ХИМИЧЕСКОЕ ПОТРЕБЛЕНИЕ КИСЛОРОДА В ВОДАХ.
ТИТРИМЕТРИЧЕСКИМ МЕТОДОМ

Ростов-на-Дону

2007

Предисловие

1 РАЗРАБОТАН ГУ «Гидрохимический институт»

2 РАЗРАБОТЧИКИ Л.В. Боева, канд. хим. наук, Т.С. Евдокимова

3 СОГЛАСОВАН с УМЗА и ГУ «НПО «Тайфун» Росгидромета

4 УТВЕРЖДЕН Заместителем Руководителя Росгидромета 13.03.2007 г.

5 АТТЕСТОВАН ГУ «Гидрохимический институт», свидетельство об аттестации № 75.24-2006 от 2.10.2006 г.

6 ЗАРЕГИСТРИРОВАН ГУ «НПО «Тайфун» за номером РД 52.24.421-2007

7 ВЗАМЕН РД 52.24.421-95 «Методические указания. Методика выполнения измерений химического потребления кислорода в водах».

Введение

Химическое потребление кислорода (ХПК) - количество кислорода, расходуемого на окисление содержащихся в воде органических и неорганических веществ сильными окислителями. В зависимости от природы окислителя различают перманганатную бихроматную, иодатную, цериевую окисляемость. Если устранить влияние неорганических веществ или внести поправку на их содержание, то величина ХПК характеризует суммарную концентрацию в воде органических веществ, окисляемых в условиях анализа данным окислителем. Наиболее высокая степень окисления достигается в кипящем кислом растворе дихромата калия, содержащем катализатор. Количество кислорода в миллиграммах на кубический дециметр, эквивалентное расходу дихромата на окисление органических веществ, называют «бихроматной окисляемостью». Чаще всего при использовании термина «ХПК» имеют в виду именно величину бихроматной окисляемости. Поскольку степень окисления большинства органических веществ дихроматом калия в указанных условиях близка к 100 %, величина бихроматной окисляемости хорошо коррелирует с массовой концентрацией органического углерода (последняя величина примерно в 2,5 раза меньше ХПК).

ХПК является общепринятым, важным и достаточно быстро определяемым показателем для характеристики загрязнения природных и сточных вод органическими соединениями. Величины ХПК (бихроматной окисляемости) поверхностных вод в зависимости от общей биологической продуктивности водного объекта, степени его загрязнения, а также от содержания органических веществ естественного происхождения колеблются от долей до десятков миллиграммов в кубическом дециметре. ХПК сточных вод может достигать сотен миллиграммов в кубическом дециметре. Различают ХПК фильтрованных проб, свидетельствующее о содержании растворенных органических веществ и нефильтрованных, указывающего на общее содержание органических веществ.

Окисляемость незагрязненных поверхностных вод суши проявляет отчетливую физико-географическую зональность. Для горных районов характерна малая окисляемость - до 5 мг/дм 3 ; средняя окисляемость (от 5 до 10 мг/дм 3) встречается в зонах широколиственных лесов, лесостепи, полупустыни, пустыни, тундры; повышенная (от 15 до 20 мг/дм 3) - в зоне северной и южной тайги.

Величина ХПК подвержена довольно значительным и закономерным сезонным колебаниям. Их характер определяется, с одной стороны, гидрологическим режимом и зависящим от него поступлением органических веществ аллохтонного происхождения с поверхности водосбора, с другой стороны - гидробиологической активностью, обусловливающей процессы продуцирования, трансформации и минерализации органических веществ в водном объекте. В водных объектах, подверженных сильному антропогенному воздействию, на изменения величины ХПК значительное влияние оказывает объем и режим поступления сточных вод.

РУКОВОДЯЩИЙ ДОКУМЕНТ

ХИМИЧЕСКОЕ ПОТРЕБЛЕНИЕ КИСЛОРОДА В ВОДАХ.
МЕТОДИКА ВЫПОЛНЕНИЯ ИЗМЕРЕНИЙ
ТИТРИМЕТРИЧЕСКИМ МЕТОДОМ

Дата введения - 2007-04-01

1 Область применения

1.1 Настоящий руководящий документ устанавливает методику выполнения измерений (далее - методика) химического потребления кислорода (ХПК) в пробах поверхностных вод суши и очищенных сточных вод титриметрическим методом при содержании органических веществ, эквивалентном потреблению кислорода в диапазоне от 4,0 до 80,0 мг/дм 3 . При величине ХПК более 50 мг/дм 3 выполнение измерений следует проводить при соответствующем разбавлении пробы дистиллированной водой.

1.2 Настоящий руководящий документ предназначен для использования в лабораториях, осуществляющих анализ поверхностных вод суши и очищенных сточных вод.

2 Нормативные ссылки

В настоящем руководящем документе использованы ссылки на следующие нормативные документы:

3 Приписанные характеристики погрешности измерений

3.1 При соблюдении всех регламентируемых методикой условий проведения измерений характеристики погрешности результата измерения с вероятностью 0,95 не должны превышать значений, приведенных в таблице .

Таблица 1 - Диапазон измерений, значения характеристик погрешности и ее составляющих

При выполнении измерений в пробах с величиной ХПК свыше 80,0 мг/дм 3 после соответствующего разбавления погрешность измерения не превышает величины D × h , где D - погрешность измерения ХПК в разбавленной пробе; h - степень разбавления.

Предел обнаружения ХПК титриметрическим методом равен 3 мг/дм 3 .

3.2 Значения показателя точности методики используют при:

Оформлении результатов измерений, выдаваемых лабораторией;

Оценке деятельности лабораторий на качество проведения измерений;

Оценке возможности использования результатов измерений при реализации методики в конкретной лаборатории.

4 Средства измерений, вспомогательные устройства, реактивы, материалы

При выполнении измерений применяют следующие средства измерений и другие технические средства:

4.1.1 Весы лабораторные высокого (II ) класса точности по ГОСТ 24104-2001 .

4.1.2 Весы лабораторные среднего (III ) класса точности по ГОСТ 24104-2001 .

4.1.3 Государственный стандартный образец химического потребления кислорода в воде ГСО 7425-97.

4.1.4 Колбы мерные 2 класса точности исполнения 2, 2а по ГОСТ 1770-74

200 см 3 - 1 шт.

500 см 3 - 2 шт.

4.1.5 Пипетки градуированные 2 класса точности исполнения 1, 2 по ГОСТ 29227-91 вместимостью: 1 см 3 - 1 шт.

2 см 3 - 1 шт.

4.1.6 Пипетки с одной отметкой 2 класса точности исполнения 1, 2 по ГОСТ 29169-91 вместимостью: 5 см 3 - 1 шт.

10 см 3 - 2 шт.

20 см 3 - 2 шт.

25 см 3 - 1 шт.

50 см 3 - 2 шт.

