Хпк в сточных водах норматив. химическое потребление кислорода. стадии очистки сточных вод и снижения показателей их загрязненности

Принцип работы ОС с высоким содержанием ХПК и БПК

Очистные сооружения обеспечивают поэтапное освобождение сточных вод от загрязнений:

• Усреднение. Сточные воды поступают в приемную камеру, где посредством перемешивания они нормализуются. Усредненная жидкость через насос подается на очистку.
• Обработка реагентом. Для нормализации показателей рН в нормализованные сточные воды подается раствор кислоты или щелочи. Это необходимо для нормальной биодеструкции органики. Станция приготовления и дозирования реагентов в автоматическом режиме определяет показатели рН стоков, и обеспечивают подачу в точном соответствии с полученными результатами. Смесь интенсивно размешивается статическим смесителем до полного растворения.
• Биофлотация. После обработки кислотой и щелочью стоки поступают в биофлотатор. Одновременно подается рециркуляционная вода, насыщенная атмосферным воздухом до 90%. Затем в камере резко снижается давление. Растворенный воздух формируется в микропузырьки, к их стенкам прилипают частицы нерастворимых загрязнений. Они поднимают на поверхность стоков и образуют пенный слой. Концентрация загрязнений в нем на порядок выше, чем в жидкости. Как дополнительный эффект – микропузырьки насыщают стоки кислородом. Органотрофный биоценоз иммобилизован на биозагрузке, что обуславливает интенсивное окисление органики, и, как следствие, снижение показателей ХПК и БПК.
• Удаление флотопены. Пенные массы с загрязнениями удаляются с поверхности жидкости скребковым механизмом в наклонный лоток, откуда они самотеком отправляются в шламонакопитель. Очищенные воды самотеком переливаются в аккумулирующую отдельную емкость.
• Обезвоживание осадка. При реализации технологии флотации актуальным решением для обезвоживания активного ила является шнековый или мешковый обезвоживатель.

Понятие ХПК замены

Порядок выполнения измерений употребления кислорода состоит в реализации мероприятий.

А именно:

1. Отбор проб воды в лабораторные склянки.
2. Материалы забираются из одного места в 3 и более емкостей.
3. Образец одной из склянок тут же проходит процесс фиксации кислородных масс. На ней прописаны параметры растворившегося кислорода.
4. Остальные лабораторные склянки размещаются в инкубатор, где создаются требуемые условия по свету и температуре.
5. Через выставленный заблаговременно временной период емкости вынимаются из инкубатора, и замеряются показатели кислородных масс.
6. Информация сравнивается, и высчитываются показатели поглощения кислорода.

В нашей стране установлен норматив ХПК в применяемых водах. Она бывает 15 или 30 мг О2/л все зависит от функционального назначения сточной системы. По стандартам и условиям, которые установлены, БПК в воде для применения в быту не должно быть больше 3 мг О2/л. В бассейнах количество не может быть больше 6 мг О2/л.

Очисткой сточных вод должны заниматься квалифицированные специалисты

Высочайшее количество ХПК и БПК сточных вод говорит о том, что для очищения понадобится потребить много кислорода, а это означает что и самих загрязнений в воде чрезмерное количество. Замеры БПК и ХПК выполняются параллельно, так как их сравнение и соотношение дает возможность получить дополнительные важнейшие данные о составе стоков. Так, если ХПК больше БПК, это говорит о том, что в воде присутствует много не окисляемых органических элементов. БПК и ХПК больше в сточных системах промышленного назначения. В хозяйственных и бытовых стоках параметры потребления кислородных масс в разы ниже.

Теоретическое значение и практические методы

Теоретическое значение химического потребления кислорода формально определяется как такая масса окислителя в пересчёте на кислород, выраженная в мг/л, при которой весь углерод, водород, сера, фосфор и другие элементы (кроме азота), если они присутствуют в органическом веществе, окисляются до CO₂, H₂O, P₂O₅, SO₃, а азот превращается в аммонийную соль.

Практические методы, применяемые в лабораториях для оценки загрязнения воды органическими соединениями, дают значения близкие к теоретическому определению, однако могут отклоняться в какую-либо из сторон. Например, если вода содержит неорганические восстановители, то их концентрации придется определять дополнительно, специальными методами, и вычесть из полученного значения ХПК. В сфере водоподготовки и для оценки загрязнённости относительно чистых природных вод обычно используется перманганатный метод — окисление пробы воды раствором перманганата калия в серной кислоте. Показатель, получаемый для оценки ХПК перманганатным методом называется перманганатная окисляемость.

