СОВРЕМЕННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ ОЧИСТКИ СТОЧНЫХ ВОД

Лекция № 5
СОВРЕМЕННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ ОЧИСТКИ СТОЧНЫХ ВОД
Учебные цели
Место занятия
Изучить методы очистки сточных вод; систему и методы
контроля состава сточных вод; ознакомиться с
организацией контроля сточных вод предприятия.
Лекционная аудитория
Время
90 минут
УЧЕБНЫЕ ВОПРОСЫ И РАСЧЕТ ВРЕМЕНИ
Проверка подготовленности обучаемых к занятию
2 мин
1-й учебный вопрос: Методы механической очистки сточных
вод
2-й учебный вопрос: Методы химической и физикохимической очистки сточных вод
3-й учебный вопрос Современные методы контроля состава
сточных вод
Подведение итогов занятия
15 мин
ИТОГО
90 мин
40 мин
30 мин
3 мин
ЛИТЕРАТУРА
1. Безопасность жизнедеятельности: Учеб. для вузов / Белов С.В., Девисилов В.А.,
Ильницкая А.В. и др.; Под общ. ред. С.В. Белова. — 4-е изд., испр. и доп. — М.: Высш. шк.,
2004.
2. Безопасность жизнедеятельности: Учеб. для вузов / Белов С.В., Ильницкая А.В., Козьяков
А.Ф. и др.; Под общ. ред. С.В. Белова. –– 3-е изд., испр. и доп. –– М.: Высш. шк., 2001.
3. Калыгин В.Г. Промышленная экология: Учеб. для вузов. – М.: Academia, 2004.
4. Инженерная экология: Учебник / Под ред. Проф. В.Т.Медведева. – М.: Гардарики,
2002.
5. Промышленная экология: Учеб. Пособие для вузов / В.М. Гарин, В.Л. Гапонов, Е.Л.
Медиокритский / РГАСХМ, Ростов н/Д. 1999.
6. Радионов А.И. и др. Техника защиты окружающей среды/Радионов А.И., Клушин
В.Н., Торочешников Н.С. Учеб. для вузов. 2-е изд. –М.: Химия, 1989.
МАТЕРИАЛЬНО-ТЕХНИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ
Плакаты — 1. Схема установки сорбционной очистки сточных вод.
2. Схема ионообменного фильтра периодического действия.
3.Физико-химические способы обработки сточных вод.
1
1-й учебный вопрос:
СОВРЕМЕННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ ОЧИСТКИ СТОЧНЫХ ВОД
Существуют четыре метода очистки воды: механический, химический, физикохимический и биологический.
При механической очистке из производственных сточных вод выделяют
нерастворимые минеральные и неорганические примеси путем процеживания, отстаивания
и фильтрования. При этом удаляются до 90% нерастворимых механических примесей
различной степени дисперсности (песок, глинистые частицы, окалину и др.), а из бытовых
сточных вод – до 60%. Для этих целей применяют решетки, песколовки, песчаные
фильтры, отстойники. Вещества, плавающие на поверхности сточных вод (нефть, смолы,
масла, жиры, полимеры и др.), задерживают нефте- и маслоловушками и другого вида
уловителями. Механическая очистка чаще всего является предварительной очисткой.
Таблица1
Процессы и устройства механической очистки сточных вод
Решаемая задача
Устройства (оборудование)
Решетки (неподвижные и подвижные;
Удаление крупных примесей
Процеживание
совмещенные с дробилками)
Удаления взвешенных частиц
Сита (барабанные, дисковые)
Песколовки
Осаждение грубодисперсных
Отстойники (периодического и
примесей
непрерывного действия)
Отстаивание
Выделение всплывающих
Осветлители
примесей
Нефтеловушки
Жироловушки
Выделение
Фильтры с зернистым слоем
Фильтрование
тонкодиспергированных твердых Микрофильтры
или жидких веществ
Магнитные фильтры
Удаление
взвешенных
Выделение
частиц под
Гидроциклоны (напорные и открытые)
тонкодиспергированных твердых
действием
Центрифуги
или жидких веществ
центробежных
сил
Процессы
К основным химическим способам относят нейтрализацию и окисление. В первом
случае для нейтрализации кислот и щелочей в сточные воды вводят специальные реагенты
(известь, кальцинированную соду, аммиак), во втором – различные окислители. С их
помощью сточные воды освобождаются от токсичных и других компонентов.