4.1.7 Бюретка 2 класса точности исполнения 1, 2 по ГОСТ 29251-91 вместимостью:

25 см 3 - 1 шт.

4.1.8 Цилиндры мерные, исполнения 1, 3 по ГОСТ 1770-74 вместимостью:

25 см 3 - 2 шт.

50 см 3 - 2 шт.

100 см 3 - 1 шт.

250 см 3 - 1 шт.

1000 см 3 - 1 шт.

4.1.9 Колбы конические исполнения 1, 2 по ГОСТ 25336-82 вместимостью:

500 см 3 - 5 шт.

4.1.11 Стаканы химические, тип В, исполнения 1, ТХС по ГОСТ 25336-82 вместимостью 100 см 3 - 1 шт.

250 см 3 - 1 шт.

400 см 3 - 1 шт.

1000 см 3 - 1 шт.

4.1.12 Воронки лабораторные по ГОСТ 25336-82 диаметром 56 мм - 2 шт.

4.1.13 Колбы круглодонные К-1 или грушевидные Гр вместимостью 250 см 3 и обратные холодильники со взаимозаменяемыми конусами (установки для определения ХПК) по ГОСТ 25336-82 - 10 шт.

4.1.14 Стаканчики для взвешивания (бюксы) СВ-19/9, СВ-24/10, СН-45/13 по ГОСТ 25336-82 .

4.1.15 Капельница.

4.1.16 Эксикатор исполнения 2, диаметром корпуса 190 мм по ГОСТ 25336-82 .

4.1.17 Палочки стеклянные.

4.1.15 Стеклянные капилляры.

4.1.16 Промывалка.

4.1.17 Баня песчаная.

4.1.18 Шкаф сушильный общелабораторного назначения.

4.1.19 Устройство для фильтрования проб с использованием мембранных или бумажных фильтров.

4.1.20 Посуда светлого и темного стекла для хранения проб и растворов вместимостью 0,1; 0,25; 0,5 и 1 дм 3 .

4.1.21 Посуда полиэтиленовая для хранения растворов вместимостью 0,25 дм 3 .

4.1.22 Холодильник бытовой.

Допускается использование других типов средств измерений, вспомогательных устройств, в том числе импортных, с характеристиками не хуже, чем у приведенных в .

При выполнении измерений применяют следующие реактивы и материалы:

4.2.1 Калия гидрофталат по ТУ 6-09-4433-77, ч.д.а. (при отсутствии ГСО).

4.2.2 Калий двухромовокислый (дихромат калия) по ГОСТ 4220-75 , х.ч. или калий двухромовокислый, стандарт-титр, с молярной концентрацией количества вещества эквивалента (КВЭ) 0,1 моль/дм 3 по ТУ 6-09-2540-72.

4.2.3 Соль закиси железа и аммония двойная сернокислая (соль Мора) (NH 4 ) 2 Fе(SO 4 ) 2 × 6Н 2 O по ГОСТ 4208-72 , ч.д.а.

4.2.4 Сульфат серебра по ТУ 6-09-3703-74, ч.д.а.

4.2.5 Сульфат ртути, ч.д.а., или ртути окись желтая по , ч.д.а.

4.2.6 Натрия гидроокись (гидроксид натрия) по ГОСТ 4328-77 , ч.д.а.

4.2.7 Хлорид кальция обезвоженный по ТУ 6-09-4711-81, ч.

4.2.8 Кислота серная по ГОСТ 4204-77 , х.ч.

4.2.9 N-фенилантраниловая кислота по ТУ 6-09-05-66-73, ч., или ферроин (С 12 Н 8 N 2 ) 3 × FеSO 4 по ТУ 6-09-05-1256-83, ч.д.а,; или 1,10-фенантролин, моногидрат С 12 Н 8 N 2 × Н 2 O или сульфат С 12 Н 8 N 2 × Н 2 SO 4 по ТУ 6-09-05-90-80, ч.

4.2.10 Вода дистиллированная по ГОСТ 6709-72 .

4.2.11 Фильтры мембранные «Владипор МФАС-ОС-2», 0,45 мкм по ТУ 6-55-221-1-29-89 или другого типа, равноценные по характеристикам.

4.2.12 Фильтры обеззоленные «синяя лента» по ТУ 6-09-1678-86.

Допускается использование реактивов, изготовленных по другой нормативно-технической документации, в том числе импортных, с квалификацией не ниже указанной в .

5 Метод измерений

Выполнение измерений основано на окислении органических веществ дихроматом калия в растворе серной кислоты при нагревании в присутствии катализатора - сульфата серебра. Избыток дихромата калия титруют раствором соли Мора и, исходя из результатов титрования, находят количество дихромата калия, израсходованное на окисление органических веществ.

Большинство органических соединений в условиях анализа окисляются на 95 - 100 %. Не полностью окисляются алифатические углеводороды с неразветвленной углеродной цепью, некоторые гетероциклические соединения. Легколетучие органические соединения могут улетучиваться при кипячении, если их окисление протекает недостаточно быстро.

6 Требования безопасности, охраны окружающей среды

6.1 При выполнении измерений ХПК в пробах поверхностных вод суши и очищенных сточных вод соблюдают требования безопасности, установленные в национальных стандартах и соответствующих нормативных документах.

6.2 По степени воздействия на организм вредные вещества, используемые при выполнении измерений, относятся к 1, 2 и 3 классам опасности по ГОСТ 12.1.007 .

6.4 Вредно действующие вещества подлежат сбору и утилизации в соответствии с установленными правилами.

7 Требования к квалификации операторов

К выполнению измерений и обработке их результатов допускаются лица со средним профессиональным образованием, имеющие стаж работы в лаборатории не менее 6 мес и освоившие методику.

8 Условия выполнения измерений

8.1 При выполнении измерений в лаборатории должны быть соблюдены следующие условия:

Температура окружающего воздуха (20 ± 5) °С;

Атмосферное давление от 84,0 до 106,7 кПа (от 630 до 800 мм рт. ст.);

Влажность воздуха не более 80 % при 25 °С;

Напряжение в сети (220 ± 10) В;

Частота переменного тока в сети питания (50 ± 1) Гц.

8.2 В помещении, где производят выполнение измерений ХПК, не рекомендуется проводить работы с органическими растворителями.

9 Отбор и хранение проб

Отбор проб производится в соответствии с ГОСТ 17.1.5.05 и ГОСТ Р 51592 . Оборудование для отбора проб должно соответствовать ГОСТ 17.1.5.04 и ГОСТ Р 51592 . Пробы помещаются в склянки с пробками, не загрязняющими пробу органическими соединениями.

Выполнение измерений ХПК, особенно в загрязненных водах, следует проводить как можно скорее после отбора. Если это невозможно, пробы консервируют добавлением раствора серной кислоты (1:2) из расчета 2 см 3 на каждые 100 см 3 пробы воды и хранят при температуре не выше 5 °С. Для очищенных сточных вод срок хранения не более суток, для загрязненных поверхностных вод - не более 3 сут, для незагрязненных - до 5 сут. Объем отбираемой пробы не менее 50 см 3 .

