Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Экологическая экспертиза. Часть 2. Охрана водных ресурсов. Учебное пособие
.pdf
161
необходимы простые экспресс-методы, не требующие сложной аппаратуры, которые могут быть применены также в эксплуатационных и
наладочных организациях. Предшествующее изучение микробиологических и биохимических закономерностей процесса биологической
очистки сточных вод, проведенное в НИИ КВОЗ АКХ им. К.Д. Памфилова, показало, что общая дегидрогеназная активность ила (ДАИ),
характеризующая его биохимическую активность, изменяется пропорционально общей численности бактерий ила, которая, в свою очередь,
пропорциональна общему количеству потребленных этими бактериями загрязняющих веществ. Снижение ДАИ в процессе очистки прямо
свидетельствует об уменьшении очищающей способности ила, что
может быть следствием значительного снижения в среде концентраций
загрязняющих веществ или наличии токсичных веществ. Исходя из
этого был сделан вывод о принципиальной возможности оценки токсичности компонентов производственных сточных вод по снижению
ДАИ.
Наибольшее распространение для измерения ДАИ в настоящее
время получила методика, основанная на восстановлении бесцветных
солей тетразолия в красный формазан, по образованию которого судят
об интенсивности процессов дегидрирования. Указанная методика
была положена в основу разработанного ранее способа технологического контроля за работой аэротенков и использована при разработке
его нижеприведенной модификации для оценки токсичности компонентов производственных сточных вод. На основании апробации разработанной методики на большом количестве неорганических и органических веществ было установлено, что получаемые результаты по
оценке степени их токсичности в основном совпадают с данными литературы, полученными на тех же веществах, но при использовании
других, значительно более трудоемких методов. Степень действия веществ зависит от их природы и концентрации и уменьшается с повышением концентрации активного ила в аэротенке. Исследованиями на
проточных моделях аэротенков установлено, что нарушение процесса
очистки, выражаемое в повышенном БПК
очищенной сточной воды
5
свыше 15 мг/л, наблюдается при снижении ДАИ под действием токсичного вещества на 20 %. Следовательно, токсичной нужно считать
концентрацию вещества, снижающей ДАИ на 20 %. Методика предназначена для оценки токсичного действия отдельных загрязняющих
веществ производственных сточных вод, а также смесей этих веществ
и в целом производственных сточных вод на работу аэротенков очистных сооружений населенных пунктов. В качестве критерия токсичности используется степень снижения по сравнению с контролем дегид-
162
рогеназной активности ила из этих аэротенков.
Принцип метода. Принцип определения ДАИ заключается в измерении количества красного формазана, образующего в результате восстановления бесцветной окисленной формы трифенилтатразолия хлористого (ТТХ), являющегося акцептором водорода, переносимого от
окисляемых субстратов ферментами – дегидрогеназами. Количество
образованного формазана пропорционально активности дегидрогеназ
и обратно пропорционально величине токсичности.
Реактивы. 0,5 %-ный водный раствор 2-, 3-, 5-трифенилтетразолия
хлористого; этиловый спирт 95 %-ный; 2N КОН или NaOH; HCl –
0,1 N; NaOH – 0,l N; формазан или гидросульфит для получения формазана из ТТХ; 0,4 %-ный раствор глюкозы (свежеприготовленный).
Аппаратура. Центрифуга с частотой вращения 5000 об/мин. Цен-
трифужные пробирки со стеклянными пробками; при отсутствии специальных пробирок можно использовать обычные центрифужные
пробирки, закрытые резиновыми пробками с прокладкой из полиэтиленовой пленки; ФЭК, биологический термостат.
Отбор и подготовка проб активного ила. Активный ил отбирается
из аэротенков (регенераторов) действующих очистных сооружений
населенного пункта перед его контактом с поступающей сточной водой. Температуру отобранной пробы ила доводят до комнатной (20 °С)
нагреванием на водяной бане, температура воды в которой не должна
превышать 40 °С. Все определения следует проводить при одном и том
же значении рН пробы активного ила, характерного для данных очистных сооружений. Выравнивание рН пробы ила осуществляется добавлением по каплям кислоты или щелочи.
