Виды контроля состава сточных вод

Виды контроля состава сточных вод

Наиболее ценным свойством природных вод является их способность к самоочищению, то есть снижению концентрации загрязнений вследствие биохимических, химических, физически процессов, протекающих в водоеме.

Сточные воды делятся на:

- атмосферные,

- хозяйственно-бытовые (включая сельскохозяйственные),

- промышленные.

Загрязнения, поступающие в сточные воды, можно охарактеризовать по физическому состоянию:

- нерастворимые,

- коллоидные,

Рекомендуемые материалы

- растворимые

по природе:

- минеральные,

- органические,

- бактериальные,

- биологические.

Условия спуска сточных вод регламентируются семью контролируемыми параметрами:

1) прозрачностью воды (сравнение с эталоном);

2) цветностью (сравнение интенсивности окраски со стандартной шкалой);

3) сухим остатком (масса солей и веществ после выпаривания);

4) кислотностью (рН);

5) жесткостью (содержанием солей Са²⁺; Mg²⁺);

6) содержанием кислорода;

7) биохимической потребностью в кислороде

Все эти параметры контролируются и в технологических, и в сточных водах. Однако в них нередко приходится определять и специфические компоненты, характерные для конкретных проб связанные с особенностями производства (например, содержание тяжелых металлов, цианидов, фенолов). Для анализа вод применяют химические, физико-химические и бактериологические методы, а определение их органолептических свойств основывается на использовании органов чувств исследователя.

1. цвет

Качественную оценку цветности воды производят, сравнивая ее с дистиллированной водой. Для этого в стаканы из бесцветного стекла наливают исследуемую и дистиллированную воду и рассматривают их на фоне белой бумаги при дневном освещении сбоку и сверху. При наличии окраски указывают цвет воды (например, слабо-желтый или бурый), а при отсутствии ее воду называют бесцветной. Количественно цветность воды определяют методом колориметрии, сравнивая ее со шкалой эталонов, имитирующих эту цветность: платинокобальтовой и кобальтодихроматной.

2. запах

Различают запахи: гнилостный, болотный (качественно).

Количественно – по 5-бальной системе. Наливают в колбу пробу на 2/3, закрывают, встряхивают, резко вынимают пробку и нюхают.

3. прозрачность

Определяют по предельной высоте столба воды, через который просматривается рисунок черного креста с толщинои линий 1 мм и четырех черных кружочков диаметром 1 мм на белом фоне. Определение выполняют в цилиндре высотой 350 см, на дне которого лежит фарфоровая пластинка с рисунком (питьевая вода должна иметь прозрачность по кресту не менее 300 см).

Используется и определение прозрачности по шрифту, основанное на нахождении максимальной высоты столба, сквозь который можно прочитать стандартный шрифт, подложенный под цилиндр с водой. Прозрачность воды характеризует количество загрязняющих веществ, присутствующих в воде во взвешенном и коллоидном состояниях.

Наличие в воде мути объясняется недостаточной степенью удаления грубодиспергированных неорганических и органических примесей. Мутность можно определить гравиметрическим методом, отделив взвеси фильтрованием через плотный фильтр.

4. кислотность

Обусловлена присутствием в ней угольной кислоты (H₂CO₃), а также других кислот или гидролитических кислых солей. Перед сбросом кислых стоков в водоем кислота должна быть нейтрализована. Кислотность сточных вод определяют титриметрическим методом (должна быть нейтральная), используя в качестве индикатора фенолфталеин.

5. щелочность

Зависит от присутствия в ней свободных щелочей и гидролитических щелочных солей. Общую щелочность сточных вод определяют титриметрическим путем титрования воды соляной кислотой по индикатору метиловому оранжевому.

6. сухой остаток

Характеризует количество нелетучих веществ, содержащихся в сточных водах. Его выделяют выпариванием взятого объема анализируемой воды и определяют гравиметрическим методом. Потери при прокаливании осадка позволяют установить держание органических веществ, находящихся в воде во взвешенном состоянии. Разность между массой сухого осадка при прокаливании соответствует общей массе содержащихся минеральных примесей.

(m_{сух.остаток} – m_потерь) – общее содержание в воде минеральных примесей.

7. рН

Определяется потенциометрическим методом.

8. содержание азота

Определяется содержание азота:

1) аммонийного NH₄⁺ (определяется колориметрическим методом, используя реакцию Эйлера с реактивом Несслера: K2[HgI4].

2) нитритов NO₂^- определяется колориметрическим методом (кр. цвет) с реактивом Грисса (смесь сульфаниловой кислоты и α-нафтиламина), образует азосоединения.

3) нитратов NO₃^- колориметрирование продуктов взаимодействия нитратов с фенолдисульфоновой кислотой (желтый цвет).

9. перманганатная окисляемость

Обусловлена наличием органических веществ и легко окисляекмых неорганических веществ (Fe²⁺, SO₃^-, H₂S и т.д.).

Это количество кислорода эквивалентное количеству, расходуемого перманганата калия. Методика определения показателя основана на окислении веществ, присутствующих в сточной воде, 0,01%-м раствором перманганата калия в сернокислой среде ( мг. О₂/л. H₂O).

10. Бихроматное потребление кислорода (ХПК).

Методика потребления ХПК основана на окислении веществ, присутствующих в сточных водах, 0,25%-м раствором бихромата калия (K₂Cr₂O₇) при кипячении в течение 2 часов в 50%-м растворе (по объему) H₂SO₄ (мг/л).

