Показатели загрязнения сточных вод

Для определения состава сточных вод и их свойств проводят санитарнохимический анализ, включающий как стандартные химические тесты, так и ряд физических, физико-химических и санитарно-биологических определений. Кроме этого, в число обязательных тестов полного санитарно-химического анализа на городских очистных станциях может включаться определение специфических примесей, поступающих в городские сточные воды от промышленных предприятий. Полный санитарно-химический анализ необходим для определения следующих показателей.

Концентрация ионов водорода, выражаемая величиной pH. Данный показатель является определяющим для скорости протекания биохимических процессов. Определено, что сточные воды, поступающие на сооружения биологической очистки, должны иметь величину pH в пределах 6,5—.

8,5. Производственные сточные воды должны быть нейтрализованы перед сбросом их в городскую канализационную сеть, чтобы предотвратить ее разрушение. Обычно городские сточные воды имеют слабощелочную реакцию (pH 7,2−7,8).

Температура сточных вод — важнейший технологический показатель, который приводит к изменению многих физических характеристик, например такой, как плотность сточных вод. Ее увеличение требует больших энергетических затрат для транспортирования сточных вод по трубопроводам системы канализации, так как возрастает гидравлическое сопротивление движению сточных вод, сила сопротивления оседанию взвешенных частиц и пр. Значение температуры сточных вод имеет решающее значение для эффективного протекания биологических процессов очистки, поскольку скорость протекания биохимических реакций и растворимость кислорода в воде являются функцией температуры.

Прозрачность — характеристика общей загрязненности сточных вод нерастворенными и коллоидными примесями, при этом вид загрязнений не идентифицируется. Обычно прозрачность городских сточных вод составляет 1—3 см, а после очистки увеличивается до 15—30 см.

Окраска является органолептическим показателем сточных вод. Фекально-хозяйственные сточные воды обычно имеют слабую окраску с желтовато-буроватым и серым оттенками. Наличие интенсивной окраски различных оттенков свидетельствует о присутствии производственных сточных вод. Интенсивность окраски для окрашенных сточных вод определяют, но разведению их до бесцветного состояния, например 1: 500, 1: 200 и т. д.

Запах также является органолептическим показателем, определяющим свойство воды вызывать у человека и животных специфическое раздражение слизистой оболочки носовых ходов. Он характеризуется интенсивностью, которую измеряют в баллах (табл. 5.12). Запах вызывают летучие пахнущие вещества, поступающие в воду в результате процессов жизнедеятельности водных организмов, биохимического разложения органических веществ, химического взаимодействия содержащихся в воде компонентов, а также с промышленными, сельскохозяйственными и хозяйственно-бытовыми сточными водами. На запах воды оказывают влияние состав содержащихся в ней веществ, температура, значения pH, степень загрязненности водного объекта, биологическая обстановка, гидрологические условия и т. д.

Данный показатель определяют в виде качественного критерия при температуре пробы 20 °C и идентифицируют как фекальный, керосиновый, фенольный, гнилостный и т. п.

Таблица 5.12

Характеристика запаха воды.

Сухой остаток — характеристика общей загрязненности сточных вод органическими и минеральными примесями в различных агрегатных состояниях, мг/л. Данный показатель определяют путем выпаривания и дальнейшего высушивания при температуре пробы сточной воды, равной 105 °C. Затем проводят прокаливание при температуре 600 °C для определения зольности сухого остатка. Эти два показателя дают представление о соотношении минеральной и органической частей загрязнений в сухом остатке.

Плотный осадок — характеристика суммарного количества органических и минеральных веществ в отфильтрованной пробе сточных вод, мг/л. Определение данного показателя проводится при тех же условиях, что и для сухого остатка. Прокаливание плотного остатка при температуре 6()0°С позволяет ориентировочно определить соотношение между органической и минеральной составляющими загрязнений сточных вод. Сравнение прокаленного сухого и плотного остатков городских сточных вод показало, что большая часть органических загрязнений находится в нерастворенном состоянии, а минеральные примеси в большинстве случаев — в растворенном состоянии.

Взвешенные вещества — характеристика количества примесей, задерживаемых на бумажном фильтре при фильтровании пробы сточных вод. Данный показатель позволяет оценить количество осадков, образующихся в процессе очистки сточных вод, и используется в качестве расчетного параметра при проектировании первичных отстойников и как один из основных нормативов при расчете необходимой степени очистки сточных вод. Концентрация взвешенных веществ в городских сточных водах обычно находится в пределах 100—150 мг/л.

Оседающие вещества — часть взвешенных веществ, оседающих на дно отстойного цилиндра определенного диаметра за два часа отстаивания в покое. Данный показатель является характеристикой способности взвешенных частиц к оседанию и позволяет оценить максимальную эффективность процесса отстаивания и объем осадка, который может быть получен в условиях покоя. От общей концентрации взвешенных веществ в городских сточных водах оседающие вещества составляют в среднем 50—70%.

