ПНСТ 1070-2026. Предварительный национальный стандарт Российской Федерации. Организация и эксплуатация систем коммунального водоснабжения и водоотведения. Канализационные очистные сооружения. Проектирование, эксплуатация. Методы определения фракций химического потребления кислорода в сточных водах
(утв. и введен в действие Приказом Росстандарта от 06.05.2026 № 19-пнст)
Примечание
Документ вводится в действие с 01.02.2027 на период до 01.02.2028 (Приказ Росстандарта от 06.05.2026 № 19-пнст). Документ вводится в действие с 01.02.2027.
Утвержден и введен в действие Приказом Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии от 6 мая 2026 г. № 19-пнст
ПРЕДВАРИТЕЛЬНЫЙ НАЦИОНАЛЬНЫЙ СТАНДАРТ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
ОРГАНИЗАЦИЯ И ЭКСПЛУАТАЦИЯ СИСТЕМ КОММУНАЛЬНОГО ВОДОСНАБЖЕНИЯ И ВОДООТВЕДЕНИЯ. КАНАЛИЗАЦИОННЫЕ ОЧИСТНЫЕ СООРУЖЕНИЯ. ПРОЕКТИРОВАНИЕ, ЭКСПЛУАТАЦИЯ
МЕТОДЫ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ФРАКЦИЙ ХИМИЧЕСКОГО ПОТРЕБЛЕНИЯ КИСЛОРОДА В СТОЧНЫХ ВОДАХ
Organization and operation of municipal water supply and sanitation systems. Sewage treatment plants. Design, operation. Methods for determining chemical oxygen demand in wastewater
Срок действия с 1 февраля 2027 года до 1 февраля 2028 года
Предисловие
1 РАЗРАБОТАН Индивидуальным предпринимателем Канунниковой М.А.
2 ВНЕСЕН Техническим комитетом по стандартизации ТК 393 «Услуги (работы, процессы) в сфере жилищно-коммунального хозяйства и формирования комфортной городской среды»
3 УТВЕРЖДЕН И ВВЕДЕН В ДЕЙСТВИЕ Приказом Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии от 6 мая 2026 г. № 19-пнст
Правила применения настоящего стандарта и проведения его мониторинга установлены в ГОСТ Р 1.16-2011 (разделы 5 и 6).
Федеральное агентство по техническому регулированию и метрологии собирает сведения о практическом применении настоящего стандарта. Данные сведения, а также замечания и предложения по содержанию стандарта можно направить не позднее чем за 4 мес до истечения срока его действия разработчику настоящего стандарта по адресу: 119270 Москва, ул. 3-я Фрунзенская, д. 9, этаж 11, кв. 164, marina.kanunnickova2013@yandex.ru, и/или в Федеральное агентство по техническому регулированию и метрологии по адресу: 123112 Москва, Пресненская набережная, д. 10, стр. 2.
В случае отмены настоящего стандарта соответствующая информация будет опубликована в ежемесячном информационном указателе «Национальные стандарты» и также будет размещена на официальном сайте Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии в сети Интернет (www.rst.gov.ru)
Введение
Настоящий стандарт устанавливает методы определения фракций химического потребления кислорода (ХПК) в сточных водах.
Результаты измерений ХПК могут быть использованы при проектировании и математическом моделировании станций очистки городских сточных вод.
Фракционированное ХПК следует использовать для расчетов сооружений биологической очистки с применением методик ручного расчета и математического моделирования.
По фазовому состоянию ХПК вещества, находящиеся в сточной воде, подразделяют на фракцию растворенных и взвешенных веществ, по биоокисляемости — на ХПК биоокисляемых и инертных веществ.
При расчетах принимается, что растворенные биоокисляемые вещества окисляются активным илом без необходимости стадии гидролиза, взвешенные биоокисляемые вещества сначала проходят стадию гидролиза, лимитирующую скорость их окисления, растворенные инертные вещества определяют минимальную величину ХПК биологически очищенной воды, а инертные взвешенные вещества напрямую переходят в состав прироста ила.
Предлагаемые методы различаются по сложности выполнения анализов и аппаратурного оформления.
