Микробиология и биотехнология

3.Результаты определения выразить в виде отношения (%) объема, занимаемого илом, к объему взятой для определения иловой смеси. Эту величину найти длякаждого времени отстаивания.

4.Результаты опыта представить в виде кривых, откладывая на оси абсцисс время, в течение которого происходило отстаивание активного илом, а по оси ординат – указанное выше процентное отношение.

Материалы и оборудование: стеклянная колба на 250 мл,

градуированный цилиндр на 100 мл, часы, миллиметровая полоска бумаги.

Занятие 4

Содержание. Определение илового индекса (иловый индекс равен объему в мл, занимаемому 1 г сухого вещества активного ила через 30 мин отстаивания его в цилиндре).

Задание:

1.Отобрать пробу иловой смеси из аэротенка.

2.Тщательно перемешать пробу и залить ее в цилиндр на

100 мл.

3.После 30 мин отстаивания отметить объем в мл, зани-

маемый илом, и определить концентрацию сухого вещества активного ила (г/дм3), как описано в занятии 2.

4.Иловый индекс х рассчитать по формуле

х(мл / г) = объем ила (мл / дм3) / сухое вещество ила (г/дм3).

5.Записать полученные данные в лабораторную тетрадь.

Материалы и оборудование: колба на 250 мл, градуиро-

ванный цилиндр на 100 мл, полоска миллиметровой бумаги, стеклянная воронка, беззольный фильтр, стеклянный бюкс, дистиллированная вода, сушильный шкаф, аналитические весы с разновесом, эксикатор, часы.

61

Тема 10. ОПРЕДЕЛЕНИЕ БИОХИМИЧЕСКОЙ ПОТРЕБНОСТИ В КИСЛОРОДЕ (БПК) СТОЧНЫХ ВОД

Краткие теоретические сведения

БПК выражают в мг кислорода на 1 дм3 жидкости.

При определении биохимической потребности в кислороде производственных сточных вод определяют «полное» биохимическое потребление кислорода: процесс ведут до появления азота нитритов в количестве, не превышающем 0,1 мг/дм3. Потребление кислорода за 5 суток (БПК5) дает очень большие колебания и не характеризует полной потребности жидкости в кислороде.

Математический пересчет величин полной БПК промышленной и сточной жидкости по результатам, полученным для БПК2, БПК3, БПК5, невозможен.

Учитывая, что в промышленных сточных водах содержатся разнообразные токсические вещества, при определении БПК необходимо использовать адаптированную микрофлору. Скорость процесса биохимического окисления органических веществ сточных вод зависит и от количества микробов, которые интенсифицируют процесс очистки.

Метод разбавления

При анализе сточных вод пробу следует разбавлять дистиллированной водой, содержащей биогенные элементы. Степень разбавления должна обеспечить определенное количество растворенного кислорода по истечении инкубационного периода.

Необходимое разбавление ориентировочно рассчитывают по результатам определения ХПК. Условно принимают, что БПК составляет 50 % от ХПК, а так как в воде после инкубации при правильно взятом разбавлении должно остаться примерно 3–4 мг/дм3 кислорода, то величину БПК делят на 4 или 5; полученный результат показывает, во сколько раз необходимо разбавить анализируемую воду.

После всего периода инкубации концентрация кислорода в жидкости и потребление кислорода за весь период инкубации должны быть не мене 3–4 мг/дм3.

62

Для сточных вод, прошедших биоокислитель, разбавление производится исходя из наличия в них нитратов. При концентрации нитратов 5–10 мг/дм3 БПКп будет не выше 15–20 мг/дм3, следовательно, очищенную воду необходимо разбавлять максимально в 5 раз, лучше брать два разбавления – в 2 и 5 раз.

Приготовление разбавляющей воды

Разбавляющая вода готовится на дистиллированной воде, не содержащей меди и свинца, активного хлора, щелочей, кислот и других бактерицидных веществ. Перед применением дистиллированную воду аэрируют и на 1 дм3 дистиллированной воды прибавляют заранее приготовленные растворы сульфата магния, хлорида кальция, хлорида железа и фосфатный буфер.

После прибавления солей воду хорошо перемешивают, но не аэрируют.

Разбавляющая вода при температуре 20 оС должна содержать приблизительно 8,8 мг/дм3 растворенного кислорода.

Непосредственно перед применением разбавляющей воды в нее вводят культуру микроорганизмов, адаптированную к изучаемому составу сточной воды. Разбавляющая вода не должна иметь БПКп выше 0,3 мг О2/дм3.

