Определение БПК методом разбавления

Анализируют первоначальную или соответственно разбавленную пробу по разности между содержанием кислорода до и после инкубации при температуре 20 °С , без доступа воздуха и света .

При анализе производственных сточных вод определяют « полное » БПК ; процесс ведут до появления азота нитритов в количестве , не превышающем 0,1 мг / л. Потребление кислорода за 5 суток дает очень большие колебания и не характеризует полной потребности сточной воды в кислороде .

Для получения сравнимых результатов следует строго соблюдать условия , при которых во время определения количество присутствующего кислорода соответствовало бы его потреблению . Это соответствие зависи т о т степени разбавления проб с большим БПК , о т применения одной и той же разбавляющей воды и одного и того же способа обработки воды перед анализом . В ряде случаев полезно вычерчивать кривую , отражающую ход изменения БПК во времени .

Предварительная обработка сточной воды.

Определяемая величина БПК зависит от процессов , которые протекают в сточной воде в период между отбором пробы и ее обработкой. Поэтому взятую пробу необходимо обработать тотчас же . Если невозможно выполнить анализ в день отбора пробы , ее сохраняют при низкой температуре в холодильнике , чтобы биохимические процессы , протекающие в пробе , шли с минимальной скоростью. Всю предварительную подготовку пробы ( см . определение растворенного кислорода ) проводят на месте отбора пробы .

Сточные воды , имеющие после разбавления рН выше или ниже 6-8, должны быть предварительно нейтрализованы . Кислые воды нейтрализуют 1 н . раствором едкого натра , а щелочные - 1 н . раствором серной кислоты или соляной кислоты. Требуемое количество их определяют титрованием отдельной порции сточной воды соответствующим раствором до рН = 7; визуально - по промтимоловому синему , потенциометрически - с применением стеклянного электрода .

Сточные воды , содержащие свободный хлор ( очищенная вода , подвергавшаяся обработке хлором или хлорной известью ), перед определением БПК должны быть обработаны тиосульфатом натрия .

Объем раствора тиосульфата натрия , необходимого для восстановления свободного хлора , определяют титрованием . К 100 мл пробы прибавляют 10 мл разбавленной серной кислоты (1:50), 10 мл 10 % - ного раствора иодида калия и титруют 0,025 н . раствором тиосульфата н атрия с применением в качестве индикатора раствора крахмала ;0,025 н . раствор тиосульфата натрия вследствие его неустойчивости готовят непосредственно перед применением путем разбавления 0,05 н . раствора ( см . определение растворенного кислорода ). К пробе , предназначенной для определения БПК , прибавляют эквивалентное количество 0,025 н. раствора тиосульфата натрия , рассчитанное по результату титрования . Мешают определению вещества , реагирующие с растворенным кислородом . Влияние таких веществ устраняют увеличением времени между разбавлением пробы водой ( или аэрацией ) и определением кислорода в кислородной склянке, предназначенной для определения кислорода в день отбора пробы . Определение начинают через час после разбавления пробы .

Аппаратура .

1. Кислородные склянки , калиброванные с точностью до 0,1 мл , вместимостью 100-300 мл .

2. Термостат , установленный на 20 °С , с допустимым отклонением ± 1 °С . Целесообразно применять термостат с водяным охлаждением , который обеспечивает указанную температуру и в летнее время . В термостат помещают мелкие фотографические кюветы , которые после наполнения их дистиллированной водой служат водяными затворами для кислородных склянок . Склянки погружают в них пробками вниз . Воду в кюветах обновляют при каждом определении .

3. Мешалки .

Реактивы .

1. Реактивы те же , что и при определении растворенного кислорода .

2. Дистиллированная вода . Ее получают перегонкой в стеклянном перегонном аппарате . Дистиллированная вода не должна содержать меди и свинца более 0,01 мг / л , цинка более 1 мг / л , едких щелочей , активного хлора и других бактерицидных веществ. Дистиллированная вода выдерживается в бутылях , закрытых марлей , в течение нескольких дней при комнатной температуре .

