлорой активного ила будем понимать комплекс микроорганизмов, тип питания которых перестроен таким образом, что основные загрязняющие вещества данного смешанного стока являются источником элементов, необходимым для жизнедеятельности указанных выше микроорганизмов.

Характеристика микрофлоры активных илов, очищающих сточные воды производства поливинилхлоридов, до и после формирования специфической микрофлоры

Сапрофиты
Нитрифицирующие:
1-й фазы
2-й фазы
Денитрифицирующие
Окисляющие специфические загрязнения промышленного стока

источник

В воде источников водоснабжения обнаружено несколько тысяч органических веществ разных химических классов и групп. Органические соединения природного происхождения (гуминовые вещества, различные амины и другие) — способны изменять органолептические свойства воды, и по этой причине они должны быть удалены в процессе водоподготовки.

Несомненно, что органические вещества техногенного происхождения при поступлении их с питьевой водой могут неблагоприятно действовать на организм. Аналитический контроль их содержания в питьевой воде затруднен не только ввиду громадного их числа, но и вследствие того, что многие из них весьма неустойчивы и в воде происходит их непрерывная трансформация. Поэтому при аналитическом контроле невозможно идентифицировать все органические соединения, присутствующие в питьевой воде.

Однако многие органические вещества обладают выраженными органолептическими свойствами (запахом, вкусом, цветом, способностью к пенообразованию), что позволяет их выявить и ограничить их содержание в питьевой воде. Примерами таких веществ являются: синтетические поверхностно-активные вещества (СПАВ), в незначительных (нетоксических) концентрациях образующие пену; фенолы, придающие воде специфический запах; многие фосфорорганические соединения.

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. 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.

Интегральное содержание органических веществ оценивается по показателям БПК и ХПК.

Биохимическое и химическое потребление кислорода — БПК и ХПК , принятые в гигиене, гидрохимии и экологии, интегральные показатели, характеризующие содержание в воде нестабильных (неконсервативных) органических веществ, трансформирующихся в воде путем гидролиза, окисления и других процессов. Содержание таких веществ выражается через количество кислорода, необходимое для их окисления в резко кислой среде перманганатом (БПК) или бихроматом (ХПК). К таким веществам относят алифатические кислоты, некоторые эфиры, амины, спирты.

В естественных условиях находящиеся в воде органические вещества разрушаются бактериями, претерпевая аэробное биохимическое окисление с образованием CO2. При этом на окисление потребляется растворенный в воде кислород (РК). В водоемах с большим содержанием органических веществ большая часть кислорода потребляется на биохимическое окисление, лишая, таким образом, кислорода другие организмы. Поэтому увеличивается количество организмов, более устойчивых к низкому содержанию кислорода, исчезают кислородолюбивые виды. Таким образом, в процессе биохимического окисления органических веществ в воде происходит уменьшение концентрации кислорода, 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).

БПК — это количество кислорода в (мг), требуемое для окисления находящихся в 1 литре воды органических вещества в аэробных условиях, без доступа света, при 20 °С, за определённый период в результате протекающих в воде биохимических процессов.

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 (то есть 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 (БПК5). Может определяться также БПК10 за 10 суток и БПКполн. за 20 суток (при этом окисляется около 90 % и 99 % органических веществ соответственно). Ориентировочно принимают, что БПК5 составляет около 70 % БПКполн., но может составлять от 10 % до 90 % в зависимости от окисляющегося вещества. 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 поверхностных водах величина БПК5 колеблется в пределах от 0,5 до 5,0 мг/л; она подвержена сезонным и суточным изменениям, которые, в основном, зависят от изменения температуры и от физиологической и биохимической активности микроорганизмов. Весьма значительны изменения БПК5 природных водоемов при загрязнении сточными водами.

Таблица 1. Величины БПК5 в водоемах с различной степенью загрязненности

Микроорганизмы Активный ил в начальный период формирования специфической микрофлоры Активный ил со сформированной специфической микрофлорой
Количество бактерий в 1г ила % от общего количества Количество бактерий в 1г ила % от общего количества
Степень загрязнения (классы водоемов) БПК5, мг O2/дм 3
Очень чистые 0,5–1,0
Чистые 1,1–1,9
Умеренно загрязненные 2,0–2,9
Загрязненные 3,0–3,9
Грязные 4,0–10,0
Очень грязные 10,0

Норматив на БПКполн. не должен превышать: для водоемов хозяйственно-питьевого водопользования — 3 мг/л для водоемов культурно-бытового водопользования — 6 мг/л. Соответственно можно оценить предельно-допустимые значения БПК5 для тех же водоемов, равные 2 мг/л и 4 мг/л.

Величина, характеризующая содержание в воде органических и минеральных веществ, окисляемых одним из сильных химических окислителей при определенных условиях, называется окисляемостью или ХПК. Существует несколько видов окисляемости воды: перманганатная, бихроматная, иодатная, цериевая.

Являясь интегральным (суммарным) показате­лем, ХПК в настоящее время считается одним из наиболее инфор­мативных показателей антропогенного загрязнения вод. Этот по­казатель, в том или ином варианте, используется повсеместно при контроле качества природных вод, исследовании сточных вод и др. Результаты определения окисляемости выражаются в милли­граммах потребленного кислорода на 1 литр воды (мгО/л).

В водоемах и водотоках, подверженных сильному воздействию хозяйственной деятельности человека, изменение окисляемости выступает как характеристика, отражающая режим поступления сточных вод. Для природных малозагрязненных вод рекомендовано определять перманганатную окисляемость; в более загрязненных водах определяют, как правило, бихроматную окисляемость (ХПК).

В соответствии с требованиями к составу и свойствам воды водоемов у пунктов питьевого водопользования величина ХПК не должна превышать 15 мг О/дм 3 ; в зонах рекреации в водных объектах допускается величина ХПК до 30 мг О/дм 3 .

В программах мониторинга ХПК используется в качестве меры содержания органического вещества в пробе, которое подвержено окислению сильным химическим окислителем. ХПК применяют для характеристики состояния водотоков и водоемов, поступления бытовых и промышленных сточных вод (в том числе, и степени их очистки), а также поверхностного стока.