Так как перманганат калия — недостаточно сильный окислитель, то для оценки концентраций органических загрязнений в сфере водоотведения и для существенно загрязнённых природных вод рассчитывается бихроматная окисляемость — посредством окисления бихроматом калия. Стандартизованные методы предусматривают обработку пробы воды серной кислотой и бихроматом калия при определённой температуре в присутствии катализатора окисления — сульфата серебра, а для снижения влияния хлоридов в пробу добавляется сульфат ртути(II); значение показателя определяется посредством измерения оптической плотности обработанного раствора при заданном значении длины волны.

Термин «COD» (англ. Chemical Oxygen Demand), используемый в англоязычной литературе, обычно подразумевает химическое потребление кислорода, полученное бихроматным методом.

Классификация и состав сточных вод

Очистка стоков

Классификация сточных вод включает три основные категории в зависимости от их состава, происхождения и качественных показателей примесей и загрязнений:

• Бытовые, или хозяйственно-фекальные, к которым относятся сточные воды, удаляемые из различных бытовых помещений, таких как туалеты, душевые и ванные комнаты, кухни, прачечные, бани, больницы, столовые и т.д. Основными их загрязнениями являются хозяйственно-бытовые и физиологические отходы, а для их сброса действуют специальные правила приема сточных вод в городскую канализацию;
• Промышленные или производственные, использованные при выполнении разнообразных технологических процессов, таких промывание сырья и продукции, охлаждение оборудования и т.д., а также откачанные на поверхность в процессе добывания полезных ископаемых. Чаще всего промышленные стоки загрязнены производственными отходами, в которых могут содержаться такие вредные и отравляющие вещества, как азот аммонийный в сточных водах, синильная кислота, соли свинца, ртути и меди, фенолы, анилин и т.д., а также отходы, которые могут иметь ценность при использовании в качестве вторичного сырья. Промышленные стоки могут быть разделены на две категории: загрязненные, для которых перед повторным использованием или выпусканием в водоемы производится предварительная очистка сточных вод, и слабозагрязненные или условно чистые, которые не требуют предварительной обработки.
• Атмосферные сточные воды, к которым относятся талые и дождевые воды, а также воды от полива зеленых насаждений и улиц. Данная категория сточных вод содержит в себе в основном загрязнения минерального происхождения и представляет меньшую санитарную опасность, чем производственные и бытовые стоки, поэтому очистка ливневых сточных вод является наименее требовательной процедурой.

Уровень загрязнения сточных вод рассчитывается в зависимости от концентрации в них различных примесей, выражающейся в массе на единицу объема (г/м3 или мг/л).

Бытовые сточные воды являются относительно однообразными по своему составу, а концентрация в них загрязнений зависит от того, какой объем воды расходуется на одного человека, проще говоря – от норм водопотребления.

В зависимости от того, какое значение принимает разбавление сточных вод, загрязнения бытовых стоков подразделяют на следующие категории:

• Нерастворимые, в которых образуются крупные взвеси, размеры частиц в которых превышают 0,1 мм;
• Пены, суспензии и эмульсии, размеры частиц которых составляют от 0,1 мкм до 0,1 мм;
• Коллоидные – размер частиц от 1 нм до 0,1 мкм;
• Растворимые, в состав которых входят молекулярно-дисперсные частицы, размер которых не достигает 1 нм.

Кроме того, отличают органические, минеральные и биологические загрязнения бытовых стоков:

• Минеральные загрязнения включают в себя частицы песка, глины и шлака, растворы солей, щелочей, кислот и прочие вещества.
• Органические загрязнения могут быть как животного, так и растительного происхождения. Растительные загрязнения – это различные остатки плодов, растений и овощей, а также бумага, масла растительные и т.д., характеризующиеся повышенным содержанием углерода. К животным загрязнениям можно отнести различные человеческие и животные физиологические выделения, остатки органической ткани, клейкие вещества и т.д., для которых характерно высокое содержание азота.
• Биологические же загрязнения включают в себя различные грибки (плесневые и дрожжевые), микроорганизмы, водоросли и бактерии, среди которых довольно большое количество возбудителей таких болезней, как паратиф, тиф брюшной, дизентерия, сибирская язва и т.д. Такие загрязнения могут быть характерны не только для бытовых сточных вод, но и для части промышленных стоков, например – отходов мясокомбинатов, скотобоен и т.д. Несмотря на то, что химический состав данных загрязнений является органическим, создаваемая ими при поступлении в водоемы санитарная опасность требует их выделения в отдельную категорию.