Окисляемость — величина, характеризующая содержание в воде органических и минеральных веществ, окисляемых одним из сильных химических окислителей при определенных условиях (другими словами — характеристика общего содержания в воде восстановителей органической и неорганической природы). Поскольку в городских сточных водах большую часть восстановителей составляют органические вещества, то принято, что величина окисляемости полностью относится к органическим примесям. В зависимости от природы используемого окислителя различают химическую окисляемость, когда при определении используется химический окислитель, и биохимическую, когда роль окислительного агента выполняют аэробные бактерии (биохимическая потребность в кислороде — ВПК). В зависимости от рода окислителя химическая окисляемость может быть перманганатной (окислитель КМп0₄), бихроматной (окислитель К₂Сг₂0₇) и иодатной (окислитель KJ0₃). В свою очередь, бихроматную и иодатную окисляемость принято называть химической потребностью в кислороде — ХПК.

В водоемах и водотоках, подверженных сильному воздействию хозяйственной деятельности человека, изменение окисляемости выступает как характеристика, отражающая режим поступления сточных вод. Для природных малозагрязненных вод рекомендовано определять перман-ганатную окисляемость; в более загрязненных водах определяют, как правило, бихроматную ХПК. В программах мониторинга ХПК используют в качестве меры содержания в пробе органического вещества, которое подвержено окислению сильным химическим окислителем. ХПК применяют для характеристики состояния водотоков и водоемов, поступления бытовых и промышленных сточных вод (в том числе и степени их очистки), а также поверхностного стока.

Биохимическая потребность в кислороде (БПК). Степень загрязненности как сточных вод, так и вод водоемов органическими веществами, содержащимися в растворенном виде и в виде неоседающих взвешенных и коллоидных частиц, может быть определена по содержанию кислорода, потребляемого на биохимическое окисление этих веществ в процессе жизнедеятельности аэробных бактерий. Эту величину называют био химической потребностью в кислороде и численно выражают через концентрацию кислорода в мг/л или г/м³. В некоторых случаях приходится исчислять суммарную биохимическую потребность в кислороде для всей массы органических загрязнений, сбрасываемых в водоем со сточными водами. БПК определяют в зависимости от назначения анализа как в предварительно отстоенной, так и в неотстоенной сточной воде при температуре 20 °C. Таким образом, БПК показывает концентрацию кислорода, требуемого на окисление коллоидных и растворенных загрязнений, а также той части нерастворимых веществ, которые не были задержаны в отстойниках.

Биохимическая потребность в кислороде определяется за 20 сут и обозначается БПК₂₀. Для многих видов сточных вод БПК₂о равна полному биохимическому потреблению кислорода (БПК_п), под которым понимается количество кислорода, требуемое для окисления органических примесей до начала процессов нитрификации. Биохимическое потребление кислорода также часто определяют за пять дней — так называемая пятисуточная проба БПК₅, определение которой рекомендуется как стандартное при эксплуатации и оценке эффективности очистных сооружений.

Азот. В составе сточных вод он находится в виде органических и неорганических соединений. Основными составляющими азотистых соединений в городских сточных водах являются вещества белковой природы — фекалии, пищевые отходы. Аммонийный азот в большом количестве образуется при гидролизе мочевины — продукте жизнедеятельности человека. В городских сточных водах до их очистки азот в окисленных формах (нитраты и нитриты), как правило, отсутствует. Они появляются в сточных водах после биологической очистки.

Фосфор. Его наличие в сточных водах определяется физиологическими выделениями людей, отходами хозяйственной деятельности человека, а также некоторыми видами производственных сточных вод. Концентрация фосфора наряду с азотом имеет определяющее значение для биологической очистки сточных вод, поскольку при отсутствии азота и фосфора процесс биологической очистки невозможен.

Сульфаты и хлориды относятся к показателям, концентрация которых влияет на общее солесодержание.

Тяжелые металлы и другие токсичные элементы. Их источником являются производственные сточные воды предприятий электронной, приборостроительной и ряда других отраслей промышленности. В сточных водах тяжелые металлы присутствуют в виде ионов и комплексов с органическими и неорганическими веществами.

Синтетические поверхностно-активные вещества {СПАВ) присутствуют в сточных водах в виде органических соединений, состоящих из гидрофобной и гидрофильной частей, определяющих растворение этих веществ в маслах и воде.

Нефтепродукты — это различные вещества, концентрация которых строго нормируется. Обычно городские очистные сооружения обеспечивают степень очистки не выше 85%, поэтому содержание нефтепродуктов в сточных водах, поступающих на станции очистки, также ограничивается.

Микробное число — характеристика общей обсемененности сточных вод микроорганизмами и степени (косвенной) загрязненности сточных вод органическими веществами — источниками питания аэробных сапрофитов.

В городских сточных водах для данного показателя характерны значения в пределах 10⁶— 10⁸.