При физико-химической очистке используются:
- коагуляция – введение в сточные воды коагулянтов (солей аммония, железа,
меди, шламовых отходов и пр.) для образования хлопьевидных осадков, которые
затем легко удаляются. Коагуляции подвергаются производственные сточные
воды, которые представляют собой слабо концентрированные эмульсии или
суспензии с размерами частиц 0,001-0,1 мкм. Частицы имеют положительный и
отрицательный заряды, поэтому способны укрупняться, слипаться, в результате
и происходит процесс коагуляции;
2
- сорбция – способность некоторых веществ (специальные глины,
активированный уголь, силикагель, торф и др.) поглощать загрязнения. Методом
сорбции можно извлекать из сточных вод ценные растворимые вещества и затем
их утилизировать; загрязнители удаляются с помощью промывки
растворителями, паром;
- флотация – пропуск через сточные воды воздуха. Газовые пузырьки
захватывают при движении вверх поверхностно-активные вещества, нефть,
масла, другие загрязнения и образуют на поверхности воды легко удаляемый
пенообразный слой. Этим методом подвергаются очистке сточные воды,
содержащие ПАВ, нефтяные продукты. Метод удобен и экономичен;
Таблица2
Физико-химические способы обработки сточных вод
Показатель
качества воды
Способ очистки
Мутность
Обработка флокулянтами
Цветность,
органические
вещества, планктон
Привкус, запах
Избыток солей
жесткости
Наличие
сероводорода
Применяемые
реагенты
Флокулянты:
полиакриламид,
кремниевая кислота и др.
Хлорирование, озонирование,
Хлор, озон, коагулянты,
коагулирование, обработка
флокулянты
флокулянтами
Углевание, хлорирование,
Активный уголь, жидкий
озонирование, преаммонизация, хлор, озон, перманганат
обработка перманганатом калия
калия, аммиак
Декарбонизация, известковоИзвесть, сода,
содовое умягчение,
поваренная соль,
ионный обмен
ионообменные смолы
Хлор, коагулянты,
Подкисление, аэрация,
кислоты, карбонат
хлорирование, коагулирование
кальция
Повышенная
кислотность
Подщелачивание
Повышенная
щелочность
Подкисление, фосфатирование
Фенол
Обработка пероксидазой
и оксидом водорода
Нефтепродукты
Обработка химическими
реагентами, коагуляция
порошками
Избыток железа
Аэрация, хлорирование,
подщелачивание,
коагулирование, обработка
перманганатом калия,
катионирование
Известь, сода
Кислоты,
гексаметафосфат,
триполифосфат натрия
Пероксидаза, оксид
водорода
Оксиновая кислота, азот,
фосфорсодержащие
вещества, специальные
порошки, пемза
Хлор, известь, сода,
перманганат калия,
катионовые смолы
- ионный обмен применяют для обессоливания и очистки сточных вод от ионов
металлов и других примесей. Очистку осуществляют ионитами –
синтетическими ионообменными смолами, изготовленными в виде гранул
3
размером 0,2…2 мм. Иониты изготовляют из нерастворимых в воде полимерных
веществ, имеющих на своей поверхности положительный ион (катион или
анион), который при определенных условиях вступает в реакцию обмена с
ионами того же знака, содержащимися в сточной воде. Метод позволяет
производить глубокую очистку воды от мышьяка, фосфора, ртути, цинка, меди,
радионуклидов, а затем производить утилизацию этих элементов для повторного
их применения.
Сорбционная установка представляет собой несколько параллельно работающих
секций, состоящих из 3-5 последовательно расположенных фильтров (рис. 1). При
достижении предельного насыщения головной фильтр отключается на регенерацию, вода
подается на следующий фильтр. После регенерации головной фильтр включается в схему
очистки уже в качестве последней ступени.