Таблица 2. Величины ХПК в водоемах с различной степенью загрязненности

Степень загрязнения (классы водоемов) ХПК, мг О/дм 3
Очень чистые 1
Чистые 2
Умеренно загрязненные 3
Загрязненные 4
Грязные 5–15
Очень грязные >15

Однако не все органические вещества в равной степени уча­ствуют в реакции химического окисления. Так же, как и при биохи­мическом окислении, при химическом окислении можно выделить группы легко, нормально и тяжело окисляющихся органических веществ. Поэтому всегда существует разница между теоретически возможным и практически достигаемым значениями ХПК. Мешают точному определению ХПК в первую очередь, хлорид-анионы, как правило, содержащиеся в природных и, особенно, в сточных водах. Определению также мешают нитриты, часто присутствующие в водах, прошедших биохимическую очистку.

Нормативы на ХПК в воде водоемов: для питьевой воды – 5,0 мгО/л (для перманганатной окисляемости), ХПК – 15 мгО/л.

источник

Жизнедеятельность любого живого существа сопровождается формированием отходов. Человек в этом плане бьет рекорды. Что касается утиля, не связанного с промышленностью, то он представлен в основном в виде твердых бытовых отходов и сточных вод. О последних мы и хотим поговорить в нашей статье.

Сточные воды представляют собой загрязненную в результате деятельности человека жидкость, которую сбрасывают в водоемы или водотоки, на рельеф, отводят в глубокие слои почвы (грунтовые воды) и т.д. Промышленные и бытовые сточные воды в основном различаются по своему составу.

Стоки частного дома содержат в себе примеси, которые можно разделить на 3 категории:

  • органические вещества (продукты человеческой жизнедеятельности, пищевые отходы и т.д.);
  • минеральные соединения (металлы и их неорганические соли, песок, мелкие камни и т.д.);
  • биологические загрязнители (бактерии, гельминты и их личинки, одноклеточные животные и растения, грибы и т.п.).

Визуально стоки представляют собой окрашенную воду со специфическим фекальным запахом и взвесями различной природы и размеров.

И даже внешний вид сточной воды говорит о том, что ее нельзя выводить на рельеф и в водоем. Перед сбросом стоки необходимо подвергать очистке, которая доведет их качество до норм ПДК. Более подробный состав сточной воды может показать только лабораторный анализ.

Анализ стоков представляет собой определение в лабораторных условиях химического и микробиологического состава сточных вод. Результаты анализа помогут не только выбрать наиболее подходящий способ утилизации стоков, но и произвести регулировку работы уже существующих локальных очистных систем.

ФЭК — один из основных приборов лаборатории

Проведение диагностики вод осуществляют специализированные организации, например, лаборатория Роспотребнадзора вашего района. Кроме того, зачастую анализом сточных вод на платной основе занимаются ведомственные лаборатории промышленных предприятий, а также ближайшего водоканала.

Главное – лаборатория должна пройти соответствующую сертификацию и аккредитацию. Только в этом случае протокол анализа будет иметь юридическую силу.

Порядок действий для получения анализа

С вашей стороны необходимо будет правильно произвести отбор пробы.

Возьмите емкость, объемом не менее одного литра. Она должна быть хорошо вымытой и промытой проточной водой. Это поможет избежать искажения результатов анализов.

Обратите внимание! Для бактериологического анализа необходимо брать стерильную посуду с плотно закрывающейся крышкой. Такую емкость вам могут предоставить в самой лаборатории.

По правилам, необходимо ополоснуть емкость для отбора проб той водой, которую хотите подвергнуть анализу.

Заполните сосуд так, чтобы от горлышка до верхнего уровня отобранной жидкости оставалось небольшое пространство.

Отвезите емкость с водой в лабораторию.

Обратите внимание! Воду необходимо доставить в лабораторию как можно быстрее, так как концентрация химических соединений и содержание микроорганизмов в воде может поменяться при отстаивании.

На анализ в зависимости от результатов и количества исследуемых показателей требуется в среднем двое суток, на это указывают финские технологии.

Для сточных вод загородного дома необязательно проводить полную диагностику, включающую в себя выявление в воде мышьяка, меди, цинка и тяжелых металлов и других загрязнителей, характерных больше для производственных стоков.

Достаточно определить качество воды по описанным ниже показателям.

  1. Запах сточных вод до очистки, естественно, очень специфичный и определяется наличием в стоках органических продуктов жизнедеятельности. Очистка воды должна существенно снижать запах или полностью устранять его, особенно при сбросе в водоем рыбохозяйственного или питьевого назначения, для вод которых норматив по запаху составляет 2 балла.
  2. Цветность измеряется в градусах, и для сточных вод ее показатель обычно очень высок. Чем больше цветность, тем более глубокая очистка требуется. Так как цветность чаще всего связана с органикой, то для понижения этого показателя самой эффективной будет биологическая очистка. Для водоемов цветность воды не должна превышать 20 градусов.

Шкала для определения цветности

Бактериальные колонии в чашках петри

Многие думают, что анализ и очистка стоков не являются важным мероприятием, так как считают соблюдение экологических нормативов блажью, продолжая загрязнять окружающую среду. Но это неверное мнение. Так как загрязнители в итоге попадут в ваши локальные источники питьевой воды, например, колодцы, и негативно скажутся на растительности вашего и окружающих участков.

Кроме того, российское природоохранное законодательство предусматривает уголовную ответственность за сброс загрязненной воды не только для промышленных предприятий, но и для владельцев загородных участков.

Получить стоки, анализ которых не будет выявлять превышений по основным показателям, можно, установив очистные сооружения локального типа. Не стоит сбрасывать воду в негерметичную выгребную яму, надеясь лишь на почвенную фильтрацию. Скупой платит дважды. Для несильно загрязненных органикой вод, но с определенным количеством взвесей, порой подходят самые простые септики, основная цель которых – осветление воды методом отстаивания и анаэробного разложения органики микроорганизмами самих стоков. После емкостей септиков обычно предусматривается дополнительная ступень очистки на основе почвенной фильтрации.

Но лучше всего с загрязнениями, присутствующими в хозяйственно-бытовых стоках, справляются станции биологической очистки, которые на выходе дают почти на 100% очищенную воду.