1 Область применения
Настоящий стандарт устанавливает методы определения фракций химического потребления кислорода (ХПК) в сточных водах канализационных очистных сооружений — показателей, характеризующих ХПК веществами, содержащимися в сточных водах, фракционированными по фазовому состоянию и биоокисляемости в городских сточных водах.
Настоящий стандарт может быть применим к промышленным сточным водам при наличии обоснования применимости методов.
2 Нормативные ссылки
В настоящем стандарте использованы нормативные ссылки на следующие документы:
ГОСТ 1770 (ИСО 1042-83, ИСО 4788-80) Посуда мерная лабораторная стеклянная. Цилиндры, мензурки, колбы, пробирки. Общие технические условия
ГОСТ 4204 Реактивы. Кислота серная. Технические условия
ГОСТ 4220 Реактивы. Калий двухромовокислый. Технические условия
ГОСТ 12026 Бумага фильтровальная лабораторная. Технические условия
ГОСТ 24363 Реактивы. Калия гидроокись. Технические условия
ГОСТ 25150 Канализация. Термины и определения
ГОСТ 28311 Дозаторы медицинские лабораторные. Общие технические требования и методы испытаний
ГОСТ 28498 Термометры жидкостные стеклянные. Общие технические требования. Методы испытаний
ГОСТ 32427 Методы испытаний химической продукции, представляющей опасность для окружающей среды. Определение биоразлагаемости. 28-дневный тест
ГОСТ OIML R 76-1 Государственная система обеспечения единства измерений. Весы неавтоматического действия. Часть 1. Метрологические и технические требования. Испытания
ГОСТ Р 52501 (ИСО 3696:1987) Вода для лабораторного анализа. Технические условия
ГОСТ Р 58144 Вода дистиллированная. Технические условия
ГОСТ Р 59024 Вода. Общие требования к отбору проб
ГОСТ Р 70282 Охрана окружающей среды. Поверхностные и подземные воды. Общие требования к отбору проб льда и атмосферных осадков
ГОСТ Р 70295 Глюкоза кристаллическая. Технические условия
СП 32.13330.2018 «СНиП 2.04.03-85 Канализация, наружные сети и сооружения»
Примечание - При пользовании настоящим стандартом целесообразно проверить действие ссылочных стандартов (сводов правил) в информационной системе общего пользования — на официальном сайте Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии в сети Интернет или по ежегодному информационному указателю «Национальные стандарты», который опубликован по состоянию на 1 января текущего года, и по выпускам ежемесячного информационного указателя «Национальные стандарты» за текущий год. Если заменен ссылочный документ, на который дана недатированная ссылка, то рекомендуется использовать действующую версию этого документа с учетом всех внесенных в данную версию изменений. Если заменен ссылочный документ, на который дана датированная ссылка, то рекомендуется использовать версию этого документа с указанным выше годом утверждения (принятия). Если после утверждения настоящего стандарта в ссылочный документ, на который дана датированная ссылка, внесено изменение, затрагивающее положение, на которое дана ссылка, то это положение рекомендуется применять без учета данного изменения. Если ссылочный документ отменен без замены, то положение, в котором дана ссылка на него, рекомендуется применять в части, не затрагивающей эту ссылку. Сведения о действии сводов правил целесообразно проверить в Федеральном информационном фонде стандартов.
3 Термины и определения
В настоящем стандарте применены термины по ГОСТ 25150 и ГОСТ 32427.
4 Общие положения
4.1 Основной фракцией ХПК является фракция ХПКобщ.
ХПКобщ представляет собой ХПК натуральной (взболтанной) пробы, в которой происходит потребление кислорода за счет химического окисления всех окисляемых веществ, содержащихся в натуральной пробе сточной воды.
- на ХПК растворенных веществ ХПКраств — потребление кислорода за счет химического окисления всех окисляемых веществ, содержащихся в жидкой фазе сточной воды;
- ХПК взвешенных веществ ХПКвзв — потребление кислорода за счет химического окисления всех окисляемых веществ, содержащихся во взвешенном веществе сточной воды.
