Файл: Лурье, Ю. Ю. Химический анализ производственных сточных вод.pdf

А. Сточные воды, содержащие кислоты или едкие щелочи,

1 н. раствора серной кислоты. Необходимый для нейтрализации объем реактива находят, титруя отдельную порцию сточной воды по бромтимоловому синему.

Б. При определении БПК очищенной сточной воды, подвер­ гавшейся обработке хлором или хлорной известью, следует пред­ варительно удалить избыток «активного хлора».

Часто для этого достаточно дать воде постоять в течение 1—2 ч. При более высоком содержании избыточного «активного хлора» следует провести восстановление его сульфитом натрия. Для того чтобы найти требуемое количество последнего, отби­ рают отдельную порцию сточной воды, прибавляют к ней 10 мл 10 %-ного раствора иодида калия, подкисляют раствор, прили­ вают раствор крахмала и оттитровывают выделившийся иод 0,02 н. раствором сульфита натрия.

Предварительное разбавление воды. Необходимое разбавле­ ние можно ориентировочно рассчитать по результату определе­ ния ХПК следующим путем. Значение ХПК, выраженное в мил­ лиграммах кислорода на 1 л, делят на 4 или 5 (величина, со­ ответствующая примерно половине содержания кислорода в чи­ стой разбавляющей воде). Полученный результат показывает, во сколько раз надо разбавить анализируемую воду.

При исследовании воды с неизвестным БПК рекомендуется ставить опыты с несколькими разбавлениями (от Г: 10 до 1 : 10000 и больше). Разбавление проводят следующим путем*. В мерную колбу емкостью 100, 500 или 1000 мл наливают по­ средством сифона (чтобы в колбу не попадали пузырьки воз­ духа) разбавляющую воду до половины колбы, прибавляют точно отмеренное пипеткой количество исследуемой воды (на­ пример, 10 мл) и доливают до метки разбавляющей водой. Кол­ бу закрывают пробкой, и ее содержимое тщательно перемеши­ вают несколько раз. Если требуется большее разбавление, то из полученного объема жидкости опять отбирают пипеткой от­ меренное количество жидкости и таким же путем разбавляют до 1 л в другой колбе. Это приходится иногда повторять несколько раз (при анализе сильно загрязненных вод), пока введенного с разбавляющей водой кислорода не будет достаточно на все время инкубации. При разбавлении необходимо следить за тем, чтобы разбавляющая вода и полученная в результате разбавле­ ния смесь имели температуру 18—20 °С, а pH смеси был не больше 8,3 и не меньше 7.

* Мерные колбы для разбавления и склянки для инкубации (рис. 2) сле­ дует обезжирить хромовой смесью, тщательно промыть и пропарить, так как даже очень малое загрязнение при больших разбавлениях вызывает резкое увеличение БПК.

57

Правильность разбавления контролируют следующим обра­ зом. После всего периода инкубации концентрация кислорода в жидкости должна быть не меньше 3 мг/л и потребление кисло­ рода за все время инкубации должно быть также не меньше

3 мг/л.

Ход определения. Разбавленную описанным выше способом сточную воду наливают сифоном в б калиброванных склянок

ной склянке с испытуемой водой и по одной склянке с конт­ рольной пробой' (содержащей только разбавляющую воду) и определяют в них содержание нитритов и кислорода.

Нитриты определяют в воде, налитой в колпачок склянки, который снимают так же, как надевали, т. е. перевернув склянку вверх дном. Если в пробе начался процесс нитрифи­ кации, что обнаруживается по появлению в воде нитритов в концентрации, превышающей 0,1 мг/л, то дальнейшее опре­ деление ВПК (для большего времени инкубации) не про­ водят.

Если в лаборатории нет склянок с пришлифованными стеклянными кол­ пачками, то для контроля нитрификации можно поставить в термостат вместе с калиброванными склянками, наполненными испытуемой водой (соответ­ ственно разбавленной), еще и обычные некалиброванные склянки любого раз­ мера (также чисто вымытые и с притертыми пробками), наполненные той же водой, и в них определять содержание нитритов после каждого срока инку­ бации.

58

Расчет. БПК сточной воды рассчитывают по формуле:

Обработка сточных вод хлором или раствором хлорной из­ вести— один из самых распространенных и относительно деше­ вых способов очистки сточных вод от загрязнения их органиче­ скими веществами (и некоторыми неорганическими, например цианидами). Но так как сточные воды обычно содержат и бы­ стро реагирующие с хлором вещества, и вещества, взаимодей­ ствующие с ним очень медленно или неполно, и органические вещества, совсем не окисляющиеся хлором (притом в самых разнообразных количественных отношениях), определение окисляемости сточной воды не дает достаточных данных для выво­ дов о том, как вода будет хлорироваться.

Поэтому прежде чем решить вопрос об очистке сточной воды хлорированием, ее специально исследуют. При этом необходимо определить, с какой скоростью происходят реакции между со­ держащимися в воде веществами и хлором (реакции окисления и замещения хлором), доходят ли они до конца, какой тре­ буется избыток добавляемого хлора для того, чтобы реакция прошла в желаемой степени в заданный промежуток времени, имеются ли в сточной воде вещества, каталитически ускоряю­ щие процесс саморазложения хлорноватистой кислоты с обра­ зованием кислорода и т. д. Ответы на все эти вопросы можно получить, определив хлороемкость сточной воды так называе­ мым диаграммным методом, предложенным М. И. Лапшиным и И. Г. Нагаткиным.