(2)
(2)
(3)
(2)
(3)
(1)
(3)
(1)
(4)
(1)
(4)
(6)
(5)
(4)
(6)
(6)
1 - подача сточной воды, 2 – подача сорбента, 3 - резервуар с перемешивающим устройством, 4 – отстойник для отделения
отработавшего сорбента, 5 – выпуск воды, 6 – выпуск отработавшего сорбента.
Рис. 1. Схема установки сорбционной очистки в статических условиях
с последовательным введением сорбента
(6)
Смесители применяются (6)
при проведении процесса сорбционной
очистки в
(6)
статических условиях с последовательным введением сорбента. Процесс ведут при
интенсивном перемешивании обрабатываемой сточной воды с сорбентом в течение
определенного времени и последующего отделения сорбента от воды отстаиванием,
фильтрованием и т.п. При последовательном введении новых порций сорбента в
очищаемую воду можно максимально извлечь из нее загрязняющие вещества. Глубина
извлечения загрязнения будет определяться адсорбционной константой распределения
сорбата между сорбентом и раствором.
Ионный обмен (ионообменная сорбция) – метод очистки сточных вод, основанные
на реакции обмена между ионами, находящимися в составе очищаемой воды, и
подвижными ионами, входящими в состав полиэлектролита – ионита.
катиониты RH  R   H  ,
4
Иониты
аниониты
RNa  R   Na 
ROH  R   OH  ,
RCl  R   Cl 
Применение метода ионного обмена позволяет извлекать из сточных вод соединения
мышьяка, фосфора, ионы металлов ПАВ, радиоактивные вещества, очищать сточную воду
для использования в системах оборотного водоснабжения. Практическое значение имеют
неорганические природные и искусственные алюмосиликаты, гидроксиды и соли
многовалентных металлов; применяются иониты, полученные химической обработкой
угля, целлюлозы, лигнина. Однако наибольшее применение в промышленности находят
синтетические органические иониты – ионообменные смолы
Ионный обмен в большинстве случаев является обратимым. Реакция проходит до
установления ионообменного равновесия. Скорость установления равновесия зависит от
многих факторов: скорости пропускания очищаемой воды через слой ионита,
концентрации ионов, структуры зерен и физических свойств ионита и др. При
соприкосновении ионитов с водой происходит их набухание, объем ионитов при этом
увеличивается в 1,2 – 2 раза. Степень набухания зависит от химического строения смолы,
состава раствора. Набухание влияет на скорость и полноту ионного обмена ионов, а также
на селективность ионита. В целях повышения селективности ионитов к определенным
металлам в состав смолы вводят вещества, способные образовывать с ионами металлов
комплексные соединения. Иониты выпускают в виде порошка с размерами частиц 0,04 –
0,07 мм, гранул размером 0,3 – 2,0 мм, волокнистого материала, листов и плиток.
Процессы ионообменной очистки сточных вод проводят
на установках
непрерывного и периодического (фильтры) действия (рис. 2). Фильтр периодического
действия представляет собой закрытый цилиндрический резервуар с расположенным у
днища щелевым дренажным устройством, обеспечивающим равномерное отведение воды
по всему сечению фильтра. Высота слоя загрузки ионита 1,5 – 2,5 м. Фильтр может
работать при различных режимах подачи сточной воды и регенерирующего раствора: а)
вода и регенерирующий раствор подаются сверху; б) сточная вода подается снизу, а
регенерирующий раствор – сверху.
СТОЧНАЯ ВОДА
Промывная вода
Регенерирующий раствор
1
4
5
3
2
6
Очищенная вода
6
Рис. 2. Схема ионообменного фильтра периодического действия:
1 – колонна; 2 – решетка; 3 - слой ионита; 4,6 – распределители;
5 – разбрызгивающее устройство
5
Биологический (биохимический) метод основан на способности искусственно
вселяемых микроорганизмов использовать для своего развития органические и некоторые
неорганические соединения, содержащиеся в коммунально-бытовых сточных водах
(сероводород, аммиак, нитриты, сульфиды и т. д.). Очистку ведут с помощью естественных
методов (поля орошения, поля фильтрации, биологические пруды и др.) и искусственных
методов (аэротенки. метантенки, биофильтры, циркуляционные окислительные каналы).