Ход определения. Тщательно перемешанная, нагретая до 20 °С про-
ба активного ила (15–20 мг сухого вещества) по 10 мл помещается в
четыре центрифужные пробирки. При более высокой концентрации ил
разбавляется иловой водой. Первая пробирка (только с илом) служит
холостой пробой. Во второй пробирке (контроль № 1) к активному илу
добавляется 1 мл 0,5 %-ного раствора ТТХ (из расчета 500 мг/л исходного активного ила). Третья (контроль № 2) и четвертая (опытная проба) пробирки центрифугируются 2 мин при 3500–4000 об/мин, из них
сливается надосадочная жидкость и вместо нее в каждую пробирку
добавляется 0,5 мл 0,4 %-ного раствора глюкозы из расчета 200 мг/л
исходного ила и указанное выше количество ТТХ. Затем в четвертую
пробирку добавляется исследуемое вещество в заданной концентрации. Общий объем жидкости в пробирках должен подбираться таким
образом, чтобы не оставалось воздушного пространства. В случае необходимости может быть добавлена дистиллированная вода. Содер-
163
b
îáù
óä
ÄÀÈ
ÄÀÈ
жимое всех пробирок перемешивается стеклянной палочкой, пробирки
закрываются и ставятся в термостат при 37 °С на 55 мин. Далее пробирки центрифугируются при 3500–4000 об/мин, надосадочная жидкость сливается и к осадку добавляется 10 мл этанола. Содержимое
пробирок тщательно перемешивается, а затем периодически встряхивается до полного обесцвечивания хлопьев ила, которое в зависимости
от его качества происходит за 15–30 мин. После обесцвечивания ила
пробирки центрифугируют еще 3 мин при 3500–4000 об/мин, окрашенный спиртовой раствор из каждой пробирки сливается, перемешивается и колориметрируется на ФЭКе с синим светофильтром (490 нм)
в кювете с толщиной слоя 0,5 см. Количество образованного в каждой
пробирке формазана за вычетом холостой пробы подсчитывается по
калибровочной прямой.
Построение калибровочной прямой. Готовят основной раствор
формазана: растворяют в спирте 25 мг формазана, и объем раствора
доводят до 250 мл в мерной колбе; 1 мл такого раствора содержит
0,1 мг формазана.
Калибровочная прямая: в мерные колбы емкостью 50 мл вносят по
25; 20; 15; 10; 5; 2; 1 мл основного раствора, что соответствует концентрации 50; 40; 30; 20; 10; 5; 2 мг формазана в 1 л спирта. Объемы растворов доводят до метки спиртом, перемешивают.
Измеряя оптическую плотность растворов на ФЭКе, строят калибровочную прямую зависимости оптической плотности от концентрации формазана (мг/л).
Расчет. Общая дегидрогеназная активность рассчитывается по
формуле
ДАИ
= С Р,
общ
где С – концентрация формазана, найденная по калибровочной прямой, мг/л; Р – разведение (принимается Р = 1).
Удельная дегидрогеназная активность (ДАИ) выражается в мг восстановленного формазана на 1 г сухого вещества или беззольного вещества b, мг/гила:
По разнице между ДАИ контроля № 2 и контроля № 1 устанавливается жизнеспособность ила. Если ДАИ контроля № 2 равно или
меньше ДАИ контроля № 1, то способность ила к окислению загрязнений нарушена.
Степень токсичности исследуемого вещества устанавливается по
отношению разности между ДАИ контроля № 2 и опытной пробы к
ДАИ контроля № 2 и выражается в процентах:
164
%100
ДАИ
ДАИДАИ
контр№2
контр№2контр№1
i
Если ДАИ
опыт
> ДАИ
, то исследуемое вещество не токсично и
контр№2
подвергается биологическому окислению. Метод обеспечивает хорошую сходимость результатов. Достаточно проводить два параллельных определения ДАИ в каждой пробирке.
Два варианта получения формазана.
