Файл: Карюхина Т.А. Химия воды и микробиология учебник.pdf

в этот период выживают те, которые могут получить энергию за счет окисления клеточного вещества других видов бактерий. Одновременно происходит прирост этих наиболее жизнестойких культур по типу реакции (46). Среднее соотношение основных компонентов в клетке бу­ дет уже другим с преобладанием в нем процентного .со­ держания кислорода.

Реакции (45) — (47) осуществляются гетеротрофами. Когда вода практически очищена, то наступают благо­ приятные условия для развития автотрофных культур (при наличии достаточного количества растворенного кислорода). В сточных водах развиваются бактерии — автотрофы (нитрификаторы), проводящие последова­ тельно окисление азота аммонийных солей до нитритного, а затем и до нитратного [реакция (48)].

Общий расход кислорода на все четыре реакции при­ мерно вдвое больше, чем на две первые.

Величина БПКполн замечательна тем, что она практи­ чески в точности совпадает с истинным расходом кисло­

жениях — макроколичества. Разница в концентрациях бывает в несколько миллионов раз.

Таким образом, величина БПКполн—важнейшая тех­ нологическая характеристика процесса биологической очистки воды в любых биоокислителях.

Экспериментально БПКполн определяют по началу реакции (48), при этом фиксируют появление следов нитритов (0,1 мг/л N—N0^.). Считают, что реакции (47) и (48) начинаются одновременно после окончания реак­ ций (45) и (46). Для получения БПКполн требуется дли­ тельный период инкубации, продолжительность которо­ го зависит от характера исследуемых веществ, концент­ рации бактерий, степени их адаптации. Обычно он больше 5 суток и может доходить до 30—40 суток. Для городских сточных вод получение БПКполн достигается примерно на 8—15-е сутки.

Поскольку вести оперативный контроль за работой сооружений, получая результаты анализов только через 8—15 дней, крайне неудобно, то выполняют определение БП1<5, которая .принята в качестве стандартной харак-

144

теристики во всем мире. Однако все расчеты сооружений в нашей стране ведут по БПКполн. Такое решение впол­ не оправдано, так как БПКполн—объективная величина, характеризующая степень загрязнения воды. Продолжи­ тельность периода инкубации, обеспечивающего получе­ ние БПКполн, зависит от условий инкубации, но величи­ на БПКполн от этих условий не зависит. В то же время

§ 75. Математическое описание процесса потребления кислороде при определении БПК

Кривые зависимости БПК от времени инкуба­ ции (рис. 29) имеют сложный характер. Поэтому для удобства проведения технологического контроля исполь-

зуется наиболее простое математическое описание этой кривой (до начала нитрификации) по уравнению

Определим из уравнения (51) время достижения БПКполп при условии

но получить БПКполн за какое-то определенное время, что противоречит экспериментальным наблюдениям и является результатом недостаточно точного математиче­ ского описания процесса.

Для практического использования уравнений (49) — (51) вводят ограничение, по которому за БПКполн при­ нимают 99% ее величины. За время достижения БПКполп принимается время, в течение которого процесс закон­ чился на 99%:

Время достижения БПКполп—есть функция констан­ ты скорости процесса окисления; зависимость обратно пропорциональная и имеет вид гиперболы. Эксперимен­ тальные наблюдения показали, .что /е зависит от харак­ тера окисляемых веществ: для городских сточных вод она, как правило, изменяется от 0,15 до 0,25 сут.- 1 , а для биологически очищенных — от 0,08 до 0,12 сут.-1 .

Время достижения БПКполн в зависимости от значе­ ний к показано в табл. 8.

Т а б л и ц а 8

ния БПКполнВ сут.

В практике очистки сточных вод весьма прочно уко­ ренилось неверное представление о том, что БПКполн всегда равна БПКгоИз табл. 8 можно видеть, что это справедливо лишь в одном частном случае — при k — = 0,1 сут.- 1 . Такое значение константы может иметь уже очищенная вода.

146

Размерность величины k можно определить из урав­ нения (50), если принять

Константа скорости процесса k имеет, следовательно, размерность сут.~'. Численно она равна величине, об­ ратной времени инкубации, за которое БПК достигает

90% БПКполн.

Уравнение (49) имеет интересное решение относи­ тельно k и БПКполп, если известны БПК за сроки инку­ бации, отличающиеся друг от друга в 2 раза, например БПКз и БПКб или, в общем виде, БПКг и БПКгь

В практике чаще всего используют уравнения (58) и (59). Они позволяют получить величину БПКполн без

Если принять для городских сточных вод величину k равной 0,17, а для очищенных сточных вод — 0,08, то коэффициент пересчета будет равен:

для городских сточных вод

* - i - i ( U ^ = i - i 6 :

для очищенных сточных вод

1

/ < ' = ] _ 1 0 - 5 0.08 = 1 . 6 7 -

§ 76. Химическая потребность

вкислороде (ХПК)

иперманганатная окисляемость

По окисляемое™ определяют общее содержа­ ние в воде восстановителей (органических и неоргани­ ческих), реагирующих с сильными окислителями. По­ скольку в городских сточных водах неорганические вос­ становители присутствуют в незначительных количествах, их содержанием пренебрегают и относят всю величину окисляемое™ к органическим веществам.

Количество кислорода, требуемое для окисления ор­ ганических веществ сточной воды до углекислого газа, воды и аммиака, называют химической потребностью в кислороде и обозначают ХПКРазличают ХПК теоре­ тическую, определенную по стехиометрическому урав­ нению окисления (для чего должен быть известен хими­ ческий состав примесей), и экспериментальную, опреде­ ленную бихроматным или податным' методом. Часто экспериментальная ХПК меньше теоретической, посколь­ ку ряд органических веществ (красители, СПАВ, сложные циклические углеводороды и т. п.) либо вовсе не окис­ ляются бихроматом и йодатом в условиях определения, либо окисляются не до конца.

Теоретическая ХПК вычисляется по уравнению окис­ ления (45). Теоретическая или расчетная ХПК органи­ ческого вещества C.%Hy02N равна:

виях определения бензольное кольцо до конца не раз­ рушается.

Если в составе молекулы есть другие элементы, то

при подсчете теоретической ХПК они переводятся в оки­ слы: S в SO2, Na в Na2 0 и т. д.

148