Методы оценки пригодности сточных вод.

Введение

Способы оценки пригодности сточных вод

Показатели качества сточных вод – это лабораторные методики анализа для оценки пригодности сточных вод к сбросу, очистке или повторному использованию. Основные параметры в сточных водах, которые измеряются для оценки их состава или качества, а также выбора методов очистки, включают: взвешенные вещества, показатели содержания органических веществ, азот, фосфор, показатели фекального загрязнения. Выбор тестов зависит от предполагаемого использования или места сброса. Тесты позволяют измерять физические, химические и биологические характеристики сточных вод. К физическим характеристикам относятся температура и взвешенные вещества. К химическим характеристикам относятся значение pH, концентрация растворенного кислорода, биохимическое потребление кислорода (БПК) и химическое потребление кислорода (ХПК), азот, фосфор, хлор. Биологические характеристики определяются с помощью биопроб и тестов по водной токсикологии. Как БПК, так и ХПК являются показателями относительного эффекта снижения содержания кислорода, вызываемого загрязняющими веществами. Оба показателя широко используются для оценки степени загрязнения. Любое окисляемое вещество, присутствующее в аэробных природных водоемах или в промышленных сточных водах, окисляется как биохимическими (бактериальными), так и химическими процессами. В результате содержание кислорода в воде снижается.

Температура

Водные организмы не могут выжить вне определенных температурных диапазонов. Сток воды после орошения и охлаждение электростанций могут повышать температуру выше допустимого уровня для некоторых видов. Повышенная температура также может спровоцировать вспышку размножения водорослей, что приводит к снижению уровня кислорода. (См. тепловое загрязнение.) Температуру можно измерять с помощью откалиброванного термометра.

Биохимическое потребление кислорода и химическое потребление кислорода

Поскольку все естественные водные пути содержат бактерии и питательные вещества, почти любые отходы, попадающие в такие водные пути, инициируют биохимические реакции (как показано выше). Эти биохимические реакции создают то, что в лаборатории измеряется как БПК. Окисляемые химические вещества (например, восстановители), попадающие в естественную воду, аналогичным образом инициируют химические реакции (как показано выше). Эти химические реакции создают то, что в лаборатории измеряется как ХПК. И тесты БПК, и тесты ХПК являются мерой относительного эффекта дефицита кислорода, вызываемого загрязняющими веществами. Оба показателя широко используются для оценки степени загрязнения. Тест БПК измеряет потребность в кислороде биоразлагаемых загрязнителей, а тест ХПК измеряет потребность в кислороде окисляемых загрязнителей. Так называемый 5-дневный БПК измеряет количество кислорода, потребляемого при биохимическом окислении загрязняющих веществ в течение 5 дней. Общее количество кислорода, потребляемого, когда биохимическая реакция протекает до завершения, называется «предельным БПК». Поскольку определение предельного БПК требует значительных затрат времени, 5-дневный БПК практически повсеместно используется в качестве меры относительной степени загрязнения. Существует также множество различных тестов ХПК, среди которых, вероятно, наиболее распространенным является 4-часовой ХПК. Обобщенной корреляции между 5-дневным БПК и предельным БПК не существует. Аналогично, обобщенной корреляции между БПК и ХПК также не существует. Можно разработать такие корреляции для конкретных загрязнителей в конкретном потоке сточных вод, но эти корреляции нельзя обобщить для использования с другими загрязнителями или потоками сточных вод. Это связано с тем, что состав каждого потока сточных вод различен. Например, сточные воды, состоящие из раствора простых сахаров, которые могут выделяться с кондитерской фабрики, вероятно, будут содержать органические компоненты, которые очень быстро разлагаются. В этом случае 5-дневный БПК и предельный БПК будут очень близки, поскольку после 5 дней органического материала останется очень мало. Однако конечный сброс очистных сооружений, обслуживающих большую промышленную зону, может содержать вещества, у которых предельный БПК значительно выше 5-дневного БПК, поскольку большая часть легко разлагаемых веществ будет удалена в процессе очистки сточных вод, а многие промышленные процессы сбрасывают трудноразлагаемые органические молекулы. Методы лабораторных испытаний для определения указанных выше показателей потребления кислорода подробно описаны во многих стандартных справочниках. К американским версиям относятся «Стандартные методы исследования воды и сточных вод». Любой окисляемый материал, присутствующий в аэробных естественных водных путях или в промышленных сточных водах, будет окисляться как биохимическими (бактериальными), так и химическими процессами. В результате содержание кислорода в воде уменьшится.

Since all natural waterways contain bacteria and nutrient, almost any waste compounds introduced into such waterways will initiate biochemical reactions (such as shown above). Those biochemical reactions create what is measured in the laboratory as the BOD. Oxidizable chemicals (such as reducing chemicals) introduced into a natural water will similarly initiate chemical reactions (such as shown above). Those chemical reactions create what is measured in the laboratory as COD. Both the BOD and COD tests are a measure of the relative oxygen depletion effect of a waste contaminant. Both have been widely adopted as a measure of pollution effect. The BOD test measures the oxygen demand of biodegradable pollutants whereas the COD test measures the oxygen demand of oxidizable pollutants. The so called 5 day BOD measures the amount of oxygen consumed by biochemical oxidation of waste contaminants in a 5 day period. The total amount of oxygen consumed when the biochemical reaction is allowed to proceed to completion is called the "Ultimate BOD". Because the Ultimate BOD is so time consuming, the 5 day BOD has been almost universally adopted as a measure of relative pollution effect. There are also many different COD tests of which the 4 hour COD is probably the most common. There is no generalized correlation between the 5 day BOD and the ultimate BOD. Similarly there is no generalized correlation between BOD and COD. It is possible to develop such correlations for specific waste contaminants in a specific wastewater stream but such correlations cannot be generalized for use with any other waste contaminants or wastewater streams. This is because the composition of any wastewater stream is different. As an example an effluent consisting of a solution of simple sugars that might discharge from a confectionery factory is likely to have organic components that degrade very quickly. In such a case, the 5 day BOD and the ultimate BOD would be very similar since there would be very little organic material left after 5 days. However a final effluent of a sewage treatment works serving a large industrialised area might have a discharge where the ultimate BOD was much greater than the 5 day BOD because much of the easily degraded material would have been removed in the sewage treatment process and many industrial processes discharge difficult to degrade organic molecules. The laboratory test procedures for the determining the above oxygen demands are detailed in many standard texts. American versions include Standard Methods for the Examination of Water and Wastewater. Any oxidizable material present in an aerobic natural waterway or in an industrial wastewater will be oxidized both by biochemical (bacterial) or chemical processes. The result is that the oxygen content of the water will be decreased.

Хлор

Хлор широко используется для отбеливания, в качестве дезинфицирующего средства и для предотвращения обрастания в системах охлаждения воды. Остаточные концентрации окисляющей гипохлористой кислоты и ионов гипохлорита измеряются как остаточный хлор для оценки эффективности дезинфекции или подтверждения безопасности сброса в водные экосистемы. Многие промышленные предприятия в США проводят испытания на "общую токсичность сточных вод" (WET) своих стоков, как правило, в сочетании с химическим анализом на содержание определенных загрязняющих веществ.