В зависимости от целей анализа, выполнение измерений ХПК проводят в нефильтрованной или фильтрованной пробе.

В последнем случае пробу сразу после отбора фильтруют через мембранный фильтр, очищенный двукратным кипячением в дистиллированной воде, или бумажный фильтр «синяя лента», промытый горячей дистиллированной водой. Первую порцию фильтрата отбрасывают.

10 Подготовка к выполнению измерений

10.1 Приготовление растворов и реактивов

10.1.1 Раствор дихромата калия с молярной концентрацией количества вещества эквивалента (КВЭ) 0,25 моль/дм 3

Взвешивают с точностью до четвертого знака после запятой 6,129 г дихромата калия, предварительно высушенного в течение 2 ч при 105 °С, количественно переносят его в мерную колбу вместимостью 500 см 3 , растворяют в дистиллированной воде и доводят объём раствора до метки. Раствор хранят в плотно закрытой темной склянке не более 6 мес.

10.1.2 Раствор дихромата калия с молярной концентрацией КВЭ 0,025 моль/дм 3

Помещают 50 см 3 раствора дихромата калия с молярной концентрацией КВЭ 0,25 моль/дм 3 в мерную колбу вместимостью 500 см 3 и доводят объём раствора до метки дистиллированной водой.

Если для приготовления раствора дихромата калия используют стандарт-титр, содержимое ампулы переносят в мерную колбу вместимостью 500 см 3 и растворяют в дистиллированной воде. Затем отбирают пипеткой с одной отметкой 25 см 3 полученного раствора, помещают его в мерную колбу вместимостью 200 см 3 , доводят до метки дистиллированной водой и перемешивают.

Хранят в темной склянке с притертой пробкой не более месяца.

10.1.3 Раствор соли Мора с молярной концентрацией КВЭ 0,25 моль/дм 3

Переносят 49,0 г соли Мора в мерную колбу вместимостью 500 см 3 , растворяют в дистиллированной воде, осторожно при перемешивании добавляют 10 см 3 концентрированной серной кислоты и после охлаждения доводят объём раствора до метки дистиллированной водой. Хранят в плотно закрытой темной склянке не более 6 мес.

10.1.4 Раствор соли Мора с молярной концентрацией КВЭ 0,025 моль/дм 3

Помещают 50 см 3 раствора соли Мора с молярной концентрацией КВЭ 0,25 моль/дм 3 в мерную колбу вместимостью 500 см 3 и доводят объём раствора до метки дистиллированной водой. Хранят в плотно закрытой темной склянке. Точную концентрацию раствора устанавливают ежедневно или перед серией измерений в соответствии с .

10.1.5 Раствор индикатора

В качестве индикатора используют раствор N -фенилантраниловой кислоты или ферроина (комплекс сульфата железа (II ) с 1,10-фенантролином).

Для приготовления раствора N-фенилантраниловой кислоты 0,25 г реактива растворяют в 12 см 3 раствора гидроксида натрия (для ускорения растворения можно слегка подогреть) и разбавляют дистиллированной водой до 250 см 3 .

Для приготовления раствора готового ферроина 2,43 г индикатора растворяют в 100 см 3 дистиллированной воды. При приготовлении раствора ферроина из 1,10-фенантролина в 100 см 3 дистиллированной воды растворяют 0,980 г соли Мора (NН 4) 2 Fe(SO 4 ) 2 × 6Н 2 O, добавляют 2,09 г 1,10-фенантролина моногидрата или 2,93 г сульфата и перемешивают до растворения последнего.

Раствор индикатора хранят в плотно закрытой склянке из темного стекла не более 3 мес.

10.1.6 Раствор гидроксида натрия

Растворяют 0,4 г гидроксида натрия в 100 см 3 дистиллированной воды. Раствор устойчив при хранении в плотно закрытой полиэтиленовой посуде.

10.1.7 Раствор сульфата серебра

Растворяют 5,0 г сульфата серебра в 1 дм 3 концентрированной серной кислоты. Раствор устойчив.

Пипеткой вместимостью 10 см 3 отбирают 10 см 3 раствора дихромата калия с молярной концентрацией КВЭ 0,025 моль/дм 3 , переносят его в коническую колбу вместимостью 500 см 3 , приливают 180 см 3 дистиллированной воды и 20 см 3 концентрированной серной кислоты. После охлаждения добавляют 3 - 4 капли индикатора ферроина или 10 капель раствора N-фенилантраниловой кислоты, и титруют раствором соли Мора с молярной концентрацией КВЭ 0,025 моль/дм 3 до перехода окраски из синевато-зеленой в красно-коричневую при использовании в качестве индикатора ферроина и из красно-фиолетовой в синевато-зеленую при использовании N -фенилантраниловой кислоты. Титрование повторяют и, при отсутствии расхождения в объемах титранта более 0,05 см 3 , за результат принимают среднее значение. В противном случае повторяют титрование до получения результатов, отличающихся не более чем на 0,05 см 3 .

Точную молярную концентрацию раствора соли Мора находят по формуле

(1)

где М м - молярная концентрация раствора соли Мора, моль/дм 3 КВЭ;

М d - молярная концентрация раствора дихромата калия, моль/дм 3 КВЭ;

V д - объём раствора дихромата калия, взятый для титрования, см 3 ;

V м - объём раствора соли Мора, пошедший на титрование, см 3 .

11 Выполнение измерений

11.1 Устранение мешающих влияний

Определению мешают хлориды, сульфиды, соединения железа (II ), нитриты и другие неорганические вещества, способные окисляться дихроматом в кислой среде.

Мешающее влияние хлоридов при концентрациях менее 300 мг/дм 3 устраняется за счет присутствия в пробе катализатора (сульфата серебра). При больших содержаниях хлоридов к пробе добавляют сульфат ртути (II ) из расчёта 100 мг на каждые 10 мг хлоридов.

Мешающее влияние сульфидов и соединений железа (II ) устраняют предварительной продувкой пробы воды воздухом, если она не содержит летучих органических соединений, или учитывают при расчете ХПК. В последнем случае определяют их концентрации и пересчитывают на величины ХПК, исходя из того, что 1,0 мг Н 2 S и 1,0 мг Fe 2+ эквивалентны соответственно 0,47 и 0,14 мг кислорода. Таким же образом учитывают влияние нитритов - 1,0 мг NO - 2 (или 0,30 мг нитритного азота) эквивалентен 0,35 мг кислорода.