В последние годы активно разрабатываются новые эффективные методы,
способствующие экологизации процессов очистки сточных вод:
 мембранные процессы очистки (ультрафильтрация, электродиализ и др.);
 магнитная обработка, позволяющая улучшить флотацию взвешенных частиц;
 радиационная очистка воды, позволяющая в кратчайшие сроки подвергнуть
загрязняющие вещества окислению, коагуляции и разложению;
 озонирование, при котором в сточных водах не образуются вещества, отрицательно
воздействующие на естественные биохимические процессы;
 внедрение новых селективных типов сорбентов для избирательного выделения
полезных компонентов из сточных вод с целью вторичного использования и др.
Одним из перспективных методов очистки от загрязнения поверхностных вод является
подземное захоронение - закачивание сточных вод в глубокие водоносные горизонты
через систему поглощающих скважин. При этом отпадает необходимость в
дорогостоящей очистке и обезвреживании сточных вод.
Однако данный метод целесообразен для изоляции лишь небольших количеств
высокотоксичных сточных вод, не поддающихся очистке с помощью существующих
технологий.
2-й учебный вопрос:
СИСТЕМА И ОРГАНИЗАЦИЯ КОНТРОЛЯ СБРОСОВ ЗАГРЯЗНЯЮЩИХ ВЕЩЕСТВ
В настоящее время мониторингом загрязнения поверхностных вод РФ по
гидробиологическим показателям охвачено более 190 водных объектов с помощью 280
постов контроля. Гидрохимические показатели загрязнения поверхностных вод
контролируются более чем на 1200 водных объектах. Пробоотбор производится на 2360
створах для анализа (контроля) физических и химических показателей. Однако
мониторингом охвачена только часть водных объектов. Поэтому важность работ по
развитию и усовершенствованию системы мониторинга водных объектов с целью
повышения уровня экологической безопасности человека и окружающей среды
чрезвычайно высока, так как антропогенное загрязнение водных объектов вызывает
увеличение донных отложений и накапливания долгоживущих химических и
биологических соединений и веществ, влияющих не только на флору и фауну, но и на
физико-химический состав воды.
В водные объекты запрещается сбрасывать:
6
 сточные воды, содержащие вещества или продукты трансформации веществ в воде,
для которых не установлены ПДК или ОДУ (ориентированный допустимый уровень),
а также вещества, для которых отсутствуют методы аналитического контроля;
 сточные воды, которые могут быть устранены путем организации бессточного
производства, рациональной технологии, максимального использования в системах
оборотного и повторного водоснабжения после соответствующей очистки и
обеззараживания в промышленности, городском хозяйстве и для орошения в сельском
хозяйстве;
 неочищенные или недостаточно очищенные производственные, хозяйственно-бытовые
сточные води и поверхностный сток с территорий промышленных площадок и
населенных мест;
 сточные воды, содержащие возбудителей инфекционных заболеваний; опасные в
эпидемическом отношении сточные воды могут сбрасываться в водные объекты
только после соответствующей очистки и обеззараживания.
Существующая система контроля качества питьевой воды из-за недостаточного
технического обеспечения не позволяет в полной мере определять степень ее опасности для
здоровья населения не только на уровне практической службы, но и гигиенических
учреждениях. ВОЗ рекомендовала осуществлять контроль воды примерно по 100
показателям, большая часть из которых непосредственно влияет на здоровье.
Для контроля качества воды c 15 июня 2003 года введены в действие гигиенические
нормативы ГН 2.1.5.1315-03 “Предельно допустимые концентрации (ПДК) химических
веществ в воде водных объектов хозяйственно-питьевого и культурно-бытового
водопользования “.
Систематический анализ состояния сточных вод, сбрасываемых промышленными
предприятиями и предприятиями коммунального хозяйства, необходим для проверки
эффективности работы сточных сооружений, оценки воздействия сбрасываемых сточных
вод на водоприемники, разработки мероприятий по совершенствованию работы очистных
сооружений и для осуществления дополнительных мер по охране водных объектов.