11. БПК – биохимическое потребление кислорода

Степень загрязнения сточных вод органическими примесями, способными разлагаться биоорганизмами с потреблением кислорода. Количество кислорода, израсходованное за определенный промежуток времени на аэробное разложение органических веществ, мг/л. При определении БПК методом разбавления и продолжительностью инкубации 5 суток при температуре 20 С⁰ в отсутствии света. Кроме БПК_{5 ,} можно определить БПК при продолжительности инкубации 20 суток - БПК₂₀ или независимо от времени - БПК_полн.

12. содержание растворенного кислорода

13. содержание хлоридов

14. содержание свободного хлора

15. содержание фосфатов

16. содержание фторидов

17. жесткость воды

Характеризует содержание в ней хлоридов, сульфатов и гидрокарбонатов кальция и магния. Различают:

- карбонатную жесткость, обусловленную присутствием в воде гидрокарбонатов Са и Mg,

- некарбонатную, вызываемую присутствием в воде хлоридов и сульфатов Са и Mg.

Суммарное содержание в воде всех солей кальция и магния составляет общую жесткость. Ее определяют комплексонометрическим методом, карбонатную титрованием соляной кислотой в присутствии метилового оранжевого, некарбонатную четкость по разности результатов этих определений.

По содержанию сульфатов судят о минеральном составе воды: их повышенное количество свидетельствует о попадании коммунально-бытовые стоки морских вод или промышленных сточных вод.

Определение концентрации хлоридов позволяет контролировать постоянство солевого состава сточной воды. В процессе очистки ее солевой состав практически не меняется, снижается лишь содержание органических веществ, поэтому легкое увеличение концентрации хлоридов свидетельствует о сбоях и работе очистных сооружений или попадании в сточные воды посторонних загрязняющих веществ.

Для нормального функционирования биохимической очистки требуется, чтобы содержание фосфатов в сточных водах было не ниже 3 мг/л в пересчете на Р₂О₅, так как фосфор необходим для микроорганизмов. Определение фосфатов в сточных водах позволяет корректировать содержание фосфора и при необходимости дополнительно подавать необходимое количество его соединений на сооружения биологической очистки.

Контроль работы очистных сооружений и качества очищенных вод наряду с определением основных показателей, общих для всех видов стоков, предусматривает и определение загрязняющих веществ, специфических для каждого отдельного производства:

18. содержание железа

19. содержание хрома

20. содержание фенилов

21. содержание цианидов

22. содержание тяжелых металлов

23. содержание цианидов

24. содержание фенолов

25. содержание нефтяных углеводородов

Для успешного контроля их содержания в сточных водах все чаще находят применение современные физико-химические методы анализа, в том числе:

- хроматография, включая газовую, жидкостную и тонкослойную;

- полярография;

- электрохимические методы анализа;

- ионометрия;

- колориметрия;

Информация в лекции "3а - Центральная догма молекулярной биологии" поможет Вам.

- люминесцентный анализ.

Хроматография – метод разделения соединений, основанный на распределении вещества между двумя фазами: неподвижной с большой поверхностью и подвижной, протекающей через неподвижную фазу. Компоненты смеси селективно задерживаются стационарной фазой, причем площади пиков хроматограммы пропорциональны концентрациям соответствующих компонентов. Методом газожидкостной хроматографии в сточных водах определяют органические кислоты с длиной углеродных цепей С₂ — C₅, спирты, альдегиды, сложные эфиры, фенолы и другие органические соединения. Метод тонкослойной хроматографии позволяет определять в сточных водах нефтепродукты, побочные продукты синтеза изопрена, фенолы.

Полярография — это электрохимический метод анализа, в основе которого лежит зависимость между потенциалом поляризуемого рабочего электрода и силой тока, протекающего через раствор. Анализ полярограммы позволяет сделать вывод о том, катионы из числа определяемых и в каких концентрациях присутствуют в растворе. Нижний предел концентраций составляет 6 моль/л. К преимуществам полярографии следует отнести возможность определения ряда ионов, присутствующих в растворе, без их предварительного разделения и возможность осуществления практически неограниченного количества повторных в одной и той же пробе. Метод полярографии успешно используется для определения содержания в сточных водах тяжелых металлов, в том числе свинца, кадмия, ртути, меди, цинка, кобальта, никеля, титана, хрома, марганца. Кроме металлов полярографическим методом в сточных водах определяют ПАВ, ароматические углеводороды, нитраты.

Ионометрия – анализ, основанный на использовании ионселективных электродов, представляющих собой электрохимические полуэлементы, для которых разность потенциалов на границе раздела фаз электродный материал электролит зависит от активности определяемого иона в исследуемой среде. В настоящее время предложено несколько десятков типов ионселективных электродов для обнаружения К⁺, Na⁺, Ca²⁺, Cu²⁺, Cd²⁺, Pb²⁺, CN^-, Br^-, Cl^-, F^-, N0 и др. В анализе вод их используют для определения фтора, нитратов.

Колориметрия – метод анализа, основанный на сравнении качественного и количественного изменения световых потоков при их прохождении через исследуемый и стандартный растворы. Определяемый компонент с помощью химической реакции переводят в окрашенное соединение, после чего измеряют интенсивность окраски полученного раствора.

Систематический анализ состава сточных вод, сбрасываемых промышленными предприятиями и предприятиями коммунального хозяйства, необходим для проверки эффективности работы очистных сооружений, оценки воздействия сбрасываемых сточных вод на водоприемники, разработки мероприятий по совершенствованию работы очистных сооружений и для осуществления дополнительных мер по охране водных объектов. Контроль за работой очистных сооружений и сбросом сточных вод имеет целью прекращение или предупреждение загрязнения водоемов и водотоков неочищенными и недостаточно очищенными сточными водами.