Диссертация (1091617), страница 3

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 3)

Полученный результатхарактеризуетсуммарноесодержаниебиохимическиокисляющихсяорганических примесей в воде, БПК характеризует способность воды ксамоочищению.Биохимическоеокислениеразличныхорганическихвеществпроисходит с разной скоростью, зависит от природы вещества и отприсутствияименнотоймикрофлоры,котораяадаптироваласьквеществам, которые находятся в исследуемой воде. Различают полноебиохимическое потребление кислорода (БПКполн.) и биохимическоепотребление за определённый период времени (обычно берут период 5суток – БПК5). Полным биохимическим потреблением кислорода (БПКполн.)считается количество кислорода, требуемое для окисления органическихпримесей до начала процессов нитрификации [5].

Полная биологическаяпотребностьвкислородеБПКполн.длявнутреннихводоемоврыбохозяйственного назначения (I и II категории) при 20оС не должнапревышать 3 мг/дм3 [6].В лабораторных условиях наряду с БПКполн. определяется БПК5 биохимическая потребность в кислороде за 5 суток. Для водоемов,загрязненныхпреимущественнохозяйственно-бытовымисточнымиводами, БПК5 составляет обычно около 70% БПКполн. В поверхностныхводах величины БПК5 изменяются обычно в пределах 0,5 – 4 мг/дм3 иподвержены сезонным и суточным колебаниям [6].представленыВ таблице 1Величины БПК5 в водоемах с различной степеньюзагрязненности.13Таблица 1.Величины БПК5 в водоемах с различной степеньюзагрязненностиСтепень загрязнения (классы водоемов)БПК5, мг/лОчень чистые0,5 – 1,0Чистые1,1 – 1,9Умеренно загрязненные2,0 – 2,9Загрязненные3,0 – 3,9Грязные4,0 – 10,0Очень грязные> 10,0ВзависимостиоткатегорииводоемавеличинаБПК5регламентируется следующим образом: не более 3 мг/дм3 для водоемовхозяйственно-питьевого водопользования и не более 6 мг/дм3 для водоемовхозяйственно-бытового и культурного водопользования.

Для морей (I и IIкатегориирыбохозяйственноговодопользования)пятисуточнаяпотребность в кислороде (БПК5) при 20оС не должна превышать 2 мг/дм3[6].ИндексБПК5 восновномиспользуется:1)какнорматив,разрешающий сброс сточных вод или определяющий необходимость ихдоочистки до требуемых показателей; 2) на водоочистных сооружениях,соотношение между БПК5 и ХПК (химическое потребление кислорода)показывает долю биоразлагаемых полютантов сточных вод; 3) дляопределения показателя ХПК/БПК5на станциях водоочисткидляконкретных территорий.1.1.2. Методы определения БПК5Оценка индекса БПК5 является одним из наиболее распространенныхтестов в области мониторинга воды, однако дисперсия результатов анализав сертифицированных лабораториях достигает 20% (внутрилабораторный14контроль), и это значение увеличивается при сравнении данных,полученных в разных лабораториях (межлабораторный контроль), чтосвязанно с тем, что популяции используемых микробных сообществнестабильны [1]. Определение БПК5 производится несколькими методами,которые различаются, в основном, способом измерения количествапотребленного кислорода (таблица 2).Таблица 2.