В эффективности работы вашей очистной системы вы можете удостовериться, отобрав пробу и сдав ее на анализ.

источник

В зависимости от количества органических веществ в сточной воде отбирают для анализа пробу от 25 до 1000 мл. Объем пробы зависит и от того, ограничатся ли взвешиванием каждой группы выделенных веществ или же будут разделять и определять компоненты, входящие в ту или иную группу.[ . ]

В § 15 были приведены основные положения устройства выпусков, обеспечивающих смешение сточных вод по возможности со всей речной водой. Для этого необходимо, чтобы выпуск производился на некотором расстоянии от берега в виде ряда отдельных струй. Чем на большее количество струй будет разбит поток сточных вод, тем легче будет достигнуто смешение речного потока со сточными водами, тем скорее наступит использование кислорода речной воды на минерализацию остатков органических веществ в сточных водах, выпускаемых в реку. Лучшее перемешивание сточных вод с речными сократит участок реки, опасный с санитарно-гигиенической точки зрения для ниже расположенных по реке населенных пунктов. С этой же целью желательно выпуск сточных вод производить на участках реки с повышенной турбулентностью, которая способствует лучшему перемешиванию и быстрейшему создавик) в реке однообразного по качеству речного потока.[ . ]

В связи с широким развитием производства синтетического каучука в водоемы будут сбрасываться большие количества сточных вод с очень сложным комплексом органических соединений. Разнообразие органических веществ в сточных водах зависит от исходного сырья, применяемого для получения синтетического каучука и принятого технологического процесса.[ . ]

В связи с высоким содержанием органических веществ в сточных водах гидролизного завода необходима высокоэффективная биологическая очистка, но чрезмерная перегрузка аэрофильтров резко снижала ее эффект.[ . ]

Органические загрязнения также очень разнообразны, из них нефть является основным загрязнителем производственных сточных вод. Повышенное содержание органических веществ в сточных водах получается также при попадании в них продуктов переработки нефтяных газов (например, синтетических спиртов и др.) или реагентов (например, фенола и др.), участвующих в технологическом процессе переработки нефти и газа.[ . ]

В качестве измерителя концентрации органических загрязнений во всех этих системах может быть использован (с небольшими несущественными изменениями) анализатор органического углерода У-101. Прямое инструментальное определение суммарного содержания органических веществ в сточных водах имеет несомненно преимущества по сравнению с традиционными аналитическими методами контроля по величинам биохимической и химической потребности в кислороде (ВПК, ХПК). Эти преимущества состоят в автоматизации процесса анализа, ускорения его и в общем повышении метрологических и эксплуатационных показателей.[ . ]

Суммарная концентрация органических веществ в сточных водах первой стадии синтеза изопрена весьма высока: ХПК = 200—250 г/л (по иодатному методу); эти сточные боды содержат также до 10 г/л серной кислоты. Ведущим ингредиентом в сточных водах второй стадии синтеза изопрена является формальдегид; концентрация его 62,5 г/л. Другие производственные стоки и стоки вспомогательных процессов значительно менее концентрированы: они содержат относительно небольшое количество непредельных углеводородов, формальдегида, муравьиной кислоты и других органических веществ; ХПК смеси этих вод не превышает 1000 мг/л, а БПКполн —до 400 мг/л.[ . ]

В процессе адсорбции содержание органических веществ в сточных водах убывает, т. е. происходит снижение ВПК (биохимической потребности в кислороде) сточных вод, которое заканчивается с окончанием процесса очистки. После окончания процесса адсорбции сточная вода в аэротенках в основном очистилась от органических загрязнений, но микроорганизмы активного ила продолжают биохимическое окисление адсорбированных веществ, т. е. происходит процесс регенерации — восстановления первоначальной адсорбционной способности.[ . ]

Органические вещества в сточных водах сжигают при 800—1000 °С [29]. Сжигание рекомендуется для бензола, толуола, триэтиленгликоля, смол, альдегидов и парафинов [30, 31].[ . ]

Сточные воды I стадии синтеза изопрена после упарки, содержащие большое количество органических примесей (см. стр. 369), очищают методом экстракции или термического обезвреживания. Для экстракции органических примесей из сточных вод могут применяться диметилдиоксан и его смеси с непредельными спиртами, а также бутиловый спирт и другие растворители [80, с. 174]. В результате предварительной упарки с последующей экстракцией содержание органических веществ в сточной воде снижается на 90—98%, однако ХПК остается высоким — около 25 г/л, причем в сточной воде содержится значительное количество веществ, не поддающихся биологическому распаду. Кроме того, использование побочных продуктов, извлекаемых из сточных вод, в настоящее время затруднено.[ . ]

Органические вещества. Органические вещества, адсорбируясь на растущих кристаллах коагулянта, образуют пленки, тормозящие рост кристаллов. Это приводит к повышению дисперсности кристаллов. Значительное содержание органических веществ в сточных водах может быть причиной, затрудняющей применение метода коагуляции.[ . ]

Сжигание органических примесей в циклонных печах. Сущность термического обезвреживания сточных вод сжиганием заключается в том, что во время их испарения при высокой температуре все органические примеси полностью окисляются кислородом воздуха до конечных практически нетоксичных продуктов горения (С02, Н20, N2). Эти вещества выбрасываются в атмосферу, а твердые минеральные компоненты получаются в пригодном для дальнейшей переработки и утилизации виде. Этот метод наиболее эффективен при ликвидации концентрированных сточных вод, характеризующихся ХПК>40 ООО мг/л, а также при содержании в сточных водах биохимически устойчивых веществ, извлечение которых любым регенеративным способом экономически невыгодно. Если содержание органических веществ в сточной воде достаточно для того, чтобы их теплотворная способность при сжатии была не менее 8,4 Мдж/кг (2000 ккал/кг), то такая сточная вода, распыленная в горячем топочном пространстве, будет гореть самостоятельно. При теплотворной способности органических веществ менее 8,4 Мдж/кг для сжигания сточных вод необходимо добавлять высококалорийное топливо. Значительный расход энергии является одним из основных препятствий, стоящих на пути широкого использования термического метода обезвреживания вод в промышленной практике.[ . ]