Контроль за работой очистных сооружений и сбросом сточных вод имеет целью
прекращение или предупреждение загрязнения водоемов и водотоков неочищенными и
недостаточно очищенными сточными водами.
При обследовании очистных сооружений необходимо:
1) изучить проектные данные, технологическую схему и регламент работы очистных
сооружений; ознакомиться с паспортом сооружений по очистке и обезвреживанию
сточных вод и ранее выданным разрешением на сброс очищенных стоков, а также
проверить выполнение ранее выданных предписаний в части улучшения работы
очистных сооружений;
2) оценить эффективность работы лаборатории, осуществляющей ведомственный
контроль за функционированием очистных сооружений. При этом необходимо
проверить оснащенность лаборатории необходимым оборудованием, соблюдение
согласованных с органами водного надзора методик, периодичность и объем
производимых анализов сточных вод, правильность порядка отбора проб,
правильность ведения отчетной документации;
3) проверить соблюдение регламентов на эксплуатацию каждого сооружения и
организацию учета объемов очищаемой воды;
7
4) установить соответствие эксплуатируемых очистных сооружений проектным
решениям.
При необходимости следует провести отбор и анализ проб сточных вод для
определения степени их очистки как на очистных сооружениях в целом, так и по
отдельным звеньям. Место, время и способ отбора проб определяются целью
проверки: их устанавливают в каждом отдельном случае с учетом режима работы
очистных сооружений и возможных колебаний во времени состава и расхода сточных
вод. В обязательном порядке отбирают пробы на входе и выходе очистного
сооружения или проверяемого звена с учетом времени прохождения воды через
сооружение.
По результатам анализов оценивают эффективность работы очистных сооружений и
достаточность очистки сточных вод.
Для определения в сточных водах различных органических соединений (фенол,
аминосоединения, пестициды) в НПО «Химавтоматика» разработан жидкостный
переносной хроматограф ХПС-1. Для прямого контроля в воде нитратов, нитритов,
хоридов, сульфатов, токсичных металлов разработаны стационарный ионный
хроматограф «Цвет-3006» и переносной ионный хроматограф ХПИ-1. Для контроля
воды разработаны также флюорометрический экспресс-анализатор нефтепродуктов
«Квант», лабораторные и промышленные кондуктомеры. (Экол.осн. природопольз.,
Соломенцев. 230 с.).
3-й учебный вопрос:
МЕТОДЫ КОНТРОЛЯ СОСТАВА СТОЧНЫХ ВОД
В ходе хозяйственно-питьевого и промышленного водоснабжения нормируются цвет,
запах, прозрачность, кислотность, щелочность, сухой остаток, рН, содержание азота,
окисляемость, биохимическая потребность в кислороде (БПК), содержание растворенного
кислорода, хлоридов, свободного хлора, фосфатов, флоридов и жесткость. Все эти
параметры контролируются и в технологических, и в сточных водах. Однако в них нередко
приходится определять и специфические компоненты, характерные для конкретных проб и
связанные с особенностями производства (например, содержание тяжелых металлов,
цианидов, фенолов).
Для анализа вод применяют химические, физико-химические и бактериологические
методы, а определение их органолептических свойств основываются на использовании
органов чувств исследователя.
Цвет. Качественную оценку цветности воды производят, сравнивая ее с дистиллированной водой. Для этого в стаканы из бесцветного стекла наливают исследуемую и
дистиллированную воду и рассматривают их на фоне белой бумаги при дневном освещении сбоку и сверху. При наличии окраски указывают цвет воды(слабо-желтый, бурый);
при отсутствии ее воду называют бесцветной.
Количественно цветность воды определяют методом колориметрии, сравнивая ее со
шкалой эталонов, имитирующих эту цветность – платино-кобальтовой и кобальто-дихроматной.
8
Запах. При оценке запаха сначала дают его качественную характеристику (болотный,
землистый, гнилостный, рыбный, ароматический); затем оценивают запах воды по
пятибальной системе. Для этого воду наливают в колбу с притертой пробкой до 2/3 объема
и сильно встряхивают в закрытом состоянии, затем открывают колбу и сразу же отмечают
интенсивность запаха. Наличие запаха в очищенных водах свидетельствует о
недостаточной степени очистки или неполном удалении использованных при очитке
реагентов (например, хлора).