- на ХПК растворенных биоокисляемых веществ ХПКб.ок.раств — потребление кислорода за счет химического окисления всех окисляемых веществ, содержащихся в жидкой фазе сточной воды;
- ХПК растворенных инертных веществ ХПКин.раств — потребление кислорода за счет химического окисления не поддающихся биоокислению растворенных веществ.
- на биоокисляемую часть ХПКб.ок.взв — потребление кислорода за счет химического окисления биоокисляемых веществ, содержащихся во взвешенном веществе сточной воды;
- инертную часть ХПКин.взв — потребление кислорода за счет химического окисления не поддающихся биоокислению веществ, содержащихся во взвешенном веществе сточной воды.
Основные фракции ХПК представлены на рисунке 1.
Примечание - Сумму ХПКб.ок.раств и ХПКб.ок.взв называют общим биоокисляемым ХПК — ХПКобщ.б.ок, а сумму ХПКин.раств и ХПКин.взв называют общим инертным ХПК — ХПКин.общ.
Рисунок 1 — Основные фракции ХПК
4.2 Сущность методов
4.2.1 Метод А
Метод А наиболее сложен и требует использования манометрического определения биохимического потребления кислорода (БПК), но дает наиболее обоснованный результат, поэтому рекомендуется для станций большой производительности от 40 тыс. м3/сутки и более, для проектирования которых, как правило, используется математическое моделирование. Данный метод допускается применять для меньших производительностей при обосновании.
Метод А предусматривает непосредственное определение ХПК фотометрическим методом и БПК манометрическим методом. Для того чтобы перевести значение БПК полное как предел данной функции БПКпол в ХПК биоокисляемое, требуется знать соотношение данных величин. Значение биоокисляемого ХПК рассчитывают, используя коэффициент КХПК, который показывает соотношение величины БПКпол и ХПК для полностью биоокисляемых субстратов при использовании данного активного ила (активного ила, использованного в данном эксперименте). Это соотношение зависит от используемой в эксперименте биомассы (прежде всего от возраста ила). Активный ил, образовавшийся в ходе потребления органических веществ, не окисляется полностью в процессе самоокисления при анализе на БПКпол, а при окислении используемых органических веществ образуется некоторое количество бионеокисляемых веществ, выделяемых микроорганизмами ила. Бионеокисляемая часть биомассы ила и вещества, выделяемые при окислении, определяются в первую очередь составом биомассы.
Для определения этого коэффициента используют пробу, содержащую раствор полностью биоокисляемых веществ (глюкоза и аминокислота) с известным ХПК. Так как добавленный в пробы активный ил также потребляет кислород, дополнительно используют пробу с активным илом, чтобы определить это потребление.
Для исследования используют натуральную (взболтанную) пробу сточной воды, часть которой фильтруют через бумажный фильтр «белая лента» или фильтровальную бумагу.
Максимальные затраты кислорода на окисление органических веществ исследуемой сточной воды БПКпол принимаются как предел логарифмической функции БПКпол(t), описывающей зависимость затрат кислорода от времени инкубации органических веществ [см. формулу (1)] для каждой пробы. При этом для сокращения сроков эксперимента потребление кислорода определяют в течение первых 10 сут.
Определение КХПК для используемого в эксперименте ила проводят путем определения БПКпол для стандартного субстрата, состоящего целиком из легкоокисляемых компонентов (глюкоза и аминокислота) с известным ХПК — стандартный раствор с инокуляцией тем же илом.
Отдельно определяют затраты кислорода на самоокисление ила в холостой пробе.
Инокуляция проб одним и тем же илом создает максимально возможную идентичность биоценоза в начале процесса окисления, что обеспечивает наиболее точное определение соотношения ХПК биоокисляемого и БПКпол, существенно зависящего от состава биоценоза активного ила.
Инертную фракцию ХПК рассчитывают как разность между ХПК, определенным фотометрическим методом, и биоокисляемым ХПК.
4.2.2 Метод Б
Метод Б рекомендуется для станций производительностью от 1 до 40 тыс. м3/сутки. Данный метод предполагает использование значения инертного взвешенного ХПК по средним данным для Российской Федерации. Данный метод не требует использования манометрического определения БПК при минимальной потере обоснованности результата определения. Он наиболее подходит для ручных вариантов расчетов сооружений по методам с использованием фракционированного ХПК, но может использоваться и для математического моделирования.