Содержание органических веществ в сточных водах очень велико: величина БПКэ колеблется в пределах 1 612—6 930 мг/л (в среднем 3 465 мг/л при разбавлении 1:1 000); окисляемость (по Кубелю) —от 157 до 739 мг О2/л (в среднем 497 мг 02/л). По данным Миронова [6], в конце мочки окисляемость доходит приблизительно до 680 мг/л, причем в начале мочки она более высокая. Аналогичное явление наблюдали и мы.[ . ]

Количество сточных вод 19 .и3/г; они содержат углеводороды С5 (изоамилены, изопрен) и имеют температуру 90°С. Суммарная концентрация органических веществ в этих водах при применении водной промывки и охлаждения газов в скрубберах невелика: ХПК=240 и ВПК = 170 мг/л. При масляной промывке и охлаждении контактного газа в скрубберах концентрация органических веществ в сточных водах выше: ХПК до 1000, ВПК до 650 мг/л; сточные воды содержат до 100 мг/л масла (после цеховых отстойников).[ . ]

Подготовка воды к анализу. В тех случаях, когда сточная вода сильно окрашена и содержит большое количество органических веществ, надо предварительно выделить из нее фенолы экстракцией . Отбирают 25—1000 мл (в зависимости от содержания фенольных соединений) сточной воды и нейтрализуют 1 н. соляной кислотой. Необходимое для этого количество соляной кислоты находят титрованием другой порции сточной воды. Затем сточную воду насыщают хлоридом натрия, подкисляют концентрированной соляной кислотой, пока содержание ее не будет отвечать отношению 1 :7, и проводят экстракцию несколькими небольшими порциями диэтилового эфира. Число этих порций зависит от общего содержания органических веществ в сточной воде. Эфирные вытяжки соединяют вместе и промывают небольшим количеством разбавленной (1:7) соляной кислоты, насыщенной хлоридом натрия. Затем эфир отгоняют, пока объем оставшегося раствора не будет равен 25—50 мл в этом растворе содержатся кислотные, нейтральные и некоторые амфотерные органические соединения, а также все фенолы, извлеченные из анализируемой сточной воды.[ . ]

Определение органического вещества в сточных водах методом бихроматной окисляемости заключается в окислении его бихроматом калия в присутствии катализатора (сернокислое серебро или сернокислая ртуть). Для создания необходимой кислотности среды пользуются раствором бихромата калия, приготовленным на серной кислоте. Окисление производится при кипячении пробы в течение 5 минут. В этих условиях достигается практически полное окисление органического вещества.[ . ]

Определение органических веществ в сточных водах разработано еще довольно слабо; для многих компонентов совсем не имеется методов определения и об их присутствии судят по общим показателям загрязнения (по ХПК, ВПК, потере при прокаливании плотного остатка, бромирующимся веществам, а часто по запаху).[ . ]

Определение органических веществ в сточных водах — область аналитической химии, которая стала усиленно развиваться лишь в последние годы, но проходит это развитие с возрастающей скоростью. Оно идет по двум направлениям.[ . ]

Следует иметь в виду, что перманганатная окисляемость также часто не отражает истинного содержания органических веществ в сточной воде, так как очень многие органические вещества (например, спирты, кетоны, жирные кислоты, аминокислоты, бензол и его производные) плохо окисляются перманганатом. Наряду с этим некоторые вещества (фенолы, малеиновая кислота) практически полностью окисляются до С02 и Н20 [5, с. 60]. Применение этого метода может быть целесообразным для ускоренного анализа сточных вод в процессе контроля работы очистных сооружений.[ . ]

От концентрации органических веществ в сточной воде сильно зависит удельный расход топлива на процесс. Для сточных вод с высокой концентрацией горючих веществ, когда сточная вода по своим характеристикам приближается к сильно обводненному жидкому топливу, расход топлива снижается до минимума, необходимого для обеспечения устойчивого протекания процесса обезвреживания.[ . ]

Локальная очистка сточных вод широко применяется и за рубежом. Для окисления органических веществ в сточных водах и для их дезинфекции применяется хлор, а для устранения запаха — кроме озона и хлора — гипохлориты, двуокись марганца; неприятный запах осадков устраняют разрушением при высокой температуре (730 °С) [18].[ . ]

Локальная очистка сточных вод, образующихся при производстве горного воска, состоит из следующих стадий: фильтрации, коагуляции и флокуляции. При локальной очистке в процессе коагуляции и флокуляции сточных вод удается выделить не только взвешенные вещества, но и коллоидные и легкие органические примеси, однако остаточное содержание органических веществ в сточных водах еще достаточно велико, поэтому для окончательной очистки необходимо направлять их в сооружения биологической очистки.[ . ]

Рециркуляция состоит в возврате очищенной сточной воды после вторичных отстойников и разбавлении ею сточной воды, поступающей на биофильтры. Рециркуляцию применяют при большом содержании органических веществ в сточных водах. Для распределения стоков по поверхности биофильтра применяют неподвижные и подвижные оросители.[ . ]

При высокой концентрации органических веществ в сточной воде вследствие большого выделения тепла необходимость подогрева воды в теплообменнике и печи отпадает, кроме пускового периода.[ . ]

Электрохимическая очистка сточных вод осуществляется электролизом и реализуется двумя путями: окислением веществ путем передачи электронов непосредственно на поверхность анода или через вещество-переносчик, а также в результате взаимодействия с сильными окислителями, образовавшимися в процессе электролиза. Наличие в сточной воде хлорид-ионов обусловливает появление при электролизе хлора, который является сильнейшим окислителем и способен вызвать глубокую деструкцию многих органических веществ в сточных водах.[ . ]

Биохимическая потребность в кислороде не учитывает стойкие органические вещества, не затрагиваемые биохимическим процессом, и часть веществ, идущих на прирост бактерий; поэтому для полной оценки количества органических веществ в сточной воде определяют (кроме БПК) химическое потребление кислорода Для биохимического окисления органических веществ в сточных водах требуется наличие в растворе соединений с биогенными элементами (азотом, фосфором) в легко усваиваемой форме. Чтобы в очистных сооружениях микроорганизмы развивались достаточно интенсивно, необходимо поддерживать оптимальное соотношение легко и трудно усваиваемых органических веществ. Это условие соблюдается при совместной очистке промышленных и хозяйственно-ботовых сточных вод. При выборе схемы биохимической очистки необходимо учитывать скорость потребления кислорода микроорганизмами я окисления органических веществ. Лучшие условия окисления создаются в аэротенках-смесителях с пневматической или механической аэрацией.[ . ]

