1.2.2. Бактериальное загрязнение сточных вод

Любая вода содержит некоторое количество различных организмов, среди которых находятся и болезнетворные бактерии. Наибольшее количество микроорганизмов содержится в поверхностных водах, а также фекальных стоках и сточных водах животноводческих комплексов. Это объясняется наличием в них большого количества органических веществ. Под действием микроорганизмов происходит минерализация органики, т.е. распад органических соединений до СО₂ и Н₂О.

Все микроорганизмы делятся на аэробные, т.е. развивающиеся только в присутствии кислорода, и анаэробные, развивающиеся в бескислородной среде.

Для оценки бактериального загрязнения воды используют три показателя: коли-титр, коли-индекс и общее микробное число.

Первые два показателя указывают на количество болезнетворных бактерий в воде и измеряются: коли-титр - в л/шт, коли-индекс - в шт/л.

Общее микробное число показывает количество всех видов микроорганизмов, находящихся в воде (шт/л).

1.3. Химическое и биохимическое потребление кислорода

Для определения степени загрязненности сточных вод органическими веществами используются два параметра: химическое (ХПК) и биохимическое потребление кислорода (БПК).

1.3.1. Химическое потребление кислорода

ХПК – количество кислорода (или окислителя в пересчете на кислород) в мг/л, необходимое для полного окисления содержащихся в пробе сточных вод органических веществ, при котором углерод, водород, сера, фосфор и другие элементы (кроме азота), если они присутствуют в органическом веществе, окисляются до CO₂, Н₂О, P₂O₅, SO₃, а азот превращается в аммонийную соль. При этом кислород, входящий в состав окисляемых веществ, участвует в процессе окисления, а водород этих соединений отдаёт по 3 атома на каждый атом азота при образовании аммонийной соли.

Значение ХПК находится в прямой зависимости от содержания взвешенных веществ в воде. Например, по данным лаборатории поверхностного стока ВНИИВО, полученным на 17 водосборных бассейнах Харькова, эта зависимость имеет вид

где В – содержание взвешенных веществ в воде, мг/л.

ХПК взвеси в дождевых водах составляет около 0,4 мг на 1 мг органических веществ; тот же показатель для проб почвы с газонов - в 5-8 раз меньше.

1.3.2. Биохимическое потребление кислорода

БПК называют количество кислорода в мг/л, требуемое для окисления находящихся в 1л воды органических веществ в аэробных условиях в результате происходящих в воде биологических процессов. БПК не включает расхода кислорода на нитрификацию, т.е., другими словами, этот показатель можно считать составной частью ХПК.

По времени определения различают БПК₅, БПК₂₀ и БПК_полн.

Биохимическое окисление различных органических веществ происходит с разной скоростью. По данным профессора В.Т. Каплина, к легко окисляемым - ”биологически мягким” веществам относят формальдегид, глюкозу, мальтозу, низшие алифатические спирты, фенол, фурфурол и др. Константы скорости их окисления составляют 1,4-0,30 суток^-1. Среднее место (k=0,30-0,05 суток^–1) занимают крезолы, нафтолы, ксиленолы, резорцин, пирокатехин, пирогаллол, гваякол, анионактивные ПАВ и др. К медленно разрушающимся - ”биологически жестким” веществам (k=0,029-0,002 суток^–1) следует отнести тимол, гидрохинон, сульфанол НП-1, неионогенные ПАВ и др. Скорость окисления также зависит от того, насколько данная микрофлора адаптировалась к тем веществам, которые находятся в воде. Процесс биохимического окисления может быть относительно коротким (2-3 суток), но может и затянуться на 10-15 суток. Поэтому определение БПК сточных вод производят до тех пор, пока содержание органических веществ в пробе не будет постоянным. Это так называемое БПК_полн. Часто ограничиваются определением БПК за определённое время прохождения процесса (инкубации). Это БПК₅или БПК₂₀, что допустимо для стоков, не содержащих ”биологически жестких” веществ.

Как говорилось выше, величина БПК не учитывает расход кислорода на нитрификацию, т.е. на превращение аммонийных ионов в нитрит ионы, а затем в нитрат ионы. Этот процесс совершается под действием нитрифицирующих микроорганизмов и начинается, когда большая часть органических веществ уже окислена, а остались только наиболее «биологически жесткие» (рис. 1.2).