В методе Б часть натуральной пробы фильтруется аналогично методу А. В этих пробах определяются ХПКраств и ХПКвзв. При этом метод Б предусматривает определение ХПКин.раств методом полного окисления — окисления органических веществ в аэрируемой пробе с активным илом при контроле ХПК, что позволяет определить ХПКб.ок.раств как разность между ХПКраств и ХПКин.раств. Для нахождения ХПКб.ок.взв и ХПКин.взв последнее принимается по средним данным, приведенным в приложении А. Затем ХПКб.ок.взв определяется как разность между ХПКвзв и ХПКин.взв.
Схема определения приведена на рисунке 2.
Рисунок 2 — Схема определения по методу Б
Рекомендуется для расчетов и математического моделирования городских канализационных очистных сооружений от небольших до больших (производительностью от 1 до 40 тыс. м3/сутки в соответствии с классификацией по [1]).
Метод Б заключается в следующем. Для исследования используют натуральную (взболтанную) пробу сточной воды и пробу сточной воды, фильтрованную через бумажный фильтр «белая лента» или фильтровальную бумагу. Определяют значения ХПК фотометрическим методом в натуральной и фильтрованной пробах. Для определения ХПКин.раств часть фильтрованной пробы смешивают с заранее подготовленным активным илом и аэрируют в течение одних-двух суток с контролем ХПК через каждые 2 ч в течение рабочего дня до тех пор, пока ХПК не перестанет снижаться. Так как иловая вода, добавляемая в пробу в составе иловой смеси, также имеет ХПК, влияющее на результат определения, для его учета дополнительно определяют ХПК иловой воды, отфильтрованной от используемого для инокуляции активного ила.
Фракции ХПК рассчитывают следующим образом. Растворенную биоокисляемую фракцию ХПК рассчитывают как разность между общим растворенным ХПК и инертным растворенным ХПК. ХПК взвешенных веществ вычисляют как разность между ХПК натуральной (взболтанной) пробы и ХПК фильтрованной пробы. ХПК биоокисляемое взвешенных веществ вычисляют как разность между ХПК взвешенных веществ и инертным ХПК взвешенных веществ, определяемым как усредненное значение фракции инертного ХПК взвеси.
4.2.3 Метод В
Метод В не предполагает проведения химических анализов в тех случаях, когда невозможно отобрать пробу сточной воды. Он рекомендуется для новых канализационных очистных сооружений, к которым будет подключаться значительное количество новых абонентов, меняющих состав стока, и других случаев. Для сооружений производительностью до 1 тыс. м3/сутки рекомендуется применение данного метода с определением величины общего ХПК как среднее значение для не менее трех среднесуточных проб.
В тех случаях, когда невозможно отобрать пробу сточной воды, величину общего ХПК определяют расчетным путем по СП 32.13330.2018 (приложение Г).
Если имеется возможность отобрать пробу, величину общего ХПК определяют как среднее значение для не менее трех среднесуточных проб сточных вод.
Фракции ХПК рассчитываются исходя из среднего процентного содержания (см. приложение А) путем умножения концентрации ХПК общего на процентное содержание по приложению А.
Примечание - Данные приложения А получены в результате обработки результатов 50 определений фракционированного ХПК по методу А с 2004 г.
5 Оборудование, средства измерений, вспомогательные устройства
5.1 Весы лабораторные общего назначения специального класса точности по ГОСТ OIML R 76-1 (точные аналитические весы, до четвертого знака).
5.2 Дистиллятор или установка любого типа для получения дистиллированной воды.
5.3 Установка для фильтрования под вакуумом любого типа.
5.4 Холодильник бытовой, обеспечивающий хранение проб при температуре от 2 °C до 10 °C.
5.5 Цилиндры мерные вместимостью 100, 500 и 1000 см3 по ГОСТ 1770, класса точности 2.
5.6 Дозаторы медицинские лабораторные настольные (устанавливаемые на сосуд) или ручные, одноканальные с фиксированным или варьируемым объемом дозирования по ГОСТ 28311.