При содержании хлоридов в анализируемой воде менее 300 мг/дм 3 помещают пипеткой 20 см 3 воды (или аликвоту, доведенную дистиллированной водой до 20 см 3) в круглодонную или грушевидную колбу для кипячения, добавляют 10 см 3 раствора дихромата калия с молярной концентрацией 0,025 моль/дм 3 КВЭ, 30 см 3 раствора сульфата серебра в концентрированной серной кислоте (или 150 мг сульфата серебра и 30 см 3 концентрированной серной кислоты) и для равномерного кипения бросают 2 - 3 капилляра. Если выполняют измерения ХПК в нефильтрованной пробе, перед отбором аликвоты пробу тщательно перемешивают в течение 2 - 3 мин.

К колбе присоединяют обратный холодильник и кипятят смесь на песчаной бане в течение 2 ч. После охлаждения промывают холодильник дистиллированной водой (около 50 см 3) , отсоединяют его, добавляют в колбу, обмывая её стенки, ещё 50 см 3 дистиллированной воды, вновь охлаждают, переносят пробу в коническую колбу, дважды споласкивая колбу, в которой кипятилась проба, дистиллированной водой (по 20 - 30 см 3).

Добавляют к пробе 3 - 4 капли раствора ферроина (или 10 капель раствора фенилантраниловой кислоты) и титруют избыток непрореагировавшего дихромата калия раствором соли Мора до перехода окраски индикатора из синевато-зеленой в красно-коричневую при использовании в качестве индикатора ферроина и из красно-фиолетовой в синевато-зеленую при использовании N -фенилантраниловой кислоты.

Аналогичным образом проводят холостой опыт с 20 см 3 дистиллированной воды.

11.3 Выполнение измерений в водах с высоким содержанием хлоридов

Если содержание хлоридов в воде превышает 300 мг/дм 3 , к отобранной для анализа аликвоте пробы (20 см 3 или меньшей аликвоте, доведенной до 20 см 3) добавляют сульфат ртути из расчета 100 мг на каждые 10 мг содержащихся в пробе хлоридов и тщательно перемешивают. Далее выполняют определение, как описано в. Наличие небольшого количества осадка, образовавшегося после добавления сульфата ртути, не мешает определению. При отсутствии сульфата ртути можно использовать суспензию оксида ртути в серной кислоте из расчета 70 мг на каждые 10 мг хлоридов. Для приготовления суспензии отмеривают 30 см 3 раствора сульфата серебра в концентрированной серной кислоте (или 30 см 3 концентрированной серной кислоты, если сульфат серебра добавляют отдельно) в стакан вместимостью 100 см 3 и добавляют рассчитанное количество оксида ртути. Перемешивают смесь стеклянной палочкой, оставляют на 15 мин, а затем приливают полученную суспензию к пробе.

12 Вычисление и оформление результатов измерений

12.1 Величину ХПК (бихроматной окисляемости) X , мг/дм 3 , находят по формуле

(2)

где V 1 - объём раствора соли Мора, израсходованный на титрование холостого опыта, см 3 ;

V 2 - объем раствора соли Мора, израсходованный на титрование пробы воды, см 3 ;

М - молярная концентрация раствора соли Мора, моль/дм 3 КВЭ;

V - объем аликвоты пробы воды, взятый для выполнения, см 3 ;

8,0 - масса миллимоля КВЭ кислорода, мг/ммоль.

12.2 Результат измерения в документах, предусматривающих его использование, представляют в виде:

X ± D (Р = 0,95), (3)

где ± D - границы характеристик погрешности измерения для данной величины ХПК, мг/дм 3 (таблица ).

12.3 Допустимо представлять результат в виде:

Х ± D л (Р = 0,95) при условии D л < D , (4)

где ± D л - границы характеристик погрешности результатов анализа, установленные при реализации методики в лаборатории и обеспечиваемые контролем стабильности результатов измерений, мг/дм 3 .

Примечание - Допустимо характеристику погрешности результатов измерений при внедрении методики в лаборатории устанавливать на основе выражения D л = 0,84× D с последующим уточнением по мере накопления информации в процессе контроля стабильности результатов измерений.

Численные значения результата измерения должны оканчиваться цифрой того же разряда, что и значения характеристики погрешности, последняя не должна содержать более двух значащих цифр.

12.4 Результаты измерения оформляют протоколом или записью в журнале, по формам, приведенным в Руководстве по качеству лаборатории.

13 Контроль качества результатов измерений при реализации методики в лаборатории

13.1 Общие положения

13.1.1 Контроль качества результатов измерений методики в лаборатории предусматривает:

- (на основе контроля стабильности среднеквадратического отклонения повторяемости, погрешности, внутрилабораторной прецизионности).

13.1.2 Периодичность контроля исполнителем процедуры выполнения измерений, а также реализуемые процедуры контроля стабильности результатов выполняемых измерений регламентируются в Руководстве по качеству лаборатории.

13.2 Алгоритм оперативного контроля процедуры выполнения измерений с использованием метода добавок совместно с методом разбавления проб

13.2.1 При проведении оперативного контроля для введения добавок используют ГСО 7425-97 на основе гидрофталата калия с величиной бихроматной окисляемости, соответствующей 10,0 мг/см 3 кислорода. При отсутствии ГСО допустимо использовать аттестованный раствор гидрофталата калия (см. приложение ).

13.2.2 Оперативный контроль исполнителем процедуры выполнения измерений проводят путем сравнения результатов отдельно взятой контрольной процедуры К к с нормативом контроля К.

13.2.3 Результат контрольной процедуры К к, мг/дм 3 , рассчитывают по формуле

К к = Х" + (h - 1) × Х ¢ - Х - С d , (5)

где X " - h раз, с известной добавкой, мг/дм 3 ;

Х ¢ - результат контрольного измерения величины ХПК в пробе, разбавленной в h раз, мг/дм 3 ;

X - результат контрольного измерения величины ХПК в рабочей пробе, мг/дм 3 ;

С d - величина добавки, мг/дм 3 .

13.2.3 Норматив контроля К, мг/дм 3 , рассчитывают по формуле

(6)

где D лх ² (D лх ¢ и D лх ) - значения характеристик погрешности результатов измерений, установленные при реализации методики в лаборатории, соответствующие величине ХПК в разбавленной пробе с добавкой (разбавленной пробе, рабочей пробе), мг/дм 3 .

Примечание - Допустимо для расчета норматива контроля использовать значения характеристик погрешности, полученные расчетным путем по формулам D лх ¢ = 0,84×D х ¢ и D лх = 0,84×D х.

13.2.4 Если результат контрольной процедуры удовлетворяет условию:

А.3.1 Весы лабораторные высокого (II ) класса точности по ГОСТ 24104-2001 .

А.3.2 Колба мерная 2 класса точности исполнения 2, 2а по ГОСТ 1770-74 вместимостью 100 см 3 .

А.3.3 Стаканчик для взвешивания (бюкс) СВ 19/9 по ГОСТ 25336-82 .

А.3.4 Воронка лабораторная по ГОСТ 25336-82 диаметром 56 мм.

А.3.5 Шпатель.

А.3.6 Промывалка.

