Содержание органических веществ в воде может быть оценено тремя основными показателями.
Перманганатная окисляемость
Для оценки содержания органических веществ в воде, в нее добавляется сильный окислитель (это может быть перманганат калия, дихромат калия и др.). Органические вещества вступают в окислительно-восстановительные реакции (ОВР), в качестве восстановителей.
Перманганатной окисляемостью воды называется количество кислорода (мгО2/л), эквивалентное количеству сильного окислителя — перманганата калия (“марганцовки”), израсходованного на окисление примесей восстановителей, содержащихся в литре воды.
Пример расчета
Необходимо определить окисляемость уксусной кислоты CH3COOH, т.е. количество кислорода, необходимое для разложения уксусной кислоты на углекислый газ и воду.
CH3COOH + 2O2 → 2CO2 + 2H2O
Молекулярная масса уксусной кислоты:
12+1+1+1+12+16+16+1 = 60 граммов
60 граммов уксусной кислоты требуют 2·(16+16) = 64 грамма кислорода
В данном случае окисляемость составляет 64/60 = 1,07 грамм кислорода на 1 грамм уксусной кислоты.
Перманганатная окисляемость
Перманганатная окисляемость — это показатель, характеризующий количество кислорода (мгО2/л), эквивалентное количеству перманганата калия KMnO4 («марганцовки»), израсходованного на окисление примесей восстановителей, содержащихся в литре воды.
В природных водах количество органических веществ существенно превышает количество других восстановителей (нитриты, H2S, Fe2+), поэтому получаемое значение окисляемости достаточно близко соответствует реальному содержанию органических веществ.
При использовании перманганатной окисляемости окисляются только легкоокисляющиеся органические вещества. Иногда при определении перманганатной окисляемости окисляется только 50% органических веществ; поэтому ее также называют частичной окисляемостью.
Перманганатная окисляемость используется для оценки содержания органических веществ в природных водах в практике водоподготовки, т.к. содержание органических веществ в них не велико. Для сточных вод используется показатель ХПК.
Химическая потребность в кислороде (ХПК)
Химическая потребность в кислороде — это показатель, характеризующий количество кислорода (мгО2/л), эквивалентное количеству дихромата калия K2Cr2O7 , израсходованного на окисление примесей восстановителей, содержащихся в литре воды. При определении ХПК окисляется 95-98% примесей органических веществ, поэтому ХПК называют «полной окисляемостью».
ХПК определяют в практике очистки сточных вод, т.к. они богаты органическими веществами.
Значение ХПК определяют при нагревании органических соединений с химически чистой концентрированной серной кислотой, к которой прибавляют йодат калия или соли хромовой кислоты, отдающие свой кислород на окисление.
Биохимическое потребление кислорода (БПК)
Биохимическое потребление кислорода (БПК) — количество кислорода (мгО2/л), потребляемое на аэробное окисление до стадии нитрификации примесей органических веществ, содержащихся в литре воды.
> за 5 суток — БПК5 (в течение 5 суток при нормальных условиях происходит окисление ~ 70 % органических веществ
> за 20 суток — БПК20 или БПКполн (за 20 суток происходит практически полное окисление)
Процесс окисления органических веществ с участием аэробных микроорганизмов идет в две стадии:
1. стадия аммонификации
2. стадия нитрификации
Показателем БПК не учитываются органическое вещество, идущее на прирост бактерий, а также стойкие органические вещества, не затрагиваемые биохимическим процессом. Т.е. не все органические вещества могут быть учтены показателем БПК, и поэтому для сточной воды определяются и БПК, и ХПК.
Соотношение между ХПК и БПК
Для бытовых сточных вод БПКполн составляет 86% ХПК; однако многие производственные воды имеют ХПК, превышающую БПКполн на 50% и более.
При ориентировочных расчетах можно принимать, что БПКполн составляет 0,6—0,8 ХПК.