Иногда сточную воду подвергают обработке хлором со всей несо-мой ею твердой фазой, а иногда лишь после отстаивания и сливания ее с осадка. Соответственно этому и для определения хлороемкости берут фильтрованную сточную воду, отстоенную или же вместе с осадком.

Отбирают ряд одинаковых по объему порций анализируемой сточной воды и помещают их в сосуды, снабженные притертыми пробками, в которых их обрабатывают различными количест­ вами хлорной воды (или раствора хлорной извести), первую порцию — наименьшим количеством, вторую — в 2—3 раза большим и т. д.

Рекомендуется проводить две серии таких опытов, изменяя продолжительность обработки. Первую серию* проб сточной

59

воды обрабатывают различными количествами хлора очень непродолжительное время, например 5 мин; результаты этих опытов показывают присутствие в сточной воде веществ, быстро реагирующих с хлором. Вторую серию — столько времени, сколько будет проводиться процесс хлорирования в предпола­ гаемых очистных сооружениях (обычно 1—2 ч).

По истечении намеченного времени определяют в каждом растворе количество непрореагировавшего хлора (обычно иодометрическим методом) и строят диаграмму, нанося на оси аб­ сцисс количества введенного в каждый раствор хлора по поряд­ ку, начиная с самого малого, а на оси ординат — соответствен­ но количества оставшегося хлора, и соединяют полученные точки кривой (рис. 3).

Начальный участок ОА кривой совпадает с осью абсцисс: количество остаточного хлора равно нулю. Величина этого уча­ стка показывает содержание в воде веществ, быстро окисляю­ щихся хлором (особенно при построении кривой для первой се­ рии опытов). В тех случаях, когда исследуемая вода содержит аммиак, аммонийные соли или некоторые органические амины и когда определение остаточного хлора проводят иодометрическим методом, начальный отрезок кривой может получиться другой формы (рис. 4). Объясняется это тем, что прибавляемый хлор, вступая в реакцию с перечисленными соединениями, об­ разует различные хлорамины, которые так же выделяют иод из иодида калия, как и прибавленный хлор. Дальнейшее прибав­ ление хлора приводит к разрушению хлораминов (с образова­ нием азота и хлористоводородной кислоты), поэтому кривая, достигнув некоторого максимума, снова снижается, подходя к нижней точке перегиба. Таким образом, создается неправиль­ ное представление, что первые порции прибавляемого хлора вообще не поглощаются сточной водой, а последующие — вызы­ вают поглощение как вновь прибавленного хлора, так и ранее бывшего в сточной воде*

60

Если для определения остаточного хлора применять такой метод анализа, который показывает только содержание сво­ бодного хлора без хлораминов *, то кривая хлоропоглощения принимает нормальный вид (см. рис. 3).

Хлорирование питьевых вод очень часто ведут только до образования хлораминов; поэтому получение кривых, аналогич­ ных показанной на рис. 4, и раздельное определение свободного хлора и хлораминов имеют большое значение для контроля про­ цесса хлорирования на водопроводных станциях. Сточные воды хлорируют сильнее, чем питьевую воду, при этом продолжают хлорирование и после перехода за точку полного разрушения хлораминов; поэтому в дальнейшем будем рассматривать лишь нормальную форму кривой хлороемкости, которая должна по­ лучаться при определении только свободного остаточного хлора.

Отрезок АК кривой (см. рис. 3) характеризует процесс окис­ ления и хлорирования веществ, медленно реагирующих с хло­ ром, которые за время опыта не успевают прореагировать и остаются в растворе вместе с остаточным хлором. Отрезок КВ (всегда прямолинейный) показывает отсутствие в растворе к концу опыта веществ, реагирующих с хлором.

Характеристику исследуемой воды получают следующим пу­ тем.

1. Измеряют отрезок ОА, длина его а характеризует содер­ жание быстро реагирующих с хлором веществ.

2. Прямолинейный отрезок КВ кривой продолжают до пе­ ресечения с осью абсцисс в точке С и определяют угол наклона прямой СВ к оси абсцисс (угол а). Если бы образовавшаяся

(процесс, ускоряемый присутствующими в сточной воде ката­ лизаторами), то количество хлора, прибавляемого после до­ стижения точки К, было бы равно количеству остаточного хло­ ра и прямая СВ была бы наклонена к оси абсцисс под углом 45°. В действительности угол а всегда меньше 45°, и степень от­ клонения его от этого значения характеризует каталитическое разложение хлорноватистой кислоты.

3. Из точки К перехода кривой в прямую линию опускают

биться полноты реакции его с присутствующими в воде окис­ ляющимися и хлорируемыми веществами за время проведения опыта (5 мин или 1—2 ч).

* Несколько таких методов приведено в статье Л у р ь е Ю. Ю. и Н и к о ­ л а е в о й 3. В., Зав. лаб. 1950, т. 16, с. 793—798.

61