Химическое и биологическое потребление кислорода

Химическое потребление кислорода (ХПК) сточной водой характеризует наличие в ней органических веществ, а также неорганических соединений, содержащих ионы Fе⁺², SО₃^-2, NО₂, S^-2 и обладающих способностью окисляться бихроматом калия (К₂Сr₂О₇). ХПК воды численно равно количеству мг О₂ бихромата калия, которое в течение 2 ч было израсходовано на окисление ЗВ, содержащихся в 1 л воды. Единицей измерения ХПК сточной воды является мг О₂/л.

ХПК индивидуальных соединений определяется количеством мг кислорода К₂Сr₂О₇, которое израсходовано на 1 мг соединения. Единица измерения ХПК индивидуального соединения – мг О₂/мг.

Биологическое потребление кислорода (БПК) характеризует содержание в воде органических веществ, способных к ассимиляции и/или разложению аэробными микроорганизмами в присутствии кислорода. БПК воды численно равно количеству мг О₂, которое за определенный промежуток времени пошло на окисление 3В, содержащихся в 1 л воды. БПК воды имеет единицу измерения - мгО₂/л. Обычно БПК определяют по истечении 5 суток (БПК₅), 7 суток (БПК₇) или 21-35 суток (БПК_ПОЛН). Для индивидуального органического соединения по уравнению реакции его окисления можно рассчитать теоретическое потребление кислорода (ТПК).

Значения ТПК, ХПК и БПК_ПОЛН. некоторых соединений приведены в табл. 7., из которой видно, что для всех веществ БПК_ПОЛН. < ХПК < ТПК.

По БПК водоемы, куда сбрасывают сточные воды, делят на две категории: I- БПК_ПОЛН. ≤ 3 мг О₂/л; II – БПК_ПОЛН. ≤ 6 мг O₂/л. Например, в сточных водах НПЗ значения БПК_ПОЛН. изменяются в интервале 200-3000 мг О₂/л.

Наибольшую опасность для гидросферы наряду с нефтью, нефтепродуктами и продуктами нефтехимии представляют хлорорганические соединения, радиоактивные материалы, тяжелые металлы, синтетические поверхностно-активные вещества (СПАВ). Как правило, концентрация i-го ЗВ в сточных водах выше, чем его концентрация в водоеме до момента сброса в него сточной воды. Как добиться того, чтобы концентрация в сточной воде была не выше, чем в водоеме? С этой целью широко используется прием, называемый разбавлением сточной воды до уровня ПДК по ЗВ_i. Расчет разбавления проводят по формуле:

C_ЗВi^С ≤ С_ЗВi^В + пПДК_ЗВi

где С_ЗВi^С - концентрация ЗВ_i, в сточной воде, мг/л;

С_ЗВi^В - концентрация ЗВ_i, в водоеме до сброса в него сточной воды, мг/л;

ПДК_ЗВi - предельно допустимая концентрация ЗВ_i, в воде;

п- кратность разбавления сточной воды.

Классификация сточных вод

Загрязнение поверхностных и подземных вод можно распределить на следующие типы:

1) механическое – повышение содержания механических примесей;

2) химическое – наличие в воде органических и неорганических веществ токсического и нетоксического действия;

3) бактериальное и биологическое – наличие в воде разнообразных патогенных микроорганизмов, грибов и мелких водорослей;

4) радиактивное – присутствие радиактивных веществ в поверхностных или подземных водах;

5) тепловое – выпуск в водоемы подогретых вод с тепловых и атомных ЭС.

Основными источниками загрязнения водоемов являются недостаточно очищенные сточные воды промышленных и коммунальных предприятий, крупных животноводческих комплексов, отходы производства при разработке полезных ископаемых, сбросы водного и железнодорожного транспорта. 3В, попадая в водоемы, приводят к качественным изменениям свойств воды, которые в основном проявляются:

1) в изменении физических свойств (в частности, появление неприятных запахов, привкусов и т.д.);

2) в изменении химического состава (в частности, появление в воде вредных веществ, наличие плавающих веществ на поверхности воды и откладывание их на дне водоемов).

Выделяют следующие группы сточных вод:

1) производственные (ПСВ);

2) бытовые, включая хозяйственно-фекальные (БСВ);

3) атмосферные или ливневые (АСВ).

Количественный и качественный состав сточных вод разнообразен и зависит от отрасли промышленности, ее технологических процессов. Один из вариантов классификации производственных сточных вод приведен на рис.6.

Производственные сточные воды в зависимости наличия ЗВ делятся на две группы:

1) содержащие ЗВ;

2) условно чистые.

Кроме того, по ЗВ сточные воды промышленных предприятий делят на две группы:

1. Содержащие неорганические примеси. К этой группе относятся сточные воды, в которых содержатся кислоты, щелочи, ионы тяжелых металлов и др. сточные воды этой группы в основном изменяют физические свойства воды.

-Бытовые -Нефтепереработка -Растворимые -Нефть и нефте-

-Атмосферные - Нефтехимия примеси размером продукты

-Производствен- - Нефтегазодобыча 10^-5-10^{-4 м -Кислоты и щё-}

ные -Коллоидные раст- лочи

-Другие производст- воры(системы) -Соли,в т.ч. тя-

ва -Растворённые газы жёлых металлов

и растворённые -Масла

органические в-ва -Смолы

Вещества,диссоции- -Фенолы

рующие на ионы -ПАВ и др.

Рис.6. Классификация сточных вод

2. Содержащие ядовитые вредные вещества. В сточных водах этой группы содержатся различные нефтепродукты, аммиак, альдегиды, смолы, фенолы и другие вредные вещества. Вредное воздействие сточных вод этой группы заключается главным образом в окислительных процессах, вследствие которых уменьшается содержание в воде кислорода, увеличивается биохимическая потребность в нем, ухудшаются органолептические показатели воды.

Нефть и нефтепродукты на современном этапе являются основными загрязнителями внутренних водоемов, морей, Мирового океана. Попадая в водоемы, они создают разные формы загрязнения: плавающую на воде нефтяную пленку, растворенные или эмульгированные в воде нефтепродукты и др. при этом изменяется запах, вкус, окраска, поверхностное натяжение, вязкость воды, уменьшается количество кислорода, вода приобретает токсические свойства и представляет угрозу не только для человека, но и для рыбных запасов. Следует отметить, что 12г нефти делают не пригодной для употребления 1 тонну воды.

Довольно вредным загрязнителем промышленных сточных вод является фенол. Он содержится в сточных водах многих нефтехимических предприятий. Присутствие фенола резко снижает биологические процессы самоочищения водоемов.

Рост населения, возникновение новых городов значительно увеличили поступление бытовых стоков во внутренние водоемы. Эти стоки стали источником загрязнения рек и озер болезнетворными бактериями, моющими синтетическими средствами. Химические вещества, поступая со сточными водами в реки и озера, оказывают значительное влияние на биологический состав и физический режим водоемов. В результате снижается способность вод к насыщению кислородом.

Вызывает также серьезное беспокойство загрязнения водоемов пестицидами и минеральными удобрениями и минеральными удобрениями, которые попадают в водоемы с ливневыми и талыми водами. Например, в результате исследований доказано, что инсектициды, содержащиеся в воде в виде суспензий, растворяются в нефтепродуктах, которыми загрязнены реки и озера. Это взаимодействие приводит к значительному ослаблению окислительных функций водных растений. Попадая в водоемы, пестициды накапливаются в планктоне, бентосе, рыбе, а по пищевым цепям в организм человека, действуя отрицательно как на отдельные органы, так и на организм в целом.