Уменьшение количества разложимых органических веществ в сточных водах заводов сульфатной целлюлозы (упаренные концентрированные щелоки которых сжигают; см. выше) возможно предварительным гидролизом исходного вещества [25]. Он состоит в варке с 0,2—0,5%-ной серной кислотой под давлением или с 0,4%-ной соляной кислотой без давления, при этом извлекаются древесные полиозы, гексозы и пентозы. Нейтрализованный раствор после добавления питательных солей может быть переработан в дрожжи; выход дрожжей составляет приблизительно 0,3 т на каждую тонну целлюлозы. Так как таким образом из сточных вод удаляются особенно опасные для жизни водоема легко разлагающиеся и загнивающие вещества, то с точки зрения получения более чистых сточных вод предварительный гидролиз является методом, заслуживающим внимания. Его применение определяется в первую очередь возможностью сбыта полученных дрожжей. Переработка продуктов предварительного гидролиза в фурфурол имеет известные перспективы.[ . ]

Эффективным средством обезвреживания сточных вод является биохимическое окисление содержащихся в них органических веществ. Но при этом они должны предварительно очищаться от полимеров, устойчивых к биохимическому окислению и оказывающих вредное действие на работу биологических окислителей. При наличии полимеров в сточных водах эффективность биологической очистки резко снижается: падает производительность биологических окислителей (аэротенков); растет остаточное количество органических веществ в сточных водах, прошедших очистку; из вторичных отстойников выносится большое количество активного йла. Объясняется это тем, что полимеры сорбируются на развитой поверхности активного ила. В результате их накопления затрудняется осаждение активного ила, что приводит к большим его потерям со сточными водами. Вследствие этого в аэротенках не удается поддерживать необходимую концентрацию активного ила, что резко снижает их окислительную мощность.[ . ]

За рубежом озон применяется для окисления органических веществ в сточных водах целлюлозно-бумажного производства [22], для удаления хлорированных углеводородов [23], для очистки стоков от фенолов (из расчета 1,5—2,5 ч. озона на 1 ч. фенола), для быстрого окисления меркаптана и других серусодер-жащих соединений, причем разрушение происходит очень быстро (за 3 мин). Акролеин, аллиловый спирт, глицерин, ацетальдегид, содержавшиеся в сточных водах после биологической очистки, были окислены озоном [24]. Эффективность окисления органических веществ озоном бывает недостаточной.[ . ]

Применяемый метод определения ВПК состоит в следующем. Исследуемую сточную воду после двухчасового отстаивания разбавляют чистой водой, взятой в таком количестве, чтобы содержащегося в ней кислорода с избытком хватило для полного окисления всех органических веществ в сточной воде. Определив содержание растворенного кислорода ¡в полученной смеси, ее оставляю в закрытой склянке на 2, 3, 5, 10 (и.так далее) суток, определяя содержание кислорода по истечении каждого из перечисленных периодов времени. Уменьшение количества кислорода в воде показывает, сколько его за это время израсходовано • на окисление органических веществ, находящихся в сточной воде. Это количество, отнесенное к 1 л сточной воды, и является биохимическим потреблением кислорода сточной водой за данный промежуток времени (БПК2, БПКз, БПК5, БГГКю и т. д.).[ . ]

Для выделения тонкодисперсных и растворенных органических веществ в сточных водах предприятий, поверхностном стоке перспективно использовать биологические методы очистки, которые основаны на способности микроорганизмов использовать для питания спирты, белки, углеводы. Производительность процесса зависит от видов организмов и реализуется в две стадии, протекающие одновременно, но с различной скоростью: адсорбция из сточных вод тонкодисперсных и растворенных примесей органических веществ и разрушение адсорбированных веществ внутри клеток микроорганизмов за счет протекающих биологических процессов. Биологическую очистку осуществляют в природных (поля фильтрации, орошения, биологические пруды) и искусственных условиях (биофильтры). В качестве фильтровального материала применяют шлак, щебень, керамзит, пластмассу, гравий.[ . ]

Определение БПК дает представление о содержании органических веществ в сточной воде (см. ч. I, стр. 19) Нужно иметь в виду, что в результате биохимических процессов окисляется только нестойкое органическое вещество, практически полное окисле-ние которого происходит в течение 20 дней.[ . ]

Дополнение к таблице 13 «Максимальные концентрации органических веществ в сточных водах».[ . ]

Разработан ряд приборов и методик для суммарного определения органических веществ в сточных водах: быстрый метод (чувствительность менее 2 мг/л), основанный на окислении органических веществ кислородом [4]; прибор улучшенной конструкции, позволяющий проводить прямое и точное определение малых количеств углерода (чувствительность 0,5 мг/л) [5]; анализатор для непрерывного автоматического определения органического углерода в воде и сточных водах, выполняющий три функции: 1) предварительная очистка пробы сточных вод для удаления неорганических соединений; 2) окисление органических примесей и 3) количественное определение двуокиси углерода [6]; автоматический прибор с непрерывным анализирующим устройством, позволяющий за один рабочий цикл из одной пробы определять как органический углерод, так и ХПК [7]; прибор для анализа воды в водоемах, позволяющий определить общую концентрацию углерода в воде и концентрацию углерода, входящего в состав органических примесей (чувствительность 1 мг/л, на одно определение затрачивается 2 мин) [8]. По данным [9], в природных водах автоматически определяется суммарный углерод — 20 проб в час, чувствительность 0,2 мг/л. По данным [10], автоматическими приборами одновременно определяются органический углерод и ХПК в течение 2—3 мин в пробах воды и сточных вод от нескольких десятков миллилитров до нескольких десятков микролитров. Пробы воды предварительно выпаривают и после их концентрирования сжигают при 1000°С в токе воздуха в присутствии катализатора.[ . ]