3. Фосфатный буферный раствор рН = 7,2 . Растворяют 8,5 г KH₂ PO₄ , 21,75 г К₂НРО₄ , 33,4 г Na₂ HP O₄ × 7 Н₂ O , 1,7 г NH₄ Cl в дистиллированной воде и доводят объем до 1 л ( реактивы ч . д. а. ).

4 . Сульфат магния . Растворяют 22,5 г М g S 0₄ × 7 H₂ O ч . д . а . в дистиллированной воде и доводят объем до 1 л .

5 . Хлорид кальция . В дистиллированной воде растворяют 2,5 г CaCl₂безводного , ч . д. а. и доводят до 1 л .

6 . Хлорид железа ( III ). Растворяют 0,25 г F eCl₃ × 6Н₂ О ч . д . а . в дистиллированной воде и доводя т до 1 л .

7 . Разбавляющая вода. Прибавляют к 1 л дистиллированной воды по 1 мл фосфатного буферного раствора , растворов сульфата магния , хлорида кальция и хлорида железа ( III ) . После прибавления солей воду хорошо перемешивают . Разбавляющую воду приготавливают в день ее применения . При температуре 20 °С она должна содержать приблизительно 8,8 мг / л растворенного кислорода .

8 . Разбавляющая вода с добавками . Готовится непосредственно перед применением. К 1 л разбавляющей воды прибавляют 1 мл отстоявшейся хозяйственно - бытовой сточной воды ( сохранявшейся не более 24 ч ) или 10-20 мл речной воды . Взамен этих добавок рекомендуется ( особенно при анализе промышленных сточных вод ) вводить культуру микроорганизмов , выращенных на анализируемой воде .

Для приготовления культуры микроорганизмов анализируемую сточную воду разбавляют водопроводной водой в 10-100 раз в зависимости от концентрации в ней органических веществ прибавляют 2-3 капли раствора реактивов , применяемых для приготовления разбавляющей воды , и оставляют в открытом сосуде на два - три дня . Появление мути или пленки указывает на развитие микрофлоры ( проверяют под микроскопом ). Микрофлору переносят в пробу анализируемой сточной воды, разбавленную в 5-20 раз ; после дальнейшего развития флоры отбирают 1 мл этой жидкости .

При определении БПК в биологически очищенных сточных водах внесение указанных добавок в разбавляющую воду не требуется .

Примечание . Результаты определения БПК в пробах , разбавленных водой с добавками , должны быть скорректированы по количеству кислорода , поглощенного прибавленными веществами . Для этого определяют обычным способом БПК хозяйственно - бытовой сточной вода или речной воды , применявшихся в качестве добавок . По величине БПК определяет поправку , представляющую собой расход кислорода на то количество добавки , которое находится в 1 л смеси анализируемой пробы с разбавляющей водой. Поправку вычитают из величины определенного БПК исследуемой смеси .

Разбавление сточной воды .

Необходимое разбавление сточной воды ориентировочно рассчитывают по результатам определения бихроматной окисляемости ( ХПК ). Условно принимают , что БПК составляет 50 % от ХПК , а так как в воде после инкубации при правильно взятом разбавлении должно оставаться примерно 4-5 мг О₂ / л , то вычисленное значение БПК делят на 4 или 5. Полученный результат показывает , во сколько раз надо разбавлять анализируемую воду .

Пример . Бихроматная окисляемость сточной воды 500 мг О₂ / л . Принимаем БПК равным 50 % от ХПК , т . е . 250 мг / л . Делим эту величину на 5, получаем , что сточную воду надо разбавить в 50 раз . Можно делать два разбавления , принимая условно БПК за 60 и 40 % от величины ХПК .

При разбавлении необходимо следить за тем , чтобы разбавляющая вода и полученная в результате разбавления смесь имели температуру 18-20 °С , а рН смеси не выше 8 и не ниже 7.

Правильность разбавления контролируют следующим образом. После всего периода инкубации концентрация кислорода в сточной воде должна быть не менее 3 мг / л и потребление кислорода за весь период инкубации - также не менее 3 мг / л .