Подготовка микрофлоры для инокуляции

Для заражения можно использовать микрофлору, содержащуюся в очищенной жидкости после биологических очистных сооружений, активный ил из действующих аэротенков. При отсутствии биохимических очистных сооружений используют речную воду, речной ил, взятый ниже сброса сточных вод (примерно на расстоянии 0,5 км), бытовую сточную воду, микрофлора которой предварительно адаптирована к исследуемой сточной воде.

При наличии микробиологической лаборатории можно использовать сточную жидкость, которой предварительно инокулируют чашки Петри со средой МПА и ставят их в термостат на двое суток при температуре 20–30 оС. Развившиеся колонии через двое суток снимают бактериологической петлей, переносят в

63

стеклянный стаканчик с разводящей водой, тщательно разбивают колонии до образования гомогенной взвеси. Взвесь фильтруют через бумажный фильтр, чтобы освободить от комков, затем немного взвеси переносят в пробирку и разбавляющей водой доводят мутность бактериальной взвеси до 20 единиц, постоянно сравнивая ее с оптическим стандартом мутности.

Приготовленная вышеуказанным способом взвесь используется для заражения в количестве 1 мл на 1 дм3 разводящей воды.

Определение БПК

В мерную колбу на 1–2 дм3 наливают осторожно (посредством сифона) разбавляющую воду до 2 / 3, прибавляют в нее точно отмеренное количество исследуемой воды и микрофлору (опыт), в контрольный вариант исследуемую воду не добавляют. Мерную колбу доливают до метки разбавляющей водой, закрывают пробкой и тщательно перемешивают, перевертывая колбу 15–16 раз. После этого воду наливают с помощью сифона в калиброванные специальные стеклянные колбы с притертыми стеклянными пробками и колпачками доверху. Колбы закрываются пробкой так, чтобы не оставалось пузырька воздуха. В колпачок наливают эту же воду и, перевернув склянку вверх дном, вставляют ее в колпачок, чтобы в колпачок не попадали пузырьки воздуха. Склянки ставят в нормальное положение и помещают в термостат при температуре 20 оС. Каждой пробе испытуемой жидкости должна соответствовать проба с разбавляющей водой.

Количество склянок (опыт, контроль) должно соответствовать суткам инкубации: 2, 5, 10, 15, 20–25. После соответствующей экспозиции склянки вынимают из термостата, определяют в них содержание растворенного кислорода. Нитриты (качественно с реактивом грисса) определяют в воде колпачка, его снимают, перевернув склянку вверх дном. Содержание кислорода и нитриты определяют в склянках (контроль, опыт) тотчас после постановки опыта. При содержании нитритов 0,1 мг/дм3 в пробе, определение БПК ведут с добавлением хлористого аммо-

64

ния. В случае если содержание азота нитритов в склянке превышает 0,1 мг/дм3, определение растворенного кислорода проводят с сульфаминовой кислотой или с азидом натрия.

Йодометрическое определение кислорода по Винклеру

В кислородную склянку прибавляют 2 мл раствора сульфата марганца, погружая пипетку до самого дна кислородной склянки, открывают верхний конец

и медленно вынимают пипетку. Другой пипеткой прибавляют 2 мл раствора гидроксила калия с йодидом калия. Кончик пипетки не опускают в кислородную склянку. Склянку осторожно закрывают пробкой, ополаскивают водой и содержимое хорошо перемешивают. Образовавшемуся осадку дают хорошо отстояться и часть жидкости над осадком осторожно переливают в коническую колбу на 250 мл. Сразу же в кислородную склянку прибавляют 5 мл разбавленной (1:4) серной кислоты и жидкость с осадком тщательно перемешивают до растворения осадка. Затем содержимое из кислородной склянки переливают в колбу на 250 мл, в которую предварительно была перелита надосадочная жидкость. Кислородную склянку споласкивают 2–3 раза небольшим количеством дистиллированной воды, которую сливают в ту же колбу. Через 5 мин йод титруют раствором тиосульфата натрия до светло-желтой окраски. Прибавляют раствор крахмала (1–2 мл) и продолжают титрование до обесцвечивания.

Содержание растворенного кислорода х (мг/дм3) вычисляют по формуле

х = а ·К · N · 8 · 1000 / V1 – V2,

где а – объем раствора тиосульфата натрия, израсходованного на титрование, мл;

К – поправочный коэффициент к нормальности титрованного раствора тиосульфата натрия;

N – нормальность раствора тиосульфата натрия; 8 – эквивалент кислорода;

65

V1 – емкость кислородной склянки;

V2 – общий объем реактивов, прибавленных в кислородную склянку при фиксации кислорода.