1. Навеску массой 0,5 г ТТХ и 2 г глюкозы растворить в 500 мл
дистиллированной воды, добавить 5 мл 2N щелочи КОН или NaOH,
нагреть на водяной бане при температуре 37–40 °С 10–15 мин. Затем
охладить, отфильтровать красный осадок формазана, несколько раз
промыть холодной дистиллированной водой, перемешивая, просушить
2 сут на воздухе и 1 сут при 30 °С в сушильном шкафу.
2. Избыток (15 г) гидросульфита NaHSО
растворяют на холоде в
3
20–30 мл дистиллированной воды, а 1 г ТТХ растворяют в 10 мл. Оба
раствора соединяют и полученный осадок формазана отфильтровывают и промывают 5 раз холодной дистиллированной водой. Высушивают полученный осадок формазана вышеупомянутым способом.
Оценка токсичности производственных сточных вод. Определение проводится по методике, приведенной выше. В четвертую пробирку на фоне добавленной глюкозы вместо токсичных веществ добавляется производственная сточная вода, а в последующие пробирки – та
же сточная вода, разбавленная в разных соотношениях сточной водой,
поступающей на очистные сооружения населенного пункта. При токсичном влиянии производственных сточных вод на активный ил в
опытных пробирках наблюдается уменьшение ДАИ по сравнению с
контролем. В разведении, при котором ДАИ в опытной пробирке превышает ДАИ в контроле, токсичное действие производственных сточных вод снимается.
Примечания: 1. При работе с окрашенными сточными водами вместо холостой
пробы необходимо ставить холостую пробу на цветность: пробы активного ила по 10 мл
помещаются в пробирки, центрифугируются, надосадочная жидкость сливается и к илу
добавляется по 10 мл производственной сточной воды с разведением городской сточной
водой и без разведения. После инкубации холостая проба обрабатывается так же, как и
опытная. Количество образованного формазана в опытной пробе подсчитывается за
вычетом холостой пробы на цветность.
2. В отдельных случаях в производственных сточных водах могут присутствовать
вещества, восстанавливающие ТТХ в формазан. Поэтому перед началом определения
следует проверить исследуемую сточную воду на наличие восстановителей: к 10 мл
сточной воды добавить 1 мл 0,5 %-ного раствора ТТХ и перемешать энергичным встряхиванием. Мгновенное покраснение пробы свидетельствует о невозможности применения приведенной методики.
165
Вопросы для закрепления материала к главе 5
1. Что подразумевается под охраной вод?
2. Что является лучшим способом охраны вод?
3. Какие мероприятия проводят для сохранения качества поверхно-
стных вод?
4. Что подразумевается под регулированием качества вод?
5. Для каких целей используется высшая водная растительность в
водных объектах?
6. Какую функцию выполняют водоохранные зоны?
7. В каких пределах устанавливаются водоохранные зоны?
8. Какие действия запрещаются в пределах водоохранных зон?
9. Что подразумевается под охраной подземных вод?
10. На какие виды подразделяются водоохранные мероприятия по
защите подземных вод?
11. Что подразумевается под истощением подземных вод?
12. По каким направлениям проводится охрана эксплуатационных
запасов подземных вод?
13. В каких случаях можно применять прямоточную систему водо-
снабжения?
14. Каковы преимущества оборотного водоснабжения по сравне-
нию с прямоточными?
15. Перечислите безвозвратные потери воды при оборотном водо-
снабжении.
16. Какими показателями оценивается уровень состояния и эффек-
тивности использования воды на предприятии?
17. Какое использование водных объектов относится к общему во-
допользованию?
18. Что относится к специальному водопользованию?
19. Какие виды работ не относятся к водопользованию?
20. На какие виды подразделяются водопользование по целевому
назначению?
21. Что представляет собой водохозяйственный комплекс?
22. Для чего составляются водохозяйственные балансы?
23. Что лежит в основе рационального использования водных ре-
сурсов?
24. Какие факторы характеризуют степень рационального исполь-
зования водных объектов?
25. Перечислите основные мероприятия рационального водополь-
зования.
26. Каков генезис сточных вод различных классов?
27. На какие виды подразделяются сточные воды промпредприя-
166
тий?
28. Чем определяется характер загрязнения производственных
сточных вод?