А.3.7 Эксикатор исполнения 2 с диаметром корпуса 140 мм или 190 мм по ГОСТ 25336-82 с безводным хлоридом кальция.

А.3.8 Шкаф сушильный общелабораторного назначения.

А.4 Исходные компоненты аттестованного раствора

А.4.1 Калия гидрофталат по ТУ 6-09-4433-77, ч.д.а., с содержанием основного вещества от 99,8 до 100,2 %.

А.4.2 Вода дистиллированная по ГОСТ 6709-72 .

А.5 Процедура приготовления аттестованного раствора АР-ХПК

Для приготовления аттестованного раствора взвешивают в бюксе с точностью до четвертого знака после запятой 0,851 г калия гидрофталата, предварительно высушенного в сушильном шкафу при 110 °С в течение 2 ч и охлажденного в эксикаторе до комнатной температуры. Количественно переносят навеску в мерную колбу вместимостью 100 см 3 , растворяют в дистиллированной воде, доводят объём раствора в колбе до метки и перемешивают. Переносят раствор в темную склянку с хорошо притертой стеклянной пробкой.

Полученному раствору приписывают величину ХПК 10,0 мг/см 3 .

А.6 Расчет метрологических характеристик аттестованного раствора АР-ХПК

Аттестованное значение величины ХПК С, мг/см 3 , рассчитывают по формуле

(А.1)

где m - масса навески гидрофталата калия, г;

7,5 - число молей кислорода, требующихся для окисления одного моля гидрофталата калия;

32,0 и 204,2 - молярная масса кислорода и гидрофталата калия соответственно, г/моль;

Расчет погрешности приготовления аттестованного раствора АР-ХПК D , мг/дм 3 , выполняют по формуле

(А.2)

где С - приписанное раствору значение величины ХПК, мг/дм 3 ;

D m - предельное значение возможного отклонения массовой доли основного вещества в реактиве от приписанного значения m , %;

m - массовая доля основного вещества (калия гидрофталата) в реактиве, приписанная реактиву квалификации «ч.д.а.», %;

D m - предельная возможная погрешность взвешивания, равная 0,0002 г;

m - масса навески гидрофталата калия, г;

D V - предельное значение возможного отклонения вместимости мерной колбы от номинального значения, см 3 ;

V - вместимость мерной колбы, см 3 .

Значение предела возможных значений погрешности приготовления аттестованного раствора равно

А.7 Требования безопасности

Необходимо соблюдать общие требования техники безопасности при работе в химических лабораториях.

А.8 Требования к квалификации операторов

Аттестованный раствор может готовить инженер или лаборант со средним специальным образованием, прошедший специальную подготовку и имеющий стаж работы в химической лаборатории не менее 6 мес.

А.9 Требования к маркировке

На склянку с аттестованным раствором должна быть наклеена этикетка с указанием условного обозначения раствора, величины ХПК, погрешности ее установления и даты приготовления.

А.10 Условия хранения

Аттестованный раствор следует хранить в склянке темного стекла с притертой пробкой в холодильнике не более 3 мес.

Федеральная служба по гидрометеорологии и мониторингу
окружающей среды

ГОСУДАРСТВЕННОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ
«ГИДРОХИМИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ»

СВИДЕТЕЛЬСТВО № 75.24-2006
об аттестации МВИ

Методика выполнения измерений химического потребления кислорода в водах титриметрическим методом ,

разработанная ГУ «Гидрохимический институт» (ГУ ГХИ)

и регламентированная РД 52.24.421-2007

аттестована в соответствии с ГОСТ Р 8.563-96 с изменениями 2002 г.

Аттестация осуществлена по результатам экспериментальных исследований

В результате аттестации установлено, что методика соответствует предъявляемым к ней метрологическим требованиям и обладает следующими основными метрологическими характеристиками:

1 Диапазон измерений, значения показателя точности и ее составляющих при доверительной вероятности Р = 0,95

2. Диапазон измерений, значения пределов повторяемости и воспроизводимости при доверительной вероятности Р = 0,95

3 При реализации методики в лаборатории обеспечивают:

Контроль исполнителем процедуры выполнения измерений (на основе оценки погрешности при реализации отдельно взятой контрольной процедуры);

Контроль стабильности результатов анализа (на основе контроля стабильности среднеквадратического отклонения повторяемости, среднеквадратического отклонения внутрилабораторной прецизионности, погрешности).

Алгоритм контроля исполнителем процедуры выполнения измерений приведен в РД 52.24.421-2007.

Периодичность контроля исполнителем процедуры выполнения измерений, а также реализуемые процедуры контроля стабильности результатов выполняемых измерений регламентируются в Руководстве по качеству лаборатории.

Главный метролог ГУ ГХИ А.А. Назарова

В контексте темы заботы об окружающей среде часто обсуждается вопрос поддержки рек и других водоемов чистыми. Сейчас это крайне сложно делать, ведь сточные воды, которые сбрасываются в водоемы, сильно загрязнены.

После активного участия в том или ином процессе промышленного толка сточная вода накапливает огромное количество вредных элементов, которые, при попадании в открытый водоем, приводят к гибели водных обитателей и растений, а также к другим неприятным последствиям.

Для измерения степени загрязненности стоков берут за основу некоторые показатели, один из которых – это ХПК. Что такое ХПК, и как снизить этот показатель , мы и расскажем в данном материале.

Зачем нужны показатели степени загрязненности стоков?

Объем загрязнения сточных вод можно выявить по ряду показателей, наиболее распространенные среди них – это:

• ХПК либо химическое потребление кислорода;
• БПК – это биохимическое его потребление.

Измерение такого показателя, как ХПК нужно затем, чтобы проанализировать качество сточной воды или жидкости в водоеме либо с целью исследования состояния вод в целом. ХПК – это количественный показатель , он относится к наиболее информативным и подробным.

В качестве загрязнителей сточных вод выступают такие вещества, как:

• растворенные;
• взвешенные.

Метод исследования состояния жидкости с учетом ХПК заключается в том, что определяется количество кислорода, который был потрачен на окисление органики и минералов с содержанием углерода. ХПК также называют единицей химической окисляемости воды , поскольку органические вещества окисляются под действием кислорода. Ведь он, в свою очередь, относится к наиболее сильным окислителям.

Окисляемость в зависимости от происхождения окислителей, бывает таких видов:

• йодатной;
• бихроматной;
• цериевой;
• перманганатной.

Самые точные показатели определяются путем применения бихроматного или йодатного метода . Окисляемость выражается в соотношении объема кислорода, который был потрачен на окисление минеральных и органических веществ. Она выражается в миллиграммах из расчета на 1 кв. дм. жидкости.

Очищать сточные воды необходимо с целью сокращения концентрации вредных веществ до нормальных показателей, которые утверждены в нормативных документах.

Очистка проводится на специальных очистных сооружениях или станциях. Их компоновка зависит от количества и качества сточной воды, а также уровня ее загрязнения. Однако схема обработки стоков будет одинаковой и главная цель работы – сократить показатели ХПК и БПК.