Для сточной воды, прошедшей биоокислители , этот способ расчета разбавления неприменим , так как в очищенной жидкости могут оставаться вещества , не поддающиеся дальнейшему распаду под влиянием микроорганизмов , но окисляющиеся бихроматным методом, т . е . дающие высокую ХПК. В этом случае разбавление осуществляют, исходя из наличия нитратов в очищенной воде . Обычно при концентрации нитратов 5- 10 мг / л БПК полное будет не выше 15-20 мг / л . Следовательно , очищенную воду нужно разбавить максимально в 5 раз . Лучше разбавлять дважды - в 2 и 5 раз .

В мерную колбу необходимой вместимости наливают посредством сифона ( чтобы в колбу не попали пузырьки воздуха ) разбавляющую воду до половины колбы , прибавляют точно отмеренное пипеткой количество исследуемой воды и доливают до метки разбавляющую воду . Закрыв колбу пробкой , тщательно перемешивают содержимое , перевертывая колбу 15-16 раз .

Ход определения .

Разбавленную сточную воду разливают с помощью сифона в кислородные склянки для инкубации , наполняя их доверху , и закрывают косо срезанными притертыми пробками так , чтобы не оставалось пузырьков воздуха . Затем эту же воду наливают в колпачки от склянок и , перевернув склянки вверх дном , вставляют их в колпачки , вытесняя из последних воду так , чтобы пузырьки воздуха не попали в колпачки . После этого склянки ставят в нормальное положение .

Одновременно наполняют такое же количество склянок разбавляющей водой . Каждой пробе анализируемой сточной воды должна соответствовать одна склянка с разбавляющей водой .

В одной из склянок с испытуемой водой и в одной из склянок с разбавляющей водой сразу же определяют растворенный кислород . Все остальные склянки помещают в термостат при температуре 18-20 °С и держат в нем в течение необходимого времени .

При определении кинетики биохимического потребления кислоро да в зависимости от времени длительность инкубационного периода составляет 2; 5; 10; 15; 20; 25 суток . Исходя из этого устанав ли вают число заполняемых кислородных склянок .

Через указанные промежутки времени от начала инкубации вынимают из термостата по одной склянке с анализируемой и разбавляющей водой и определяют в них растворенный кислород и содержание нитритов . Нитриты определяют в воде , налитой в колпачок склянки , который снимают так же , как надевали , т . е . перевернув склянку вверх дном. Если в пробе начался процесс нитрификации , что обнаруживается по появлению в воде нитритов в концентрации , превышающей 0,1 мг / л , то дальнейшее определение БПК ( для более продолжительного времени инкубации ) не проводят . Если на пятые сутки появляются следы нитритов , то следующее определение проводят через 7-8 суток .

Содержание нитритов может быть определено колориметрически . Вместо склянок с пришлифованными стеклянными колпачками для контроля процесса нитрификации можно поставить в термостат дополнительно 12 неградуированных склянок любого размера , наполненных той же водой ( анализируемой и разбавляющей ), и в них определять содержание нитритов после каждого срока инкубации . Склянки помещают в сосуд , наполненный небольшим количеством дистиллированной воды , пробками вниз , так , чтобы горлышко склянок было погружено в воду ( водяной затвор ). Дистиллированную воду в сосуде обновляют при каждом определении . В этом случае , если в конце периода инкубации содержание нитритов будет больше 0,1 мг / л , растворенный кислород определяют с добавлением азида натрия , сульфаминовой кислоты или мочевины ( см . определение растворенного кислорода ).

Определение БПК считается более точным в тех пробах , в которых нитрификация только началась .

Расчет .

Биохимическое потребление кислорода за определенный период инкубации вычисляют по формуле :

(9.27)

где a₁и a₂- концентрация кислорода в начале инкубации ( в « нулевой день »), соответственно в подготовленной для определения пробе и в разбавляющей воде , в мг / л ;

в₁и в₂- концентрация кислорода в конце инкубации соответственно в пробе и в разбавляющей воде , в мг / л ;

У - объем сточной воды , содержащейся в 1 л пробы после всех проведенных разбавлений , в мл .