29. На какие группы подразделяются сточные воды по концентра-
ции?
30. Приведите основные ограничения на прием промышленных
сточных вод в водопроводную сеть.
31. Какими показателями характеризуются поверхностные стоки
промышленных предприятий?
32. В чем заключается механизм отрицательного воздействия сточ-
ных вод?
33. Перечислите известные вам методы очистки сточных вод.
34. В чем сущность механической очистки сточных вод?
35. Что лежит в основе химической очистки сточных вод?
36. Перечислите основные технические и технологические приемы
физико-химической очистки сточных вод.
37. В чем заключается биологическая очистка сточных вод?
38. Какие процессы лежат в основе биологической очистки сточных вод?
39. Как можно удалить из воды биогенные элементы и зачем это
нужно?
40. Какие методы обработки осадков водоочистки вам известны?
41. В чем заключаются промышленные и мелиоративные мероприятия по охране водных ресурсов?
42. Чем вызвана необходимость экологической экспертизы в области охраны водных объектов?
43. Приведите примеры технологических, санитарно-технических и
вспомогательных мероприятий по уменьшению загрязнений поверхностных водных объектов производственными сточными водами.
44. Как осуществляется выбор места расположения пунктов наблюдения за состоянием водных объектов.
45. Как зависят количество створов от характеристики водного
объекта?
46. Что подразумевается под вертикалью створа?
47. Что называется горизонтом створа?
48. В чем заключаются научные основы организации деятельности
по управлению воздействием на окружающую среду?
49. Как осуществляется оценка токсичности производственных
сточных вод?
50. Как рассматривается общая дегидрогеназная активность ила?
167
Библиографический список
1. Конституция Российской Федерации.
2. Об охране окружающей среды: закон РФ от 10 января 2002 г.
№ 7-ФЗ.
3. Водный кодекс Российской Федерации: закон РФ от 16 ноября
1995 № 167-ФЗ.
4. Оценка воздействия на окружающую среду и экологическая
экспертиза. / под ред. Н.Д. Сорокина – СПб.: Лейла, 2006. – 284 с.
5. Захарова, Г.Ш. Экологическая экспертиза / Г.Ш. Захарова,
В.М. Николавем. – Ульяновск: Изд-во УлГУ, 1999. – 134 с.
6. Грищенко, А.В. Экологическая экспертиза: конспект лекций /
А.В. Грищенко, Г.А. Вальтер. – Харьков: Изд-во ХГУТУ, 2000. – 174 с.
7. Эколого-экономические проблемы России и ее регионов: учеб.
пособие. – М.: Московский лицей, 2003. – 303 с.
8. Охрана окружающей среды в строительстве: учеб. пособие / под
ред. В.П. Журавлева. – М.: АСВ, 1995. – 328 с.
9. Свергузова, С.В. Экологическая экспертиза. Ч.2. Охрана водных
ресурсов: учеб. пособие. / С.В. Свергузова, Л.А. Порожнюк. – Белгород: Из-во БелГТАСМ, 1999. – 73 с.
10. Экологические проблемы промышленных регионов: материа-
лы седьмой всероссийской научно-практической конференции. – Екатеринбург: АМБ, 2006. – 329 с.
11. Государственный доклад о состоянии и использовании водных
ресурсов на территории Белгородской области в 2007 г. – Белгород:
Изд-во ДБВУ, 2008. – 241 с.
12. Окружающая среда и природные ресурсы Белгородской об-
ласти в 2007 году – Белгород: ГУПР, 2007. – 89 с.
13. Областной доклад "О санитарно-эпидемиологической обста-
новке в Белгородской области в 2006 году" – Белгород: Изд-во ЦГСЭ,
2007. – 192 с.
14. Путилов, А.В. Охрана окружающей среды / А.В. Путилов,
А.А. Копреев, Н.В. Петрухин. – М.: Химия, 1991. – 223 с.
15. СанПиН 4630-88. Охрана поверхностных вод от загрязнения /
Мин-во здравоохранения СССР. − М., 1998. − 66 с.
16. Правила охраны поверхностных вод (типовые положения). – М.,
2000. – 34 с.