ХПК и БПК в качестве критериев загрязнений вод

Значение ХПК включает в себя суммарное содержание в жидкости органических веществ в объеме израсходованного связанного кислорода на их окисление. ХПК – это общий показатель загрязнений промышленных и природных вод.

А вот такой показатель, как БПК определяет количество растворенного кислорода, который потрачен на окисление бактериями органических веществ в нужном объеме жидкости.

Для одинаковых проб по величине ХПК будет выше показателя БПК, поскольку больше веществ подвергается химическому окислению.

Какие факторы влияют на ХПК

Факторов, способных повлиять на состав вредных веществ и на показатель кислотности жидкости, есть масса. Один из ключевых факторов – это совокупность биохимических процессов, происходящих в самом водоеме . Вследствие этих процессов вещества вступают в реакции друг с другом и образовывают новые, которые по структуре могут отличаться от предыдущих и иметь другой химический состав.

Эти вещества могут поступать в водоем следующим образом:

• вместе с атмосферными осадками;
• вместе с бытовыми или хозяйственными сточными водами;
• с подземными и поверхностными сточными водами.

Их структура и состав могут быть очень разными, в частности, которые из них могут быть устойчивыми по отношению к окислителям . В зависимости от этого фактора нужно выбирать наиболее эффективный окислитель для тех или иных веществ.

В поверхностных водах органические вещества могут иметь взвешенный, растворенный или коллоидный вид. Окисляемость отличается для фильтрованных и нефильтрованных проб . Природные же воды менее подвержены загрязнению органикой естественного происхождения.

Поверхностные воды имеют более высокую степень окисляемости по сравнению с такими типами вод, как:

• подземные;
• грунтовые и прочие.

Например, горные реки и озера имеют окисление в районе 2–3 мг на кубический дециметр, реки с болотным питанием – 20 мг/куб. дм и равнинные водоемы – от 5 до 12 соответственно.

Существенный фактор, который влияет на окисляемость – это сезонные изменения, происходящие в гидробиологическом и гидрологическом режимах.

Также окисляемость водоема может меняться под воздействием человеческой деятельности, в зависимости от сферы деятельности людей в водоем поступают загрязнения того или иного вида.

Требования к показателю ХПК согласно норме

По нормативу показатели ХПК должны колебаться в пределах от 15 до 30 мг/ куб. дм . Степени загрязнения сточных вод согласно показателям ХПК выглядят так:

• очень чистые – до 2 мг/куб. дм;
• относительно чистые – 3 мг/куб. дм;
• средней загрязненности – 4 мг/куб. дм;
• загрязненные – 15 мг/куб дм. и выше.

Стадии очистки сточных вод и снижения показателей их загрязненности

Очистка сточных вод включает в себя такие стадии:

• первичная очистка – это удаление масляных пленок, крупных частей грязи и численных загрязнений, которые легко удаляются. Данная стадия предусматривает очистку физико-механическим способом;
• вторичная очистка . На данном этапе отделяют взвешенные части и загрязнители, которые содержатся даже в растворенном виде. Некоторые загрязнители имеют органическое происхождение и их нужно удалять с помощью биологического окисления. Данная стадия подразумевает биологический метод очистки сточных вод;
• третичная очистка – это удаление всех оставшихся мелких частиц и загрязнителей, включая соли металлов. Очистка осуществляется методом осмоса, электродиализа, фильтрования через адсорбент и т. д.;
• четвертая стадия – на данном этапе идет обезвоживание шлама, что сводит его объем и вес к минимуму.

Уровень ХПК и БПК постепенно сокращается до тех или иных значений на каждой из стадии, объем их сокращения зависит от особенностей сточных вод.

Далеко не всегда сточные воды очищаются во все четыре стадии. Очень часто очистные сооружения сбрасывают сточные воды в коллектор уже после первой стадии очистки, и это приводит показатели ХПК в норму . В некоторых странах очистка осуществляется только в два этапа, третий этап применяется лишь в крайнем случае.

Отличие бытовых сточных вод от промышленных

Сточные воды могут иметь промышленное или бытовое происхождение, природа загрязнений в них тоже отличается. Так, как правило, бытовые стоки загрязнены такими вещами, как:

• мусор;
• органические остатки;
• моющие вещества.

А вот промышленные стоки наполняются отходами производства, если это пищевая промышленность, то там больше всего будет взвешенных веществ и жиров . Значения ХПК и БПК в промышленных стоках будут выше, чем в бытовых.

Иногда стоки объединяются, вследствие чего органика из бытовых сточных вод становится питательной средой для активного ила биоочистки.

Диапазоны соотношения критериев для разных вод

Анализ такого показателя, как ХПК проводят, чтобы определить, сколько всего содержится эквивалентного бихромату кислорода, который пошел на окисление всех находящихся в пробе органических и неорганических веществ.

Как уже упоминалось ранее, такая величина, как ХПК, которая оценивает восстановительную активность химических веществ, будет больше БПК, значение которого зависит исключительно от количества органики, подверженной биохимическому разложению. Соотношение между этими двумя показателями отражает полноту биохимического окисления веществ , которые содержатся в сточных водах. Чем больше разница между этими показателями, тем больше прирост биологически активных масс. В частности, по этому соотношению можно определить, насколько пригодны сточные воды для биологической очистки.

Если веществ, подверженных биохимическому окислению будет мало, то лучше всего для исследований применять физико-химические методики, которые смогут привести соотношение показателей к требуемой цифре.

Оптимальный диапазон соотношения БПК и ХПК – это от 0,4 и до 0, 75 единиц . Оптимальное значение для соотношения между химической и биологической потребностью в кислороде – это 0,7, при нем процесс биологической очистке сможет проходить полноценно и в полном объеме.

После того, когда сточные воды разделены гравитационным способом, из них удаляют преимущественно те вещества, которые трудно окислить. После этой стадии соотношение показателей увеличивается.

Затем следует стадия биологической очистки , вследствие которой соотношение показателей снижается на 0,2, поскольку в сточных водах исчезают органические вещества, подвергающиеся биохимическому окислению.

Также с целью оценки наличия в водах биологически разлагаемых частиц можно применять и обратное соотношение показателей. Например, согласно санитарным требованиям, которые подразумевают, что ХПК для сточных вод, пригодных к биоочистке, этот показатель не должен превышать показатель БПК более чем в полтора раза.

Если говорить о сооружениях для биологической очистки, которые очищают смеси домашних и производственных сточных вод, то в них, как правило, соотношение обоих параметров в поступающей жидкости на очистку составляет где-то в районе от 1,5 до 2,5 . Когда сточная вода смешивается с промышленными отходами, этот показатель увеличивается и до 3,5, а при стоке вод с некоторых производственных мощностей он может доходить и до 8.

