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

По смыслу определения ХПК должна быть всегда выше, чем БПК за любое время инкубации, вплоть до

БПК — только та часть, которая расходуется на энерге­ тические НуЖДЫ. ДЛЯ б О Л Ь Ш И И С Т В а СТОЧНЫХ В О Д БПКполн составляет 50—80% ХПК, а для очищенных биологиче­ ским путем — не более 40%. Соотношение тем меньше, чем глубже очищена вода.

Перманганатная 'окисляемость определяется путем окисления органических веществ окислителем более сла­ бым, чем бихромат калия и йодат калия. Перманганат калия окисляет не все органические вещества и не пол­ ностью. Преимуществом метода является его быстрота и простота выполнения. Разность между результатом определения окисляемое™ в жестких условиях (ХПК) и мягких условиях (перманганатная окисляемость) по­ казывает содержание в сточной воде трудно окисляемых органических веществ.

§ 77. Формы азота. Фосфор.

При характеристике сточных вод, так же как и природных, рассматривают четыре формы азота: азот общий, аммонийный, нитритный и нитратный.

В городских сточных водах до их очистки можно найти лишь две формы — азот общий и аммонийный. Азот в окисленных формах в виде нитритов и нитратов обычно отсутствует. Окисленные формы отсутствуют да­ же в том случае, если какие-либо производственные сто­ ки при сбросе их в общую канализацию имели нитриты и нитраты в своем составе. Исчезновение нитритов и ни­ тратов объясняется тем, что группа факультативных анаэробов-денитрификаторов использует связанный кислород этих соединений на энергетические потребно­ сти. Процесс разложения нитритов и нитратов протекает довольно энергично, поэтому в условиях анаэробиоза окисленные формы азота быстро исчезают, а в результа­ те разложения либо выделяется молекулярный азот, ли­ бо появляются аммонийные соли.

Нитриты и нитраты могут появляться в городских сточных водах лишь после очистки этих вод в биоокисли­ телях— биофильтрах и аэротенках. Наличие окислен­ ных форм является свидетельством глубоко прошедше-

149

го процесса, так как нитрификация аммонийного азота начинается после окисления углеродсодержащих соеди­ нений, т. е. после практически полного снижения БПК [реакция (48)].

Определение азотных форм в сточных водах — важ­ нейший элемент анализа, так как азот наряду с фосфо­ ром является необходимым элементом питания клетки. Достаточность элементов питания для бактерий в сточ­ ных водах определяется соотношением основных пока­ зателей анализа БПКполи : N : Р. Здесь буквой N обозна­ чен азот аммонийный, а буквой Р — фосфор в виде рас­ творенных фосфатов. В каждом конкретном случае это соотношение индивидуально, так как оно определяется составом продуцируемых клеток, который, в свою оче­ редь, зависит от состава очищаемой воды. В отечествен­ ной практике, согласно рекомендациям СНиП, исполь­ зуется соотношение БПК : N : Р = 100 : 5 : 1.

Если азота и фосфора меньше, чем указано в соот­ ношении, то их добавляют в виде фосфатов и хлористо­ го аммония. Добавление солей для биологической очи­ стки может быть необходимым только при обработке производственных сточных вод. В бытовых же водах до­ ступного бактериям азота всегда достаточно. Аммоний­ ный азот образуется в большом количестве при гидроли­ зе мочевины; кроме того, азот белковый в результате аммонификации также переходит в аммонийную' форму.

Цикл превращений азота в процессах биоокисления загрязнений сточных вод в общем виде может быть представлен схемой

^мочевины Н~ ^белк.ст.вод

Под БПК (С) здесь понимается наличие в воде источ­ ника углеродного питания клеток. Наиболее интенсивно азот используется в период роста клеток (в период ло­ гарифмической фазы), а в период окисления клеток он высвобождается вновь в виде аммиака. Выделившийся аммонийный азот может окисляться до нитритов и нит­ ратов либо повторно использоваться для нового цикла синтеза.

Таким образом, для цикла превращений азота спра­ ведливы реакции (46)—(48).

150

Вступая в общий круговорот азота, нитриты и нитра­ ты могут выполнять сразу две функции — служить ис­ точником кислорода в анаэробных условиях и быть источником азота, например, при биосинтезе водорослей. Вот почему в водоемы, во избежание интенсивного зара­ стания, не следует выпускать сточные воды, содержащие большие количества нитритов и нитратов. Если же пос­ ледние получаются при биоокислении и оправданы тре­ бованиями технологического процесса, то вслед за со­ оружениями-окислителями следует предусмотреть со- оружеиия-денитрификаторы для разложения окисленных форм азота до азота молекулярного. К сожалению, поте­ ря азота (в виде молекулярного, уходящего в атмосфе­ ру) — явление, нежелательное для биосферы, и в буду­ щем, по-видимому, должны быть найдены иные пути использования нитритов и нитратов.

По кислороду реакции окисления аммонийного азота и денитрификации неравнозначны. На окисление 1 мг азота затрачивается 3,4 мг кислорода:

N H 3 + 20 2 - H N 0 3 + Н 2 0 ;

ченный ранее кислород расходуется для образования воды):

ный и может протекать по разным схемам в зависимости от условий среды. Конечными продуктами распада мо­ гут быть либо молекулярный азот, либо аммиак, либо окислы азота, но применительно к сточным водам денитрификация проходит, как правило, до молекулярного азота.

§ 78. Сульфаты. Хлориды

Сульфаты в сооружениях аэробной очистки из­ менений не претерпевают, а в анаэробных условиях они восстанавливаются облигатными десульфурирующими бактериями до сульфидов. Сульфиды, преимущественно в виде сульфида железа, выпадают в осадок. Отрица-

151

телы-юе влияние сульфатов на работу сооружений ана­ эробной обработки сказывается при их концентрации - выше 5000—10 000 мг/л. В городских сточных водах кон­ центрация сульфатов находится на уровне 100 мг/л.

Количество хлоридов в сточных водах не имеет су­ щественного значения ни для физико-химических про­ цессов очистки воды, ни для биохимических. Можно го­ ворить лишь о верхнем пределе концентрации хлоридов, которым определяется возможность существования бак­ терий. По данным разных исследователей, порог сущест­ вования микроорганизмов определен в 5000—20 000 мг/л хлоридов. Такие высокие концентрации хлоридов в сточ­ ных водах города практически це встречаются и наблю­ даются лишь в отдельных видах производственных сто­ ков, в частности в стоках нефтехимических производств.

•хлоридов. Если их содержание более 200 мг/л, то вво­ дится поправка, так как часть взятого окислителя рас­ ходуется на окисление хлоридов до молекулярного хло­ ра. Второй вариант определения ХПК предусматривает предварительное осаждение хлоридов из раствора в ви­ де AgCl.

В процессе очистки концентрация хлоридов не изме­ няется.

§ 79. Токсичные элементы

Эта группа объединяет большое число элемен­ тов. К токсичным тяжелым металлам относят железо, никель, медь, свинец и цинк. К токсичным элементам, не являющимся тяжелыми металлами, относят хром, мышьяк, сурьму, бор, алюминий и др.

Особое значение имеет определение этих элементов в производственных сточных водах. При сбросе произ­

в смеси содержание каждого элемента не превышало по­ роговых концентраций во избежание нарушения бакте­ риального метаболизма.

Пороговые или предельно допустимые концентрации (ПДК) указанных элементов очень малы. Например, ПДК свинца для сооружений аэробной очистки равна

152