17. Правила приема производственных сточных вод в системы ка-
нализации населенных пунктов. − 4-е изд. − М., 1988. – 48 с.
18. Методика расчета предельно допустимых сбросов (ПДС) веществ в водные объекты со сточными водами. − Харьков, 1990. −
113 с.
168
19. СНиП 2.04.03-85. Канализация. Наружные сети и сооружения −
М., 1986.− 72 с.
20. Черкинский, С.Н. Санитарные условия спуска сточных вод в во-
доемы / С.Н. Черкинский. − М.: Стройиздат, 1977. – 222 с.
21. Методические указания по разработке нормативов предельнодопустимых сбросов вредных веществ в поверхностные водные объекты (уточненная редакция). – М.: МПР России, 1999 – 14 с.
22. СанПиН 2.1.5.980-00 Гигиенические требования к охране поверхностных вод. – М.: Федеральный центр Госсанэпиднадзора Минздрава России,2000. – 24с.
23. ГН 2.1.5.1315-03 Предельно допустимые концентрации (ПДК)
химических веществ в воде водных объектов хозяйственно-питьевого
и культурно-бытового водопользования: гигиенические нормативы –
М.: Минздрав России, 2003.
24. ГН 2.1.5.1316-03 Ориентировочно допустимые уровни (ОДУ)
химических веществ в воде водных объектов хозяйственно-питьевого
и культурно-бытового водопользования: гигиенические нормативы –
М.: Минздрав России, 2003.
25. Перечень рыбохозяйственных нормативов: предельно допустимых концентраций (ПДК) и ориентировочно безопасных уровней воздействия (ОБУВ) вредных веществ для воды водных объектов, имеющих рыбохозяйственное значение. – М.: ВНИРО, 1999. – 304 с.
26. СП 2.6.1.758-99 Нормы радиационной безопасности (НРБ-99). –
М.: Минздрав России, 1999.
27. Лапшев, Н.Н. Расчеты выпусков сточных вод. / Н.Н. Лапшев. –
М.: Стройиздат, 1977. – 87 с.
28. Рекомендации по размещению и проектированию рассеивающих выпусков сточных вод. – М.: Стройиздат, 1981. – 224 с.
29. Канализация населенных мест и промышленных предприятий:
справочник проектировщика / под ред. В.Н. Самохина. – М.: Стройиздат, 1981. – 639 с.
30. Родзиллер, И.Д. Прогноз качества воды водоемов – приемников
сточных вод / И.Д. Родзиллер. – М.: Стройиздат, 1984. – 263 с.
31. Жуков, А.И. Методы очистки производственных сточных вод:
справочное пособие. / А.И. Жуков, И.Л. Монгайт, И.Д. Родзиллер. –
М.: Стройиздат, 1977. – 204с.
32. Методические основы оценки и регламентирования антропогенного влияния вод. / под ред. А.В. Караушева. – Л.: Гидрометеоиздат, 1987. –286 с.
169
33. Регламент по расчету предельно допустимых сбросов веществ в
поверхностные водные объекты со сточными водами. СТО Газпром 8-
2005
34. Яковлев, С.В. Очистка производственных сточных вод: учеб-
ник./ С.В. Яковлев, Я.А. Карелин, Ю.М. Ласков и др. – М.: Стройиздат,
1979. – 320 с.
35. Яковлев, С.В. Водоотведение и очистка сточных вод: учебник. /
С.В. Яковлев, Ю.В. Воронов. – М.: АСВ, 2004. – 702 с.
170
Учебное издание
Свергузова Светлана Васильевна
Тарасова Галина Ивановна
Порожнюк Людмила Алексеевна
Гусарова Светлана Евгеньевна
Экологическая экспертиза
Часть 2. Охрана водных ресурсов
Учебное пособие
Редактор
Подписано в печать Формат 60×84/16. Усл. печ. л. Уч-изд. л. 18,8.
Заказ Цена Тираж 500 экз.
Отпечатано в Белгородском государственном технологическом университете
им. В.Г. Шухова
308012, г. Белгород, ул. Костюкова, 46.
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]