Как видите, значение ХПК позволит проанализировать состояние жидкости в водоемах и даст возможность выяснить, насколько эта она пригодна к очистке и в какой степени. Подробные исследования этого и прочих значений позволят сделать окружающую нас среду гораздо чище.

Введение

БПК является обязательным анализом, но его частое определение в заводских условиях затруднительно по ряду причин.

Под ХПК понимают количество растворенного в воде кислорода, выраженное в мг О на 1 л воды, необходимое для реакций окисления находящихся в сточной воде органических соединений.

Считается, что БПК составляет около 70% от массы кислорода, требуемого для полного окисления органических веществ в пробе воды до СО 2 и Н 2 О. При окислении сточных вод марганцевокислым калием (перманганатом) расход кислорода (БПК 5) едва достигает 25% его потребности для полного окисления органических веществ по сравнению с бихроматным методом определения окисляемости (ХПК). Поэтому ХПК дает более точную оценку количества органических примесей в воде, а величина ХПК выше, чем БПК 5 . В численном выражении ХПК обычно на 20 – 30% больше БПК, а на картофелекрахмальных заводах в сточных водах ХПК более чем в два раза превышает БПК, что объясняется их химическим составом.

Наиболее полное определение окисляемых органических веществ достигается бихроматным методом (метод Ю. Лурье). Недостатком его является длительное окисление (двухчасовое кипячение) и большой расход концентрированной серной кислоты.

Исследовательский институт водного хозяйства г. Братиславы (Чехия) разработал ускоренный бихроматный метод определения ХПК, который в настоящее время используется и на отечественных сахарных заводах.

Цель анализа – провести оценку качества сточных вод по результатам их анализов на ХПК.

Принцип метода анализа основан на окислении органических веществ в сточных водах бихроматом калия.

Реактивы:

0,25 н. раствор K Cr O : 12,258 г K Cr O высушенного при температуре 105 ºС, растворить в 1 дм 3 дистиллированной воды;

0,25 н. раствор соли Мора: 98 г соли Мора растворить в дистиллированной воде, добавить 20 см 3 концентрированной H SO и после охлаждения довести дистиллированной водой до 1 дм 3 ;

Сульфат серебра – кристаллический, ч.д.а;

Фенилантраниловая кислота: 0,25 г фенилантраниловой кислоты растворить в 12 см 3 0,1 н. раствора NaOH и довести дистиллированной водой до 250 см 3 .

Приборы и материалы:

Колба Эрленмейера вместимостью 100 см 3 ;

Пипетки;

Цилиндр на 50 см 3 ;

Стеклянные шарики.

Ход определения

В колбу Эрленмейера вместимостью 100 см 3 пипеткой вводят 10 см 3 пробы или соответствующей ее части, доведенной дистиллированной водой до объема 10 см 3 .

Затем прибавляют приблизительно 0,1 г катализатора Ag SO , пипеткой вводят точно 5 см 3 0,25 н. раствора K Cr O , а из цилиндра при непрерывном помешивании - 15 см 3 концентрированной H SO .

В раствор кладут капилляры или стеклянные шарики для спокойного кипения и выдерживают его одну минуту. Далее прибавляют 20 см 3 дистиллированной воды и смесь охлаждают.

После охлаждения добавляют 3 – 4 капли N - фенилантраниловой кислоты и избыток не прореагировавшего бихромата калия оттитровывают 0,25 н. раствором соли Мора {FeSO (NH ) SO ·6H O} до светло- зеленого окрашивания.

Затем делается глухой опыт: берут 10 см 3 дистиллированной воды и делают анализ подобно рабочему опыту.

Расчеты:

Расчет ХПК проводится по формуле

где α - количество 0,25 н. раствора соли Мора, пошедшее на глухой опыт (10 см 3 дистиллированной воды), см 3 ; O , взятого для титрования, см 3 ;

Х – количество 0,25 н. раствора соли Мора, пошедшее на титрование 25 см 3 0,25 н. раствора, см 3 .

Одним из наиболее распространенных методов оценки степени загрязненности сточных вод является показатель ХПК (химическое поглощение кислорода - Лурье Ю. Ю. Аналитическая химия промышленных сточных вод.- М.: Химия, 1984.)

В СССР в качестве арбитражного был принят бихроматный метод определения ХПК. Однако этот метод длителен (около 6 ч) и требует большого расхода серной кислоты (165 мл на каждый анализ), поэтому он мало пригоден для массовых анализов в заводских лабораториях и на станциях очистки сточных вод.

Существуют более простые ускоренные варианты этого метода, дающие, однако, несколько заниженные результаты по сравнению с арбитражным методом. Кроме того, известные ускоренные методы не унифицированы и нуждаются в корректировке применительно к исследуемым стокам разных производств.

Нами исследованы среднесуточные стоки различных пивзаводов: Харьковских № 1 и № 2, Изюмского, Купянского, Полтавского, Мелитопольского и Белгородского.

Были изучены оптимальные условия окисления сточных вод растворами бихромата калия и предложена ускоренная методика определения ХПК, по которой на анализ затрачивается около 20 мин, расход серной кислоты составляет 45 мл на одну пробу воды.

Учитывая, что результаты определения ХПК ускоренным методом несколько ниже, получаемых арбитражным методом, представляло интерес установить соотношение между величинами ХПК, найденными двумя методами, и, таким образом, внести корректировку в расчет при анализе ХПК ускоренным методом.

В пробах сточных вод определяли ХПК двумя методами. Зависимость между показателями ХПК, найденную ускоренным (х) и арбитражным (у) методами, выражали в графической форме. Для этого в общем уравнении линейной регрессии У=а+Ьх определяли коэффициенты а и Ь решением системы из двух уравнений:

{	an + bΣx=Σy
	aΣx + bΣx 2 =Σxy

где n - число определений ХПК.

Было найдено, что а= -18,5; Ь = - 1,18 (или -1,2). Подставив эти значения в общее уравнение линейной регрессии, получили уравнение (см. рисунок), связывающее значения ХПК, определенные двумя методами:

у = 1,2x - 18,5.

Для определения ХПК разработанным ускоренным методом в коническую колбу объемом 250 мл отбирали пипеткой 5 мл сточной воды (если ХПК сточной воды выше 600 мг О 2 /л , сточную воду перед анализом разбавляли в 2 или более раз дистиллированной водой) , вносили в колбу 5 мл 0,1 н. раствора К 2 Сr 2 О 7 и при помешивании постепенно добавляли 15 мл концентрированной серной кислоты. Через 2 мин раствор охлаждали до комнатной температуры, приливали 50 мл дистиллированной воды, 3-4 капли индикатора (0,1 %-ного раствора фенилантраниловой кислоты) и титровали 0,1 н. раствором соли Мора.

Ежедневно перед анализом сточной воды проверяли титр раствора соли Мора.

Одновременно с анализом опытного образца делали холостой опыт, для чего брали 5 мл дистиллированной воды и проводили все ступени анализа.