5.7 Кюветы стеклянные с завинчивающимися крышками для спектрофотометра и помещения в блок минерализатора. Размеры кюветы: высота 100 мм, диаметр 16 мм или согласно комплекту спектрофотометр-минерализатор. При использовании спектрофотометра с призматическими кюветами — кварцевые кюветы с путем луча 1 см объемом 3 см3.
5.8 Реактор (нагревательный блок) для проведения минерализации с ячейками под круглые кюветы в соответствии с 5.7, обеспечивающий температуру (150 +/- 5) °C (минерализатор).
5.9 Спектрофотометр, обеспечивающий проведение измерений при длинах волн (440 +/- 20) и (600 +/- 20) нм.
5.10 Система манометрического определения БПК. Используют доступные модели анализаторов БПК.
5.11 Термометр с диапазоном измерений от 0 °C до 100 °C класса точности II по ГОСТ 28498.
5.12 Колбы мерные, входящие в комплект системы БПК.
5.13 Микрокомпрессор для аэрации проб.
6 Реактивы и материалы
6.1 Государственный стандартный образец (ГСО) ХПК (бихроматная окисляемость воды) значение ХПК 10 000 мг/дм3, относительная погрешность аттестации 1,5%, № 7425-976.2.
6.2 Вода дистиллированная по ГОСТ Р 58144 или вода для лабораторного анализа 2-й степени чистоты (далее — бидистиллят) по ГОСТ Р 52501.
6.3 Калий двухромовокислый (бихромат калия) K2Cr2O7, х.ч. по ГОСТ 4220 или стандарт-титр по нормативным документам и технической документации.
6.4 Кислота серная H2SO4, х.ч. по ГОСТ 4204.
6.5 Ртуть сернокислая (II) (сульфат ртути) HgSO4, ч.д.а. по нормативным документам и технической документации.
6.6 Серебро сернокислое (сульфат серебра), х.ч. по нормативным документам и технической документации.
6.7 Ингибитор нитрификации АТН (из комплекта БПК-системы) или N-аллилтиомочевина.
6.8 Калия гидроокись, KOH, ч.д.а. по ГОСТ 24363 или раствор гидроокиси калия 45%-ный (из комплекта БПК-системы).
6.9 Глюкоза кристаллическая ангидридная по ГОСТ Р 70295.
6.10 Фильтры бумажные обеззоленные «белая лента» по нормативным документам и технической документации или бумага фильтровальная марки ФС по ГОСТ 12026.
7 Отбор и хранение проб
Определение фракций ХПК проводят в среднесуточных пробах. Среднесуточную пробу отбирают с помощью автоматического пробоотборника с охлаждаемой камерой для хранения пробы или вручную. Пробы отбирают каждый час и хранят в холодильнике. Смешивание ежечасно отбираемых проб для станций производительностью более 40 тыс. м3/сутки рекомендуется проводить пропорционально почасовым расходам. Отбор проб воды вручную проводят в соответствии с ГОСТ Р 59024, ГОСТ Р 70282 или [2].
Пробы отбирают в емкости из стекла (в автоматическом пробоотборнике используются штатные кюветы). Емкости заполняют водой полностью, не допуская пузырьков воздуха. Отобранные среднесуточные пробы транспортируют герметично закрытыми при температуре в диапазоне от 2 °C до 5 °C.
Объем среднесуточной пробы должен составлять не менее 1,5 дм3. Срок хранения проб — 24 ч при температуре (3 +/- 1) °C.
Не допускается консервирование проб, предназначенных для анализа.
8 Процедуры анализов
8.1 Анализ методом А
8.1.1 Определение ХПКобщ пробы
8.1.1.1 Приготавливают смесь твердых сульфата серебра (6.6) и сульфата ртути (II) (6.5) в соотношении 1:1, которую используют при определении в качестве катализатора (при этом ионы ртути связывают хлорид-ионы, мешающие определению).
8.1.1.2 Приготавливают раствор бихромата калия (6.3) в дистиллированной воде концентрацией 10,2 г/дм3.