Метод жидкофазного окисления. Этот метод очистки основан на окислении органических веществ, растворенных в воде, кислородом при температурах 100—350 °С и давлениях 2— 28 МПа. При высоких давлениях растворимость в воде кислорода значительно возрастает, что способствует ускорению процесса окисления органических веществ. Принципиальная схема жидкофазного окисления органических веществ в сточных водах показана на рис.[ . ]

Вторичная обработка включает методы биологической очистки производственных сточных вод, осуществляемой в результате окислительного разложения органических примесей под действием микроорганизмов. Биологические методы очистки сточных вод характеризуются малыми эксплуатационными расходами, простотой обслуживания, надежностью очистки, обусловленной практически полным разрушением растворенных в воде органических веществ до оксидов углерода и азота, получением безвредных для окружающей среды отходов и выходом значительного количества биогаэа. В результате биологической очистки загрязненность органическими веществами в сточной воде снижается с 50-1000 мг/л по БПК до менее 15 мг/л. Биологическое окисление осуществляется сообществом микроорганизмов (биоценозом), включающим множество различных бактерий, простейших и ряд более высокоорганизованных организмов — водорослей, грибов и т.д. Разнообразие видов бактерий (несколько десятков и даже сотен) обусловлено наличием в очищаемой воде органических вешеств различных классов.[ . ]

Нагрузка на биологические окислители может быть определена исходя из концентрации органических веществ в сточных водах на основании данных табл. III.29.[ . ]

Один из модифицированных способов проектирования основан на таком параметре, как возраст аэробного ила. В данном случае в центре внимания находятся условия, необходимые для развития нитрифицирующих бактерий в реакторе. Однако по-прежнему основными параметрами для проектирования являются содержание органического вещества в сточной воде и общая масса ила.[ . ]

Различают общий сухой остаток и остаток после прокаливания. Под понятием «общий сухой остаток» подразумевают количество вещества, оставшееся после выпаривания пробы сточных вод и сушки до постоянной массы. Количество вещества, полученное после прокаливания сухого остатка, называется «остатком после прокаливания». По уменьшению массы сухого остатка после прокаливания можно судить о содержании органических веществ в сточных водах. Сукой остаток определяют ,по стандарту PN-59/Z-04519.[ . ]

Таким образом, оценку экономической эффективности можно провести, зная величины радиационно-химических выходов и концентрации загрязнений, подлежащих удалению, и предельно допустимые концентрации их в очищенной воде. Радиационные исследования показали, что первая величина изменяется от 1 до 20 молекул/100 эв для непепных процессов и в пределах 102—106 для цепных. Поскольку данных по облучению вод весьма мало, рассмотрение должно основываться на результатах по радиолизу растворов органических и неорганических веществ. Авторы работ по экономике радиационного метода очистки [2] сточных вод считают, что большая часть реакций, протекающих при радиолизе, являются нецепными. Единственная реакция, которую можно рассматривать как цепную, — окисление. Для процессов окисления органических веществ в водных растворах сообщен выход 104 молекул/100 эв. Однако эта величина получена в чистой системе при высоких концентрациях органических веществ. В сточных водах обычно могут присутствовать ингибиторы цепи и, кроме того, концентрация органических веществ низка. Поэтому за оптимальное значение выхода окисления можно принять величину 100 молекул/100 эв. Однако в расчетах обычно принимается С равным 10 молекул/100 эв. Если необходимое изменение концентрации загрязнения составляет 100 мг/л, молекулярный вес в среднем равняется 100 и выход 10 молекул/100 эв, то расчет по приведенной формуле показывает, что для окисления этого соединения требуется доза 0,1 Мрад.[ . ]

источник

Дата публикации: 01.09.2013 2013-09-01

Статья просмотрена: 14775 раз

Кутковский К. А. Виды сточных вод и основные методы анализа загрязнителей // Молодой ученый. — 2013. — №9. — С. 119-122. — URL https://moluch.ru/archive/56/7745/ (дата обращения: 21.10.2019).

Воды и атмосферные осадки, которые поступают в естественные водоемы с территорий населенных пунктов и предприятий, принято называть сточными водами. Отвод данных вод осуществляется посредством канализации или естественным путем.

Сточные воды это в большей или меньшей степени загрязненные в результате использования бытовые, промысловые и производственные воды, содержащие отбросы или отработанное тепло, а также отличающиеся изменившимися в отрицательную сторону физическими и биологическими свойствами [1, с. 1287]. Из этого можно сделать вывод о, безусловно, антропогенном происхождении и неоднородности стоков, а также о сложности очистки или утилизации данного продукта антропогенной деятельности.

Из-за ухудшившихся биологических и физических свойств, сточные воды пагубно влияют на развитие всей биосферы. Сточные воды провоцируют и ускоряют эвтрофикацию водоемов из обильного содержания в них фосфора и азота, а также приводят к изменению естественных биоценозов и, как следствие, гибели биологических видов, загрязнению объектов водопользования, используемые человеком в качестве источника питьевой воды. Так же происходит обильное воздействие на артезианские бассейны: их биологическая чистота несопоставима с их состоянием до научно-технической революции, обусловившей эру активного антропогенного воздействия на природу.

Вследствие научно-технической мысли, ее развитии и повсеместном внедрение, источниками сточных вод являются практически любые антропогенные объекты: жилые дома, образовательные учреждения, медицинские объекты, торговые склады и точки реализаций товаров, различные сервисные организации, АЗС, металлургическая промышленность, пищевая промышленность, фармацевтической промышленность, сельхозяйственные угодья и т. д.

Для контроля качества и объема поступления сточных вод разрабатываются законы и подзаконные акты, происходит внедрение и разработка как новых, так и уже зарекомендованных себя методов очистки. Формируется всесторонний анализ сточных вод, позволяющий разработать оптимальный алгоритм очистки (с учетом характера загрязнителей) для каждого промышленного объекта и оценить качество воды, покидающей очистные сооружения. Любые нарушения влекут за собой штрафы и санкции, прописанные как в Водном кодексе РФ, так и в Уголовном кодексе РФ.

Определим, какими характеристиками обладают сточные воды, и как загрязнители влияют на процесс очистки. Для начала определим классификацию сточных вод и особенности отдельных их типов.

