Лабораторная работа №8
Цель работы: изучить устройство и принцип действия манометрической системы для определения БПК OxiTop; определить БПК бытовых сточных вод ускоренным методом; оценить влияние нефтепродуктов и фенолов на величину БПК.
Сведения из теории. БПК – количество кислорода в миллиграммах, требуемое для окисления находящихся в 1 л воды органических веществ в аэробных условиях, без доступа света, при 20°С, за определенный период в результате протекающих в воде биохимических процессов.
Определение концентрации растворенного кислорода при анализе воды на БПК может выполняться различными методами. Наиболее распространен для определения растворенного кислорода при анализе БПК метод йодометрического титрования – метод Винклера. Метод заключается в следующем: отобранную пробу воды насыщают путем встряхивания в течение 1 мин кислородом воздуха, разливают в две кислородные склянки и в одной из них определяют содержание кислорода тотчас, а в другой – после 5-суточного хранения в темноте. Найденное уменьшение в содержании кислорода в пересчете на мг/л дает величину БПК за 5 суток.
Измерить БПК можно также амперометрическим и манометрическим методом.
Бактерии потребляют кислород и выделяют углекислый газ. Биохимическое потребление кислорода может быть определено напрямую, посредством измерения давления кислорода, или же косвенно − измеряя давление углекислого газа. В манометрических методах измеряется изменение давления. Но известно, что моль любого газа имеет объем 22,4 литра, т. е. превращение молекулы кислорода в молекулу углекислого газа не вызовет изменения давления. Для того чтобы изменение давления произошло необходимо присутствие гидроксида натрия в горлышке бутыли. Гидроксид натрия взаимодействует с углекислым газом, образуя карбонат натрия. Вследствие того, что углекислый газ удаляется из газовой фазы, происходит падение давления, пропорциональное количеству поглощенного кислорода, которое и пересчитывается в значение БПК.
При проведении эксперимента возможно получение одного из графиков, приведенных на рис. 1. Если анализ проведен правильно, то в координатах «БПК−дни» должна получиться кривая, похожая по форме на кривую В.
Методика выполнения работы: https://www.youtube.com/watch?v=BlBhu-aOehg
Экспериментальная часть проводится с помощью системы OxiTop в следующей последовательности: 1. Промыть мерную колбу необходимого объема и измерительную бутыль анализируемой водой. 2. Заполнить мерную колбу водой, подготовленной к анализу (насыщенную кислородом и гомогенизированную). 3. Перелить находящуюся в мерной колбе пробу в измерительные бутыли темного стекла. 4. Опустить в измерительные бутыли магниты.
5. Вставить в горлышко измерительных бутылей резиновые колпачки. 6. Вложить с помощью пинцета две таблетки гидроксида натрия в резиновый колпачок так, чтобы они не попали в пробу. 7. Накрутить измерительную головку OxiTop на измерительную бутыль и плотно затянуть. 8. Запустить процесс измерения одновременным нажатием в течение двух секунд кнопок М и S до индикации «00».9. Поставить измерительные бутыли на перемешивающую платформу и поместить систему в термостат с температурой 36±1°С.
10. Включить магнитную мешалку.
11. Закрыть термостат. При достижении необходимых температурных условий срабатывает функция AutoTemp и автоматически начинается измерение БПК.
12. Выдержать пробы герметично в условиях термостатирования и постоянного перемешивания в течение 5 суток (измерительные головки OxiTop каждые 24 часа автоматически запоминают измеряемую величину).
13. По истечении 5 дней показания приборов вызвать из памяти нажатием кнопки S до тех пор, пока на дисплее не появится измеренная величина (1с). Переходить к следующему дню повторным нажатием кнопки S, пока горит измеренная величина (5с).
14. Перевести выведенную на дисплей измеренную величину в реальные значения БПК по следующей зависимости: 
15. Построить график изменения БПК от времени, сравнить его с зависимостями, приведенными на рис. 1, и сделать вывод о характере протекания биохимического окисления в анализируемой пробе.
Таблица экспериментальных данных
| Тем-ра, °С | Объем образца, мл | Фактор | Шифр пробы | Описание пробы | Показания дисплея по суткам | ||||
| К | контроль | ||||||||
| БПК, мг/л | |||||||||
| Ф12 | фенол 12 мг/л | ||||||||
| БПК, мг/л | |||||||||
| Н6 Ф12 | нефть 6 мг/л+ фенол 12 мг/л | ||||||||
| БПК, мг/л | |||||||||
| Н12 Ф24 | нефть12мг/л+ фенол 24 мг/л | ||||||||
| БПК, мг/л |
Контрольные вопросы для защиты лабораторной работы по БПК
1. Какой процесс имитирует процедура определения БПК?
2. На какие нужды бактериями тратятся окисляемые ими органические вещества?
3. Чем обоснована пятисуточная инкубация при определении неполного БПК?
4. Можно ли значение БПК установить расчетом?
5. Назовите типичный диапазон значений БПК5 для неочищенных и очищенных городских сточных вод.
6. Расскажите о существующей классификации природных водоемов по величине БПК5 .
7. Как меняется соотношение БПК5/БПКполн в зависимости от типа и степени очистки сточных вод?
8. Какие значения БПКполн характерны для полной и неполной биологической очистки сточных вод?
9. Как соотношение БПКполн/ХПК влияет на выбор метода очистки сточных вод?
10. Расскажите о правилах отбора и хранения проб воды, предназначенных для определения БПК.
11. Дайте определение понятий БПК, ХПК и приведите английские эквиваленты этих терминов.
12. Перечислите способы определения БПК.
13. Каковы преимущества использования системы OxiTop для определения БПК?
14. Назовите недостатки манометрического способа определения БПК.
15. Каков принцип измерения БПК системой OxiTop?
16. Перечислите требования, которые необходимо соблюдать при определении БПК хозяйственно-бытовых сточных вод.
17. Как температура сточных вод влияет на измерение БПК?
18. Как величина рН сказывается на определении БПК?
19. Опишите влияние токсичных веществ на измерение БПК.
20. Каково влияние нитрификации на динамику БПК во времени?
21. С какой целью в пробы сточных вод вносился раствор аллилтиомочевины?
22. Почему принято считать, что манометрический способ определения БПК не моделирует процессы самоочищения в реках?
23. Which alternative for the BOD assessment?
24. Возможна ли биодеструкция нефтепродуктов на сооружениях биологической очистки сточных вод?
25. В чем суть классификации В.Т. Каплина, посвященной константам скорости окисления различных веществ?
26. Как гуматы влияют на биодеградацию нефти?
27. Назовите основные источники попадания фенолов в бытовые сточные воды.
28. Как совместное присутствие нескольких веществ из группы фенолов влияет на эффективность сорбционной очистки?