Методы опредления БПКНазваниеметодаСтандартныйметодМаркербиодеградации/ПреобразовательРастворенныйкислород/Йодометрический дозаторЭлектрохимическийдатчикВремяанализаПреимущества5 сутокНедостаткиИстинное значение БПК5Много отчетов о полевыхиспытанияхПромышленныйобразецМодифицированныйстандартныйметодРастворенный5 сутоккислород/ОптическийдатчикИстинное значение БПК5БесконтактныедатчикиМного отчетов ополевыхиспытанияхПромышленныйобразецФотометриче-Растворенный5 сутоккислород/Истинное значение БПК515Длительное времяанализаУзкий диапазонизмерения (БПК:0-6 мг/ла)Ручноедозирование/ОбслуживаниедатчиковРазличиерезультатовизмерения(инокулят)Требуетсябольшая рабочаяплощадьДлительное времяанализаУзкий диапазонизмерения (БПК:0-6 мг/ла)Ручноедозирование/ОбслуживаниедатчиковРазличиерезультатовизмерения(инокулят)Требуетсябольшая рабочаяплощадьДлительное времяанализаНазваниеметодаскийметодМаркербио- Времядеградации/ аналиПреобразозавательСпектрофотометрПреимуществаМанометрическийметодДавлениеМанометр/ 5 сутокНедостаткиГотовыйк эксплуатации наборДостаточнонебольшая рабочая площадьМного отчетов ополевыхиспытанияхпромышленныйобразецШирокий диапазонизмерений БПК (0700 мг/л)Много отчетов ополевыхиспытанияхПромышленныйобразецБиосенсор наосновебиолюминисцентныхбактерийБиолюмини72 минсцентнаяактивность/ЛюминометрМалоевремя анализаШирокий диапазонизмерений БПК (0200 мг/л)ПростойвупотребленииДостаточнанебольшая рабочаяплощадь16Узкий диапазонизмерения (БПК:0-6 мг/ла)Ручноедозирование/ОбслуживаниедатчиковРазличиерезультатовизмерения(инокулят)Длительное времяанализаКосвенноеизмерениеЭквивалент БПКРазличиерезультатовизмерения(инокулят)Требуетсябольшая рабочаяплощадьОдинлюминисцентныйштамм=ограниченноеколичествобиоразлагаемыхвеществКосвенноеизмерениеСмоделированноезначение БПКБиолюминисцентнаянестабильностьМало отчетов ополевыхиспытанияхНетпромышленногообразцаНазваниеметодаБиотопливныйэлементМаркербиодеградации/ПреобразовательЭлектродныйпотенциал/АмперметрВремяанализаПреимуществаНедостатки315минРедоксмедиаторБиосенсорсиммобилизованнымиклеткамиРедокс15 минмедиатор/Амперметор,люминометр,флуориметрилиспектрофотометрРастворенный10 мин кислород/ЭлектрохимическийилиоптическийдатчикМалоевремяанализаОбширныйдиапазон измеренийБПК (0-200 мг/л;максимум 100 000мг/л)НизкиеэксплуатационныезатратыУстройствопозволяетпроводитьмониторингвреальном времениПромышленныйобразецМалоевремяанализаШирокий диапазонизмерений БПК (0300 мг/л)Промышленныйпростойвупотребленииобразец(флуоресцентныйредокс медиатор),которыйтребуетмалуюрабочуюплощадьПрямое измерениеМалоевремяанализаШирокий диапазонизмерений БПК (0500 мг/л)Устройствопозволяет проводитьмониторингвреальном времени17КосвенноеизмерениеРазличиерезультатовизмерения(инокулят)Смоделированноезначение БПКМало отчетов ополевыхиспытанияхСмоделированноезначение БПККосвенноеизмерениеНизкая точностьэквивалентнойоценки БПК5Мало отчетов ополевыхиспытанияхДиффузия(кислорода,химическихвеществ)вполимернуюматрицуНестабильностьиммобилизованных клетокМало отчетов ополевыхиспытанияхСмоделированноезначение БПКНетпромышленногоНазваниеметодаМаркербио- Времядеградации/ аналиПреобразозавательПреимуществаНедостаткиобразцаБиореак- Растворенный20 мин торкислород/ЭлектрохимическийилиоптическийдатчикаПрямое измерениеМалоевремяанализаШирокий диапазонизмерений БПК (0500 000 мг/л)Устройствопозволяет проводитьмониторингвреальном времениМного отчетов ополевых испытанияхПромышленныйобразецТребуется большаярабочая площадьСмоделированноезначение БПКРазличиерезультатовизмерения(инокулят)НеобходимостькалибробкиБез разбавления проб1.1.2.1 Стандартный методСтандартный метод определения БПК5 регламентированный ПНДФ[7] состоит из следующих операций: проба, потенциально загрязнённаяорганическими веществами, помещается в специальные склянки (рисунок1); аэрируется и засевается микробной популяцией.