Виды сточных вод

1) Хозяйственно-бытовые. Этот тип стоков в основном поступает из жилых домов, а так же объектов социального пользования(больницы, образовательные учреждения, торговые центры и т. д.). Отведение происходит посредством хозяйственно-бытовой и общесплавной канализации. Состав загрязнителей: 58 % — органика, 42 % — минеральные вещества. Особенность — высокое содержание азотсодержащих соединений и фосфатов, значительная степень фекального загрязнения.

2) Промышленные сточные воды. Основной загрязнитель — объекты промышленности и предприятия различного рода деятельности. Отведение происходит посредством промышленной канализации. Спектр загрязнителей характеризуется видом промышленной деятельности. Содержат органические и неорганические элементы. Наибольшую опасность для гидросферы и человека представляют нефтепродукты, органические красители, фенолы, поверхностно-активные вещества, сульфаты, хлориды и тяжелые металлы.

3) Поверхностные сточные воды. Основное поступление из дождевых и талых вод, формирующихся из атмосферных осадков, проникающих в почву и стекающих в водоемы посредством ливневой канализации с территории промышленных предприятий и населенных пунктов. Спектр возможных загрязнителей широк и определяется особенностями территории и видом антропогенной деятельности, преобладающей в районе стока.

Анализ сточных вод

Рассмотрим основные источники поступления сточных вод в экосистемы: промышленные и бытовые объекты, на них приходится основная доля поступающих на очистные сооружения стоков. [2, с. 59] Анализ именно этих источников позволяет понять специфику оценки качества сточных вод и спектр загрязнителей. На выходе из очистных сооружений не должно быть примесей, содержишихся в характерной для той или иной природы стоков, либо их количество должно быть минимальным (определяется нормативами).

Для анализа качества вод используются следующие параметры: температура, цветность, запах и прозрачность. Физические показатели качества воды малоинформативные и понятны на интуитивном уровне. Для всех типов сточных вод характерна повышенная температура, специфический запах и сниженная прозрачность (определяется по шрифту). Изменение цветности (измеряется в градусах платинокобальтовой шкалы) присущи промышленным сточным водам и зависят от вида производственной деятельности.

Так же важным методом анализа качества вод является химический анализ. Реакция (рН) коммунальных сточных вод, как правило, нейтральна (6,5–8), а реакция промышленных стоков подвержена изменениям от сильнокислой (рН менее 3) до сильнощелочной (рН более 11) в зависимости от источника поступления. В процессе очистки реакция сточных вод должна стать нейтральной.

Для определения доли примесей как сухих, так и растворенных, используется такой параметр как «сухой остаток», отражающий степень загрязненности воды примесями. Данный параметр берется из нефильтрованной пробы. Он указывает на количество в воде примесей, как взвешенных (руда, окалина, известняк, кокс и т. д.), так и растворенных. В зависимости от содержания примесей сточные воды принято делить на четыре категории: первая — сухой остаток менее 500 мг/л (коммунальные сточные воды), четвертая — выше 30 000 мг/л. Отметка 5000 мг/л разделяет вторую и третью категорию. [4, с. 76]

Процесс очистки сточных вод от взвешенных примесей происходит путем механических методов очистки, самым распространенным из которых является метод отстаивания. Для прогнозирования эффективности этого метода используется показатель «оседающие вещества». Проба воды помещается в цилиндр, после чего оценивается, какое количество взвешенных веществ осядет за 2 часа. Измеряется в мг/л и процентах от сухого остатка. Оседающие вещества в городских сточных водах, как правило, составляют 65–75 %.

Необходимость вычисления сухого остатка обусловлена дальнейшей обработкой промышленных и коммунальных стоков при помощи биологических методов (бактерии), и на этой стадии количество взвешенных веществ не должно превышать 10 г/л.

Следующим важным параметром сточных вод является зольность твердых примесей. Прокаливание сухого остатка проводят при температуре «красного» каления (500–600°С), в результате чего часть химических соединений сгорает и улетучиваются в виде оксидов, углерода, водорода, азота, серы и других примесей, вес пробы уменьшается. Массу остатка, называемого золой, делят на первоначальную массу образца и получают зольность, выраженную в процентах. Для городских сточных вод характерна зольность 25–35 %.

Еще одним показателем является окисляемость. Данный показатель является санитарным, сфера его актуальности распространяется также не только на сточные воды. Окисляемость указывает на степень загрязнения воды органическими и неорганическими веществами, но также он используется для оценки степени органического загрязнения. Окисляемость определяется при помощи аэробных гетеротрофных бактерий (биохимическая окисляемость) и посредством химических реакций (химическая окисляемость — бихроматная, иодатная и т. д.).

Единицами измерения окисляемости является потребление кислорода: БПК и ХПК — биохимическое и химическое потребление кислорода, выраженное в миллиграммах О2 на литр. Большое значение имеет соотношение БПК к ХПК, которое позволяет прогнозировать, какое количество загрязнителей может быть удалено при помощи биологических методов очистки. [3, с. 141]

Химическая окисляемость определяет общее содержание в воде восстановителей — органических и неорганических, реагирующих с окислителями. В сточных водах преобладают органические восстановители, поэтому, как правило, всю величину окисляемости относят к органическим примесям воды.

Важнейшими показателям для сохранности гидросферы и эффективности биологической очистки является содержание фосфора и азотистых соединений. В сточных водах определяется содержание общего, нитратного, нитритного и аммонийного азота. От количества соединений азота зависит степень эффективности биологической очистки. При малом содержание азота в производственных сточных водах на стадии биологической очистки добавляют в воду хлористый аммоний. В хозяйственных стоках концентрация соединений азота всегда высока, из-за обилия поступающих веществ, связанных с процессом человеческой жизнедеятельности.

Концентрация фосфора в сточных водах всегда превышает ПДК. Основой поступления фосфатов в сточные воды служат фосфатные компоненты синтетических моющих средств и фекальные стоки, поступающие как из хозяйственной, так и из промышленной сферы. Избыток фосфорсодержащих соединений является одной из главных причин эвтрофикации водоемов.

