Введение: Существует два основных показателя, характеризующих органические загрязнители в сточных водах: ХПК и БПК. Другие показатели, такие как TOC (общее количество органического углерода), появляются реже. Короче говоря, ХПК эффективно характеризует содержание органических загрязнителей в сточных водах и имеет короткое время обнаружения, поэтому его обычно используют при инженерном проектировании. С другой стороны, БПК представляет собой легко биоразлагаемые органические вещества в сточных водах, но не обязательно их не-биоразлагаемую часть. Соотношение БПК/ХПК используется для определения биоразлагаемости сточных вод; соотношение > 0,3 указывает на хорошую биоразлагаемость.
Причина в том, что БПК не может характеризовать содержание всех загрязняющих веществ в сточных водах, особенно в стойких сточных водах, где показатели БПК минимальны. Однако это не означает, что сточные воды не подлежат биологической очистке; скорее, для улучшения его биоразлагаемости требуются такие методы, как анаэробный гидролиз или усиленное окисление. Большинство органических веществ биоразлагаемы.
Методы определения и анализа ХПК
1. ХПК (химическая потребность в кислороде)
Химическая потребность в кислороде означает количество кислорода, потребляемого органическими веществами и неорганическими восстановителями в воде, которые могут окисляться сильными окислителями (такими как дихромат калия или перманганат калия). Единица измерения — мг/л.
2. Характеристики
Он отражает общее количество всех химически окисляемых загрязнителей в воде, в том числе упорных органических веществ.
3. Роль ХПК
Он быстро оценивает степень загрязнения воды, внося коррективы в процессы очистки промышленных сточных вод; он обнаруживает стойкие органические вещества (такие как пестициды и полициклические ароматические углеводороды), отслеживая соответствие промышленных выбросов стандартам.
4. Прочие примечания
ХПК выражается двумя способами: CODcr и CODmn (также известный как перманганатный индекс), что отражает потребление двух разных окислителей.
Конечно, измеренное значение ХПК не обязательно относится ко всем органическим веществам. Любое восстановительное вещество может быть окислено перманганатом и дихроматом, например, сульфид натрия и сульфат железа в сточных водах. Для веществ с четко выраженными восстановительными свойствами вмешательство должно быть исключено. Целью измерения ХПК, конечно же, является органическое вещество.
5. Аналитические методы
Метод с дихроматом калия (стандартный метод):
1. Кипячение пробы воды с сильным окислителем (дихроматом калия) и концентрированной серной кислотой при высокой температуре;
2. Определить количество невосстановленного окислителя методом титрования или спектрофотометрии и рассчитать потребление кислорода.
Перманганатный метод калия (быстрый метод):
Тот же процесс, но окислитель заменяют марганцовкой.
Примечание. Количество потребленного окислителя необходимо конвертировать в количество кислорода. Это рассчитывается по равенству переноса электронов. Например, потребление одной единицы дихромата калия переносит 2 электрона, а потребление одной единицы кислорода переносит 4 электрона.
Определение и аналитические методы БПК
1. БПК (биохимическая потребность в кислороде)
Биохимическая потребность в кислороде — это количество растворенного кислорода, потребляемого микроорганизмами при разложении органических веществ в воде при определенной температуре (обычно 20 градусов) и времени (обычно 5 дней), измеряемое в мг/л.
Пояснение: Процесс разложения органических загрязнителей аэробными микроорганизмами можно разделить на две стадии. На первом этапе органическое вещество преобразуется в углекислый газ, воду и аммиак; на втором этапе аммиачный азот преобразуется в нитратный азот. Первый этап обычно занимает 20 дней, в результате чего получается значение БПК20. Однако этот временной интервал слишком велик (ожидание данных часто бывает слишком запоздалым), поэтому результат БПК5, измеренный в течение пяти дней, обычно используется в качестве биохимической потребности в кислороде (БПК). БПК5 обычно составляет около 70% БПК на первой стадии.
2. Характеристики
Он отражает лишь степень загрязнения легкоразлагаемыми органическими веществами.
3. Роль Совета директоров
Он оценивает способность самоочищения-водоемов и эффективность очистки очистных сооружений; он отражает потенциальное воздействие биоразлагаемых органических веществ на экосистему (например, вызывающее кислородное голодание у рыб).
4. Аналитические методы
Метод инокуляции с разбавлением (БПК₅)
1. После разбавления пробы воды добавьте питательные вещества и микробный инокулят и запечатайте в бутыль БПК.
2. Инкубируйте при температуре 20 градусов в темноте в течение 5 дней и измерьте разницу в растворенном кислороде до и после инокуляции.
3. Необходимо контролировать pH и температуру, чтобы избежать ингибирования микробной активности.
Инструментальный метод
Применяется мониторинг-в режиме реального времени с помощью датчика BODMn, но традиционный метод разбавления остается основным подходом.
Ключевые различия
Степень окисления: ХПК окисляет почти все органические вещества (например, лигнин и красители), тогда как БПК нацелен только на ту часть, которая доступна микроорганизмам.
Факторы вмешательства: на ХПК может влиять Cl⁻ (требуются маскирующие агенты), тогда как на БПК влияет микробная активность (необходимо контролировать токсичность и питательные условия).
Практическое применение: ХПК используется для быстрого выявления источников загрязнения, а БПК — для оценки эффективности биологической очистки и экологических рисков.