В состав бытовых стоков входят следующие загрязнения (значения приведены в процентах от общего числа загрязнений):

• Минеральные вещества – 42%;
• Органические вещества – 58%;
• Взвешенные осаждающиеся вещества – 20%;
• Коллоидные смеси – 10%
• Растворимые вещества – 50%.

Состав промышленных сточных вод и их степень загрязнения могут варьироваться в зависимости от характера конкретного производства и различных условий применения воды в технологическом процессе.

На количество же атмосферных сточных вод существенное влияние оказывает рельеф и климат конкретной местности, а также такие показатели, как характер застройки, вид дорожного покрытия и т.п.

Технические характеристики комплекса для измерения ХПК и БПК Эксперт-ХПК-БПК:

* для измерения ХПК необходима дополнительная комплектация

Что такое химическое потребление кислорода

Химическое потребление кислорода (ХПК) – это объем кислородных масс, который требуется затратить на окисление органики в литре жидкости. За границей для обозначения показателя применяется обозначение COD. За основу расчётов в теории загрязнённости стоков используется определение количества потребления кислорода или иного вещества, которое выступает в роли окислителя (он переведен в объём кислородных масс).

ХПК сточных вод должно соответствовать нормам, установленным законодательством

Его должно хватать для того, чтобы весь H, C, S, P и др

(не берется во внимание азот), которые содержатся в изучаемых пробах воды, окислился до состояния:

• Вода;
• Диоксид углерода;
• Оксид серы;
• Пентаоксид фосфора.

ХПК считается наглядным показателем степени, динамичности и характера процессов самоочищения жидкости. Методы определения различные. Лабораторная методика — перманганатная методика. Определение выполняется с применением KMnO4 и H2SO4. Получившиеся результаты именуются – перманганатная окись. Еще используется биохромное биохимическое определение.

В качестве «рабочего» материала используется биохромат калия. Расшифровка результата — биохромная окись.

Общие условия выполнения данной методики:

1. Вода обрабатывается H2SO4 и биохроматом калия под действием особого температурного режима.
2. Реакция выполняется с катализатором (вещество, которое способствует ускорению процессов, но не попадает в результат) – Ag2SO4.
3. Для устранения хлоридов в жидкость включают HgSO4.

Применяемые лабораторные методики дают возможность практическим путем получать результат, который близок к теории и выкладкам, но иногда могут в разы отличаться. Так, если в стоках содержатся определённые элементы не органики, изменяющие характер окисления, может быть скорректирован показатель потребления кислорода.

В такой ситуации выполняются отдельные расчеты определения числа поглощения окислителя, который израсходован для перерабатывания и не органических элементов. Показатели, которые получены отдельно надо вычесть из общего ХПК. Для того чтобы получить показатели химического потребления кислорода в лаборатории понадобится примерно сутки-полтора.

Показатель БПК 5 в сточных водах: это что

Полное биологическое потребление кислорода (БПК) – величина, которая определяет, сколько органических элементов в пробе из стока. БПК выражается в количестве кислородных масс, которые расходуются при окислении, при анаэробных процессах, с обязательным присутствием кислорода, под воздействием микроскопических организмов в воде, которая исследуется. БПК основная методика выявления количества легкоокисляющейся органических элементов в жидкости.

В естественное среде в жидкости присутствует малое число органики. Она «перерабатывается» за счёт микробактерий, которые запускают анаэробное окисление с выделением 2-окиси углерода. В этот период идет потребление растворённого в воде кислорода. То есть, чем больше органических элементов в жидкости, тем больше будут поглощать кислорода микробактерии для её перерабатывания.

Сточные воды должны быть безопасными для окружающей среды

В стоках присутствуют различные органические соединения:

• Продукты, что получены путем перерабатывания нефти;
• Масла;
• Лигнины (составное вещество растительных культур);
• Белки;
• Жиры;
• Фекалии.

Для перерабатывания большого количества такой органики нужно очень много кислородных масс, поэтому в сточных системах БПК имеет высочайшие показатели. Количество выявляется за конкретный временной период, то есть определяется число окислителя, затраченного за определенное время. Так, БПК5 означает параметр потребления за 5 суток. Помимо времени, исследования в лаборатории выполняются в строго установленной среде: полное отсутствие освещения, температурный режим +20 оС.

БПК выявляется как разница между данными количества кислородных масс перед и после замеров. За 5 дней в норме и при среднем количестве загрязнений окисляется примерно 70 % органических соединений в воде. Полное преобразование органических элементов происходит за 21 день. Стандарт по интервалу замеров: 2-ое суток, 5-ть, 20-ть, 120-ть дней. Однако иногда используются другие периоды, всё зависит от предполагаемого состава грязи и времени, требуемого для их полнейшего окисления. Замеры, при которых выполняется полное окисление в воде, называются полное БПК.