Следующими показателями состояния сточных вод являются сульфаты и хлориды. Концентрация сульфатов в городских сточных водах обычно находится на уровне 100- 150 мг/л, хлоридов — 150–300 мг/л. В промышленных стоках (в частности, на металлургических заводах) уровень хлоридов и сульфатов значительно выше, к тому же к ним добавляются цианиды, аммиак и роданистые соединения.

Представленные выше показатели важны для оценки загрязненности стоков, так же их следует учитывать и в процессе трактовки данных, полученных в ходе иных анализов. Концентрацию хлоридов важно знать при определении ХПК, так как хлориды окисляются бихроматом калия до молекулярного хлора. Поэтому при концентрации хлоридов более 200 мг/л требуется их предварительное осаждение или введение поправки к результату анализа ХПК. Синтетические поверхностно-активные вещества, или СПАВ, так же являются серьезными загрязнителями естественных водоемов. Воздействие СПАВ напрямую влияет на эвтрофикацию рек и озер, угнетение процессов самоочищения гидросферы, торможение биохимических процессов в водоемах, вызывая другие губительные для биоценоза процессы.

Большинство СПАВ — органические вещества, состоящие из двух частей: гидрофобной и гидрофильной. Гидрофобная часть СПАВ соединена обычно с одной гидрофильной группой. В зависимости от физико-химических свойств гидрофильной части СПАВ делятся на три основных типа: анионактивные, катионоактивные, неионогенные. Каждый тип в свою очередь делится на классы в зависимости от химического состава гидрофобной части.

Примерно 75–80 % всех СПАВ, применяемых в быту и промышленности, составляют анионактивные. Важнейшим из них являются: алкилсульфаты с общей формулой R—O—SO3Na (где R — углеводородный радикал с числом углеродных атомов от 10 до 20); алкилсульфонаты R—SO3Na (с числом углеродных атомов 12–15) и алкиларилсульфонаты R—C6Н4—SO3Na (с числом углеродных атомов в радикале 5–18).

Так же присутствие СПАВ резко отрицательно сказывается на работе очистных сооружений, во время очистки сточных вод поверхностно-активные вещества замедляют процессы осаждения твердых взвешенных частиц, провоцируют появление пены в очистных сооружениях и препятствуют биологической очистке. Для предотвращения данных процессов содержание СПАВ в стоках, поступающих на стадию биологической очистки, не должно превышать 20 мг/л. Некоторые фракции (в частности, жесткие СПАВ) предварительно должны быть полностью удалены химическими и физико-химическими методами.

Поверхностно-активные вещества присутствуют во всех сточных водах, в том числе и хозяйственно-бытовых. Источниками СПАВ в сточных водах является результат широкого применения их в быту и промышленности в качестве моющих средств, а также смачивающих, эмульгирующих, выравнивающих, дезинфицирующих препаратов.

Наиболее высокая концентрация токсических веществ определяется в промышленных сточных водах и классифицируются на две категории — неорганические и органические. К органическим токсическим веществам относятся нефтепродукты, смолы, карбоциклические соединения, пестициды, красители, кетоны, фенолы, спирты и СПАВ. Неорганические компоненты представлены солями, щелочами, кислотами и различными химическими элементами (хром, алюминий, свинец, никель, фтор, бор, железо, ванадий и т. д.).

В хозяйственно-бытовых и сельскохозяйственных сточных водах основными биологическим загрязнителями являются бактерии, вирусы, патогенные простейшие и яйца гельминтов, источником которых являются люди и животные.

Для оценки фекальной загрязненности сточных вод используются микробиологические анализы — определение общего микробного числа и количества общих колиформ (коли-тест). Основная задача данных анализов оценить степень фекального загрязнения воды, а не выявление самого факта наличия патогенных микроорганизмов. Вывод делается на основе степени загрязнения сточных вод фекалиями: чем выше уровень загрязнения, тем выше вероятность присутствия патогенных организмов в воде.

Бактериологический анализ сточных вод необходим для оценки эффективности работы очистных сооружений и дает представление о необходимых корректировках процесса очистки сточных вод. Дезинфекция проводится хлором, который оказывает негативное воздействие на качество воды.

Последним показателем является растворенный кислород. Содержание растворенного кислорода (РК) в воде характеризует кислородный режим водоема и имеет важнейшее значение для оценки его экологического и санитарного состояния. Он также необходим для самоочищения водоемов, т. к. участвует в процессах окисления органических и других примесей, разложения отмерших организмов. Снижение концентрации РК свидетельствует об изменении биологических процессов в водоеме, о загрязнении водоема биохимически интенсивно окисляющимися веществами (в первую очередь органическими). Потребление кислорода обусловлено также химическими процессами окисления содержащихся в воде примесей, а также дыханием водных организмов. Поэтому важным фактором является соблюдение качества очищенной воды, поступающей в естественные водоемы. [5, с. 49]

Оценка качественного и количественного состава загрязнителей сточных вод необходима не только для составления плана очистных мероприятий, но и для повышения их эффективности, а так же для мониторинга и последующего прогнозирования негативного антропогенного воздействия на гидросферу и экосистему в целом. Проблемы загрязненности сточных вод, методов очистки и возвращения в естественные источники или их повторное использование, давно перестали быть чем то далеким и несбыточным. За последние 150 лет качество наземных и подземных источников воды резко ухудшилось и требует не только использования современных норм и стандартов, но так же и поиск, разработку и внедрение новых идей и подходов, как к контролю поступающих загрязняющих веществ, так и к методам очистки сточных вод.

1. Советский энциклопедический словарь/Научно-редакционный совет: А. М. Прохоров (пред.).- М.: «Советская энциклопедия», 1981.- 1287 с.

2. Водоотведение и очистка сточных вод: Учебник для вузов/С. В. Яковлев, Я. А. Карелин, Ю. М. Ласков, В. И. Калицун.- М.:Стройиздат, 1996.- 59 с.

3. Комплексное использование и охрана водных ресурсов. Под редакцией О. А. Юшманова М.: Агропромиздат 1985.- 141 с.

4. Евилович А. З. Утилизация осадков сточных вод М.: Стройиздат 1989.- 76 с.

5. Методы охраны внутренних вод от загрязнения и истощения Под редакцией И. К. Гавич М.: Агропромиздат 1985.- 49 с.

источник

Читайте также:  Анализ проб воды из скважины