Насыщение растворенным кислородом у (%) вычисляют по формуле

у = С1 · 100 / С2,

где С1 – найденная концентрация кислорода, мг/дм3; С2 – равновесная концентрация кислорода, взятая из табл. 1

для температуры воды, измеренной при отборе пробы.

Расчет БПК

БПК разбавляющей воды (мг О2 /дм3) вычисляют по формуле БПКразб.= {(a1/V1 – q) – (a2/V2 – q)}.К · 8 · 0,01 · 100 =

= 80К.{(a1/V1 – q) – (a2/V2 – q)},

где а1, а2 – объем 0,01 н раствора тиосульфата натрия, израсходованного на титрование жидкости при определении в ней содержания кислорода соответственно до и после инкубации, мл; V1, V2 – емкость кислородной склянки до и после инкубации,

мл;

q – объем реактивов (кроме кислоты), прибавленных в кислородную склянку;

К – поправочный коэффициент для приведения концентрации раствора тиосульфата натрия точно 0,01 н;

8 – эквивалент кислорода;

0,01 – нормальность раствора тиосульфата натрия.

БПК анализируемой воды(мг О2/дм3) вычисляют по формуле БПК = [{(a1/V1 – q) – (a2/V2 – q)}.К · 8 · 0,01 · 1000 –

–БПКразб] (1000/C) =

=[80К {(a1/V1 – q) – (a2/V2 – q)} – БПКразб.] (1000/C),

где С – объем сточной воды, взятой для анализа и разбавленной затем в мерной колбе до 1 дм3.

66

Занятие 1

Содержание. Подготовка микрофлоры для определения БПК и определение кислорода в дистиллированной воде по Винклеру.

Задание:

1.Выделить микрофлору из сточных вод путем засева на

МПА.

2.Поставить чашку Петри с «посевом» в термостат на двое суток при температуре 20–30 ºС.

3.Научиться определять растворенный кислород по Винк-

леру.

4.Рассчитать содержание кислорода в исследуемой воде и вывычислить насыщение воды растворенным кислородом (%) с учетом поправки на температуру воды.

5.Записать результаты в лабораторную тетрадь.

Материалы и оборудование: весы с разновесом, порошок

сМПА, чашка Петри, колбы на 250 мл, кислородные склянки, бюретка, пипетки на 1, 2 и 5 мл, термометр, кристаллизатор, раствор сульфата марганца, едкого калия с йодидом калия, разбавленная (1:4) серная кислота, тиосульфат натрия 0,01 н, растворимый крахмал, дистиллированная вода, термостат, исследуемая вода.

Занятие 2

Содержание. Определение БПК5.

Задание:

1.Ознакомиться с методикой.

2.Подготовить микрофлору для инокуляции разводящей воды используямикрофлору, «посеянную» на предыдущем занятии.

3.Приготовить разбавляющую воду для определения БПК.

4.Рассчитать аликвоту исследуемой воды для определения

БПК.

5.Заполнить опытные и кислородные склянки так, как указано в методике для определения БПК.

67

6.Определить кислород в опытных и кислородных склянках (полевые пробы) и содержание нитритов в колпачках.

7.Поставить остальные кислородные склянки на сутки для инкубации в термостат.

Материалы и оборудование: термостат, бюретки, пипетки на 1, 2 и 5 мл, растворы, необходимые для определения растворенного кислорода, кристаллизатор, растворимый крахмал, стеклянная палочка, стеклянный стаканчик, стандарты мутно-

сти, чашка Петри с микрофлорой, реактив Грисса, дистиллированная вода, микрокомпрессор, мерная колба на 1дм3, исследуемая вода.

Занятие 3

Содержание. Продолжение работы по определению БПК5.

Задание:

1.Определить растворенный кислород в кислородных склянках, прошедших инкубацию.

2.Определить в колпачках содержание нитритов с реактивов Грисса.

3.Рассчитать количество растворенного кислорода в исследуемой воде.

4.Рассчитать содержание БПК5 в исследуемой воде.

5.Записать данные в лабораторную тетрадь. Сделать вывод

обиохимической окисляемости органических веществ в исследуемой воде.

Материалы и оборудование: бюретка, пипетка на 1, 2, 5 мл, кристаллизатор, реактивы для определения кислорода, реактив Грисса, дистиллированная вода, заполненные кислородные склянки, прошедшие инкубацию.

68

69

70

Окончание табл. 1

70