Общие сведения

• ХПК сточных вод – дает характеристику, с какой скоростью природная вода само — очищается.
• БПК – определяет сколько надо кислорода для расщепления органических веществ в 1 литре воды за фиксированное время.

Если уровень показателей выше нормы – в воде не достаточно кислорода для расщепления примесей. Соответственно уровень загрязнения воды увеличен.

Единовременным пробам воды на ХПК и БПК присущи разные показатели. У ХПК он выше, так как химическое окисление происходит с большим количеством веществ. Химическая потребность в кислороде (ХПК) имеет лучшие расширенные показатели. Основные элементы загрязнения стоков: растворенные и взвешенные.

Как снизить ХПК в сточных водах

Количество БПК и ХПК (розклад ПДАа и БПКполн) в сточных системах понижается посредством прохода через очистительные сооружения. Они могут иметь разную конфигурацию и устройство, для очищения в них могут использоваться разные методы. Стандартной структурой очистительных станций с эффективными показателями биохимии сточных систем и устранения из них грязи является сооружения 4-блочного типа.

Они состоят из блоков:

1. Механического очищения (прохождение через фильтр и отстаивание).
2. Биологическое очищение.
3. Физико-химическое очищение с использованием реагентов.
4. Обработка и утилизирование осадков.

При высококачественной организации работы и оснащённости количество ХПК и БПК будет нормальным после того как вода пройдет первые две ступени очищения.

Теперь вы знаете, что такое ХПК (ХПГ) и БПК и для чего проводятся лабораторные исследования.

Классификация сточных вод

Система видов сточных вод делится согласно категории, которые различаются по таким показателям:

• Состав сточных вод;
• Их происхождение;
• Показатели загрязнителей.

По всем этим показателям сточные воды бывают следующие:

• Бытового и хозяйственно-фекального назначения. Это такие виды, которые отводятся из жилых помещений. Основными их загрязнителями являются отходы физиологического и бытового использования.
• Стоки промышленных организаций. Их образование происходит во время технологических процессов по созданию продукта, например при промывке сырья. Данный вид считается самым опасным для окружающей среды, так как может иметь различные химические и токсичные примеси. Стоит учесть, что производственные сточные воды следует обязательно предварительно очищать, так как их попадание в водоем в первичном виде может стать экологическим загрязнением среды.
• Не стоит упускать из вида сточные воды атмосферного характера. Какие типы потоков сюда относятся, сейчас мы и выясним. Это талые и дождевые стоки. В большинстве случаев их загрязнителями есть минеральные примеси, поэтому уровень опасности ниже, чем у других видов. Данные категории очищать можно по резкой необходимости.

Расчет уровня загрязнений зависит от количества компонентов в потоке с учетом массы на единицу объёма. Стоит отметить, что бытовые сточные воды – это достаточно стабильные составы, поэтому рассчитывать величину следует, отталкиваясь от количества потребления воды.

Из данных показателей следует выделить такие категории:

• Сточные воды, которые не растворяются. Они имеют свойства образовывать крупные элементы, размером больше 0,1 мм;
• Различные пенообразные суспензии и эмульсии. Габариты частиц варьируются от 0,1 мкм до 0,1 мм.
• Коллоидные виды. Их частицы достигают максимального размера – 0,1 мкм.
• Растворимые категории, которые содержат элементы размером до1 нм.

Виды загрязнителей

Для сточных вод характерно понятие загрязнителей, так как от их вида в основном зависит выбор способа очистки. Поэтому, на сегодняшний день выделяют такие разновидности хозяйственно промышленных отходов:

• Минеральные. В своем составе содержат компоненты песка, глины и других пород ископаемых.
• Органические. Основные составляющие – это вещества растительного и животного мира. Если рассматривать первый вариант, то сюда входят остатки плодов, бумажная продукция, растительные масла и другое. Главные свойства проявляются в высоком проценте присутствия углерода в частицах. Второй тип же включает в себя компоненты физиологических выделений, органики, клейких консистенций. Для него характерно наличие высокого процента азота.
• Биологические загрязнители. Данные виды содержат различного рода грибки, бактерии, водоросли и микроорганизмы. Стоит отметить, что свойства данных компонентов могут носить вирусный характер и нанести большой ущерб окружающей среде. Такой тип может встречаться как в хозяйственно промышленных, так и бытовых канализациях, поэтому их очистка является обязательной составляющей оптимального использования.