ХПК определяли по формуле:

ХПК = 1,2 · ((V 0 - V) · 0,1 · K · 8 · 1000 / a) - 18,5

Где

V 0 , V - соответственно объемы раствора соли Мора, пошедшие на титрование холостой и опытной проб, мл; 0,1 - нормальность раствора соли Мора;

К - поправочный коэффициент для приведения раствора соли Мора к 0,1 н.;

8 - эквивалент кислорода;

А - объем анализируемой сточной воды, мл;

1,2 и 18,4 - коэффициенты для приведения данных ускоренного к показателям арбитражного метода определения ХПК.

График зависимости между величинами ХПК сточных вод, найденных ускоренным (х) и арбитражным (у) методами

Определено ХПК, мг О 2 /л		x/y = z	z 1 - z	(z 1 - z ) 2
разработанным методом (х)	арбитражным методом (у)
		Σ =15,01		Σ =0,0853
Примечание: z = Σ z /n=1

Для оценки точности разработанного метода определения ХПК по данным, приведенным в таблице, находили:

S 2 = Σ (z 1 - z) 2 / (n - 1);

E = + t a · S z

E отн = + E · 100 / 2

где n - число определений ХПК;

z - среднее арифметическое из n определений;

S 2 - выборочная дисперсия метода при данном числе определений;

S z - средняя квадратичная ошибка среднего значения;

а - заданная надежность;

t a - множитель, который находят в специальных таблицах по математической статистике по величинам а и n;

Е - точность определения;

E отн - относительная погрешность метода в %.

Величина S z =0,061, Е=0,044, E отн =4,4%. Таким образом, разработанный метод определения ХПК в сточных водах пивзаводов намного быстрее арбитражного и требует меньшего расхода концентрированной серной кислоты. Относительная погрешность метода составляет ±4,4 %.

Частное хозяйство и промышленность формируют большое количество сточных вод на планете. Именно поэтому так важны очистительные сооружения для полученных стоков. Благодаря современным методам обработки и дезинфекции загрязненной воды удается снизить уровень угрозы для окружающей среды, который, так или иначе, есть ввиду сброса грязной жидкой среды в водоёмы.

Основными показателями загрязненности вод, в соответствии с которыми подбирается методология очистки, являются расчет и проведение анализа на ХПК (химическое потребление кислорода) и расчет количества БПК (биологическое потребление кислорода) воды. Именно по этим параметрам определяют уровень загрязненности жидкости и стремятся снизить его до регламентируемых СНиП нормативов специально подобранными способами обеззараживания.

Важно: если в сточных водах промышленного или частного хозяйства уровень ХПК и БПК превышен в разы, значит, вода представляет серьезную угрозу для окружающей среды. А поэтому неприятностей с экологической службой не избежать, если не очистить стоки перед сбросом. При этом если даже при обеззараживании воды уровни показателей ХПК и БПК при расчете и проведении анализа не падают, значит, нарушена технология обработки жидкой среды.

При природном самоочищении воды происходят кислородные реакции, которые позволяют окислять органические примеси в воде. Таким образом, происходит их частичный или полный распад. ХПК - это показатель затратности кислорода на окисление различных примесей в составе воды, а БПК - является показателем потребления кислорода на окисление примесей при взаимодействии с бактериальными аэробными препаратами в очистных сооружениях.

Таким образом, повышенный уровень ХПК и БПК при проведении анализа в стоках говорит о том, что воде требуется много кислорода для окисления вредных примесей. А значит, количество этих самых примесей также велико. То есть вода слишком грязная.

Уровни ХПК и БПК измеряют посредством взятия воды на анализ. При этом воду исследуют при определенных температурных показателях в течение конкретного периода времени.

При окислении посредством кислорода в воде уничтожаются такие элементы как сера, водород, углерод, фосфор и прочие химические составляющие, исключая азот, до состояния СО2, Н 2 О, P 2 O 5 , SО3. Кроме того, при участии в окислении кислорода азот преобразуется в аммонийную соль. Стоит отметить, что во время реакции окисления кислород напрямую участвует в реакции, в то время как водород лишь отдает на каждый окисляемый атом вещества по три своих атома. Особенно это касается окисления азота и образования соли аммония.

Важно: Анализ на БПК в воде проводится более длительно от 5 до 20 суток, а анализ на определение ХПК выполняется от 0,3 до 1,4 суток.

Снижение уровней ХПК и БПК

Химические и биологические уровни потребления кислорода в грязной воде снижаются в специальных очистных сооружениях. Принцип очистки воды приблизительно одинаков. Различаются лишь метода воздействия на патогенные микроорганизмы с целью максимального их уничтожения. При этом очистные станции могут различаться по конструкции и размерам в зависимости от количества перерабатываемых стоков и их первичного образования.

Для снижения уровней химического и биологического (биохимического) показателей кислорода в жидкости применяют от 1 до 4 стадий обработки. Таковыми являются:

• Первичная стадия . Подразумевает под собой механическое отделение крупных частиц мусора и жировых пленок методом фильтрования или отстаивания. Такие способы являются физико-механическими.
• На вторичной стадии обеззараживания жидкости используют биологические препараты для окисления более мелких, иногда растворенных в воде органических примесей.
• При третичной обработке воды происходит нейтрализация и удаление солей металлов и других оставшихся мелких частичек примесей. Здесь чаще всего используют химические и физико-химические методы обработки, такие как обратный осмос, электродиализ, адсорбция, флотация и пр.
• Четвертая стадия обработки воды не является методом снижения уровней ХПК и БПК, однако направлена на выделение (обезвоживание) оставшегося в воде шла а и его последующую утилизацию.

Важно: чаще всего при очистке стоков применяют первые две стадии обработки воды. После этого вода содержит нормальные показатели биологического и химического потребления кислорода. В Европе иногда используют третью стадию очистки жидкости, но исключительно по необходимости.

Отличия между промышленными и бытовыми сточными водами по уровню ХПК и БПК

Стоки делят по типу образования на промышленные и бытовые. Соответственно, первые содержат больше загрязнителей и химических примесей, которые требуют большого количества химического или биологического поглощения кислорода для их очистки. В свою очередь бытовые загрязняются преимущественно органикой, что формирует в разы низший уровень ХПК и БПК в сравнении с промышленной грязной водой.

Важно: если каким-то образом бытовые сточные воды попадают к промышленным, то они являются активаторами биологического и биохимического поглощения кислорода для очистки жидкости одним из биохимических методов. То есть, качество и скорость очистки воды возрастает в разы.

И наоборот, если в бытовые стоки попадают агрессивные вещества типа хлора или же в воду подмешиваются промышленные стоки, то это может показывать высокий уровень ХПК и БПК для бытовой воды.

Важно: химическое потребление кислорода в стоках измеряется в мг/литр. При этом при проведении анализа уровень ХПК всегда будет выше, чем уровень БПК. Поскольку химическое окисление в воде требует больше кислорода, нежели биологическое.