Затем сосудыгерметично закрывают и инкубируют в темной комнате при температуре20 ° С. После инкубационного периода (5-дней) измеряется количествоостаточного растворенного кислорода во всех анализируемых образцах иоценивается БПК. Концентрацию растворенного кислорода определяют всоответствии со стандартами или йодометрически (метод Винклера), или спомощью электрохимического датчика (кислородного электрода Кларка).Коммерчески доступен полуавтоматический вариант стандартногометода (рисунок 1б), где электрохимический датчик вводится в закрытыйсосуд для измерения концентрации растворенного кислорода в режиме18реального времени, что позволяет фиксировать кинетику деградацииорганических веществ.

Кроме этого фирмой «Scalar» (Нидерланды), созданприбор для автоматического определения БПК стандартным методом(рисунок 1в).абвРисунок 1. Оборудование для проведения стандартного методаопределения БПКМодификациейстандартногометодаявляетсяиспользованиеоптического датчика, в основе которого лежит химический индикатор(динамическийгасительфлуоресценции),взаимодействующийскислородом и уменьшающий флуоресцентное излучение флуорофора,пропорциональное растворенному в анализируемом образце кислороду.Главным преимуществом этих датчиков является то, что они по сравнениюсэлектрохимическимианалогамитребуютменьшегоуходаиобслуживания. Кроме того, при их использовании анализируемый образецне подвергается изменениям во время эксперимента, потому чторастворенный кислород не расходуется сенсором и измерению содержаниякислорода не мешает скорость потока или электромагнитные поля.Стандартный метод измеряет потребление растворенного кислородадля оценки величины БПК (таблица 2).

Тем не менее, у данного теста естьнекоторые ограничения: значительное различие результатов анализа (>20%), в основном, из-за используемой микробной популяции; необходимаподходящая рабочая площадь; продолжительность анализа (обычно 519суток) не удовлетворяет промышленным нуждам (экспресс-скринингорганических загрязнителей для мониторинга сточных вод), диапазонизмеренияорганическихзагрязнителейограниченколичествомрастворенного кислорода. Кроме того, этот анализ нецелесообразен длямониторинга процессов на водоочистных сооружениях в режиме реальноговремени. Из-за данных ограничений разрабатываются новые методыоценки БПК, как альтернатива стандартному.1.1.2.2 Фотометрический методДля уменьшения рабочей площади для проведения БПК-тестов,корпорации «Hach Lange» (LCK 555) и «Macherey Nagel» (BOD5Nanocolor) предлагают фотометрическое определение растворенногокислорода до и после 5-ти дневной инкубации анализируемой пробы [1] .

Вразработке фирмы «Hach Lange» используются реагенты, образующиекрасноеокрашивание,концентрацииинтенсивностьрастворенногокислорода.которогопропорциональнаИзмерениерастворенногокислорода в методике от компании «Macherey Nagel» основано на методеВинклера (йодометрический метод). Оба этих метода обеспечиваюткосвенную оценку БПК.1.1.2.3 Манометрический методМанометрический метод основан на уменьшение давления в сосуде спробой, которое вызвано убылью кислорода в процессе биологическогоокисления органических веществ.

Изменение давления фиксируется спомощью манометра и пересчитывается на содержание растворенногокислорода, необходимое для оценки индекса БПК. Коммерческоераспространение получили 6 манометрических датчиков для определенияБПК5: BODTrak (Hach Lange, Германия), Quick Scan BOD Analyzer(Challenge technology, США), OxiTop, OxyDirect (Tintometer, Германия),20BOD EVO Sensor (Velp Scientifica, Италия) и CI-B5 BOD ANALYZER(FanYuan Instrument, Китай) (рисунок 2).Рисунок 2.

Характеристики

Список файлов диссертации