В процентном соотношении компонентов, входящих в состав стока — это выглядит таким образом:

• Минеральные частицы – 42 %;
• Органика – 58 %;
• Взвешенные составляющие – 20 %;
• Смеси коллоидного характера – 10 %;
• Растворимые элементы – 50 %.

Очистка сточных вод

Основная статья: Очистка сточных вод

Очистка сточных вод — это разрушение или удаление из них загрязняющих веществ, обеззараживание и удаление патогенных организмов.

Существует большое многообразие методов очистки, которые можно разделить на следующие основные группы по основным используемым принципам:

• физические. Основаны на гравиметрических и фильтрационных методах разделения. Позволяют отделить нерастворимые твердые примеси. По стоимости механические методы очистки относятся к одним из самых дешёвых методов.
• химические. Основаны на реакциях компонентов сточных вод с реагентами. Чаще всего, химические методы, используют для нормализации pH сточных вод или осаждения нерастворимых солей и гидроксидов тяжелых металлов, образующихся в результате реакции. При использовании, в качестве реагентов перекисных или содержащих активный хлор соединений (например, озон и гипохлорит) достигают обеззараживания и осветления сточных вод, за счет окисления органических примесей. В процессе химической очистки может накапливаться достаточно большое количество осадка, если же образования осадка не происходит, то повышается солесодержание сточных вод.
• физико-химические. Основаны на совмещении физических и химических методов в процессе очистки сточных вод.

Можно выделить коагуляцию, сорбцию, экстракцию, электролиз, ионный обмен, обратный осмос. Это, сравнительно, низкопроизводительные методы, отличающиеся высокой стоимостью очистки сточных вод. Позволяют очистить сточные воды от растворимых и жидких нерастворимых соединений.

биологические. В основе этих методов лежит использование микроорганизмов, разлагающих органические соединения в сточных водах. Применяются биофильтры с тонкой бактериальной плёнкой, биологические пруды с населяющими их микроорганизмами, аэротенки с активным илом из бактерий и микроорганизмов.

Часто применяются комбинированные методы, использующие на нескольких этапах различные методы очистки. Применение того или иного метода зависит от концентрации и вредности примесей. Качественная очистка сточных вод не реализуема без последовательной обработки сточных вод несколькими методами.

В зависимости от того, извлекаются ли компоненты загрязняющих веществ из сточных вод, все методы очистки можно разделить на регенеративные и деструктивные.

Методики определения

Количественные параметры определяются за конкретный промежуток времени, то есть устанавливается количество окислителя, потраченного за конкретный промежуток.

Так, БПК5 обозначает параметр потребления за 5 суток. Кроме временных параметров, лабораторные измерения проводятся в строго установленной среде: отсутствие света, температура 20 градусов выше нуля. Нарушение условий может существенно повлиять на окислительные процессы и показатели БПК.

За 5 суток в нормальных условиях и при средней концентрации загрязнений окисляется около 70% органики в жидкости. Полное преобразование органики достигается за три недели.

Стандартными промежутками измерения являются: 2, 5, 20, 120 суток. Но иногда применяются другие временные рамки, всё зависит от предполагаемого состава загрязнений и времени, необходимого для их полного окисления. Измерения, при которых производится полное окисление в жидкости, носят название БПК полное.

Итоги

• Показатели ХПК и БПК после каждого этапа очистки становятся ниже.
• Четыре этапа очистки проходят не все стоки. Очень часто уровень ХПК приходит в норму после первого этапа очистки.
• Бытовые и промышленные стоки. Разница между ними.
• Бытовые стоки содержат такие виды загрязнений, как мусор, органика, бытовая химия.
• Стоки с промышленных предприятий имеют отходы производства. Содержат много химических примесей и разного рода загрязнений.

• Как говорилось выше показатели ХПК выше БПК.
• Соотношение показателей дает полную картину биохимического окисления, насколько стоки готовы к биологической очистке.
• Допустимый интервал соотношения БПК и ХПК от 0,4 – 0,75 единиц.
• После гравитационного разделения стоков, удаляют трудно окисляемые вещества. Завершение процесса увеличивает показатель соотношения.
• Биологическая очистка понижает уровень показателей на 0,2.
• Согласно СанПин, показатель ХПК не должен быть выше БПК более чем в 1,5 раза.
• Уровень ХПК позволяет провести анализ природных водоемов и понять, какой масштаб загрязнения и какой уровень очистки ей необходим.