Прозрачность. Прозрачность воды определяют по предельной высоте столба воды,
через который просматривается рисунок: черный крест с толщиной линий 1 мм на белом
фоне. Определение выполняют в цилиндре высотой 350 см, на дне которого лежит
фарфоровая пластинка с рисунком (питьевая вода должна иметь прозрачность по кресту не
менее 300 см).
Используется и определение прозрачности по шрифту, основанное на нахождении
максимальной высоты столба, сквозь который можно прочитать стандартный шрифт,
подложенный под цилиндр с водой. Прозрачность воды характеризует количество
загрязняющих веществ, присутствующих в воде во взвешенном и коллоидном состоянии.
Мутность. Наличие в воде мути объясняется недостаточной степенью удаления
грубодисперсных неорганических и органических примесей. Мутность можно определить
гравиметрическим методом, отделив взвеси фильтрованием через плотный фильтр.
Сухой остаток. Сухой остаток характеризует количество нелетучих веществ,
содержащихся в сточных водах. Его выделяют выпариванием взятого объема
анализируемой воды и определяют гравиметрическим методом. Потери при прокаливании
осадка позволяют установить содержание органических веществ, находящихся в воде во
взвешенном состоянии; разность между массой сухого осадка и потерями при
прокаливании соответствует общей массе содержащихся в воде минеральных примесей.
Кислотность. Кислотность воды обусловлена присутствием в ней свободной
угольной кислоты, а также других кислот или гидролитически кислых солей. Перед
сбросом кислых стоков в водоем кислотность должна быть нейтрализована.
Щелочность. Щелочность воды зависит от присутствия в ней свободных щелочей и
гидролитически щелочных солей. Общая щелочность сточных вод определяется титриметрически путем титрования воды соляной кислотой.
Степень кислотности или щелочности сточных вод (рН) определяют потенциометрически с помощью специальных приборов – рН- метров.
Контроль активной реакции среды сточных вод необходим не только на выходе из
очистных сооружений, но и на входе в них, поскольку для обеспечения нормальной
жизнедеятельности микроорганизмов, осуществляющих биохимическую очистку воды,
требуется реакция среды, близкая к нейтральной (рН = 6,5…8,5). При резком отклонении
рН от этих значений процесс биохимической очистки может нарушиться и даже полностью
прекратиться.
Азот. При анализе сточных вод определяют содержание азота аммонийного (NH4+) и
азота нитритов и нитратов (NO-2; NO-3).
9
Обычно концентрацию ионов NH+4 определяют колориметрическим методом,
основанным на реакции ионов NH+4 с реактивом Несслера на фотоколориметре с синим
светофильтром.
Колориметрический метод определения NO-2 основан на образовании азотсоединения
красного цвета при взаимодействии нитритов с реактивом Грисса сульфаниловая кислота и
а- нафтиламин). Эта реакция отличается высокой чувствительностью и позволяет
обнаруживать тысячные доли миллиграмма нитритов в 1 л воды (при содержании в
анализируемой воде нитритов более 0,3 мг/л воду необходимо разбавить). Анализ
выполняют на фотоколориметре с зеленым светофильтром.
Окисляемость. Окисляемость воды обусловлена наличием в ней органических
веществ и легко окисляющихся неорганических соединений (Fe2+, сульфитов, нитритов,
сероводорода и др.) и выражается массой кислорода, потраченного на окисление
органических веществ, содержащихся в 1 л воды. При ее определении в качестве
окислителя органических веществ применяют КMnО4 (перманганатная окисляемость).
Химическая потребность в кислороде (ХПК) (дихроматная окисляемость). ХПК дает
представление о содержании в анализируемой воде органических веществ, способных к
окислению сильными окислителями, и определяется титриметрически, с использованием в
качестве окислителя дихромата калия.
Биохимическая потребность в кислороде (БПК). БПК – показатель, используемый для
характеристики степени загрязнения сточных вод органическими примесями, способными
разлагаться микроорганизмами с потреблением кислорода. БПК показывает, какое
количество кислорода (мг/л) расходуется аэробными микроорганизмами на окисление
органических примесей.
Полное биохимическое окисление органических веществ в воде требует длительного
времени. В лабораторных условиях обычно определяют биохимическое потребление
кислорода за 5 суток – БПК-5 (стандартная БПК). Сильно загрязненные сточные воды
перед определением БПК следует разбавить, чтобы после выдерживания пробы в
термостате при температуре 200 С в течение 5 суток еще оставался растворенный кислород
(не менее 3-4 мг/л). Сущность метода сводится к тому, что в анализируемой воде
определяют содержание растворенного кислорода до и после термостатирования.
Определение проводят иодометрическим методом.
Жесткость. Важнейшим показателем качества воды является жесткость – содержание
в ней хлоридов, сульфатов и гидрокарбонатов кальция и магния. Различают карбонатную
жесткость, обусловленную присутствием в воде гидрокарбонатов Са и Mg, и
некарбонатную, вызываемую присутствием в воде хлоридов и сульфатов Са и Мg.
Суммарное содержание в воде всех солей кальция и магния составляет общую жесткость.
Общую жесткость определяют комплексонометрическим методом, карбонатную –
титрованием соляной кислотой в присутствии метилоранжа, некарбонатную жесткость – по
разности результатов этих определений.
Наряду с перечисленными выше показателями в сточных водах определяют
содержание сульфатов, хлоридов, фосфатов, кислорода и свободного хлора, используя
стандартные химические методики. По содержанию сульфатов судят о минеральном
составе воды: их повышенное содержание свидетельствует о попадании в коммунальнобытовые стоки промышленных сточных вод. Определение концентрации хлоридов
позволяет контролировать постоянство солевого состава сточной воды. В процессе очистки
ее солевой состав практически не меняется, а снижается лишь содержание органических
10
веществ. Поэтому резкое увеличение концентрации хлоридов свидетельствует о сбоях в
работе очистных сооружений.
Для нормального функционирования биохимической очистки требуется, чтобы
содержание фосфатов в сточных водах было не ниже 3 мг/л в пересчете на Р2О5, так как
фосфор необходим для микроорганизмов. Определение фосфатов в сточных водах
позволяет корректировать содержание фосфора и при необходимости дополнительно
подавать необходимое количество его соединений на сооружения биологической очистки.
Контроль работы очистных сооружений и качества очищенных вод наряду с
определением основных показателей, общих для всех видов стоков, предусматривает и
определение загрязняющих веществ, специфических для каждого отдельного производства
(тяжелых металлов, цианидов, фенолов, нефтяных углеводородов). Для успешного
контроля их содержания в сточных водах все чаще находят применение современные
физико-химические методы анализа, в том числе хроматография, полярография,
электрохимические методы анализа, ионометрия и др.
Методом газожидкостной хроматографии в сточных водах определяют органические
кислоты с длиной углеродной цепи С2 – С5, спирты, альдегиды, сложные эфиры, фенолы и
другие органические соединения.
Метод тонкослойной хроматографии позволяет определять в сточных водах
нефтепродукты, побочные продукты синтеза изопрена, фенолы.
Полярография позволяет сделать вывод о том, какие ионы из числа определяемых и в
каких концентрациях присутствуют в растворе. Нижний предел концентраций составляет
10-5 – 10-6 моль/л. К преимуществам полярографии следует отнести возможность
определения ряда ионов, присутствующих в растворе, без их предварительного разделения
и возможность осуществления большого числа повторных измерений в одной и той же
пробе. Метод полярографии успешно используется для определения содержания в сточных
водах тяжелых металлов, в том числе свинца, кадмия, ртути, меди, цинка, кобальта, никеля,
титана, хрома, марганца. Кроме металлов полярографическим методом в сточных водах
определяют поверхностно-активные вещества, ароматические углеводороды, нитраты.
Метод ионометрии основан на использовании ион-селективных электродов,
представляющих собой электрохимические полуэлементы, для которых разность
потенциалов на границе раздела фаз "электродный материал – электролит" зависит от
активности определяемого иона в исследуемой среде. Он используется в анализе сточных
вод для определения фтора, нитратов.
11