8.1.1.3 В стеклянные кюветы с завинчивающимися пробками последовательно вносят по 3 см3 концентрированной серной кислоты (6.4), приблизительно 200 мг смеси сульфатов серебра и ртути (8.1.1.1) вносится в пробу на конце шпателя, 1,3 см3 раствора бихромата калия (8.1.1.2) и 2,1 см3 анализируемого раствора (в одну пробирку вместо анализируемого раствора добавляют 2,1 см3 бидистиллята). В качестве анализируемого раствора в четыре пробирки вносят стандартные растворы глюкозы с известным ХПК, приготовленные по 8.1.1.4, в остальные (число которых равно требуемому числу параллельных определений) — пробу сточной воды. Содержимое закрытых пробирок тщательно перемешивают, а затем их помещают на 2 ч в нагревательный блок (минерализатор) при температуре 160 °C. После этого кюветы следует охладить на воздухе. Измеряют оптическую плотность на спектрофотометре при длине волны 600 нм в кварцевой кювете с путем луча 1 см при длине волны 600 нм против раствора сравнения, приготовленного таким же образом, но вместо образца добавляют дистиллированную воду. Или на спектрофотометре, предназначенном для круглых кювет.
8.1.1.4 Приготовление стандартных растворов и построение градуировочного графика
Для приготовления стандартных растворов используют ГСО (6.1) в соответствии с [3] или свежеприготовленный стандартный раствор глюкозы (6.9) с концентрацией 1 г/дм3 в соответствии с таблицей 1.
Приготовление стандартных растворов глюкозы разной концентрации из исходного стандартного раствора с концентрацией 1 г/дм3
Градуировочную кривую строят по результатам измерений оптической плотности растворов, содержащих стандартные растворы глюкозы, приготовленных, обработанных и измеренных по 8.1.1.3. Измерения оптической плотности каждого раствора проводят трижды, принимая за окончательный результат измерения среднеарифметическое значение трех результатов.
8.1.1.5 При значениях ХПК пробы более 1 г/дм3 пробу разбавляют, используя бидистиллят.
8.1.1.6 При использовании приборов для комплексного анализа сточных вод и наличии методов производителя оборудования следует использовать методы, рекомендованные производителем приборов.
8.1.2 Определение фракций ХПК
8.1.2.1 Устанавливают предварительные значения ХПКраств, БПК взболтанной пробы БПКобщ и БПК фильтрованной пробы БПКраств для определения разведения. Для этого уже определенную величину ХПКобщ разделяют в соответствии со средним содержанием ХПКраств и далее принимают величину БПК как часть ХПК. Среднее значение ХПКраств в соответствии с приложением А составляет 47% от ХПКобщ. Предварительные значения БПКобщ принимают равными 1/2 соответствующего значения ХПК.
8.1.2.2 Для определения значения БПКобщ (БПКпол) пробы используют систему манометрического определения БПК (5.10), руководствуясь инструкцией по эксплуатации от изготовителя системы. Подробная методика измерений с использованием измерителя БПК конкретной марки приведена в [3]. Разбавление пробы осуществляют в соответствии с предварительно определенными значениями БПК.
8.1.2.3 Перед установкой в измеритель БПК в пробу добавляют 1 см3 активного ила концентрацией 2 — 4 г/дм3. Предпочтительно использовать активный ил той же станции аэрации, с которой отобрана проба сточных вод. Однако, если время доставки пробы составляет более 6 ч, допускается использовать ил с ближайшей городской станции.
8.1.2.4 Для определения БПКпол.хол.пр одновременно с пробами сточной воды в измеритель БПК устанавливают холостую пробу, содержащую 1 см3 активного ила в воде для разбавления, и пробу стандартного раствора, содержащего смесь глюкозы и глютаминовой кислоты, с известным ХПК, значение которого составляет менее 50 мг/дм3.
В качестве разводящей воды допускается использовать водопроводную воду после аэрации в течение не менее 12 ч с применением микрокомпрессора или предварительно выдержанную в открытом стеклянном сосуде при комнатной температуре не менее 2 сут.
8.1.2.5 Время инкубации в манометрической системе рекомендуется 10 сут при снятии показаний не реже чем каждые 24 ч. В системах манометрического определения БПК, позволяющих в автоматическом режиме фиксировать показания с меньшими интервалами, рекомендуется фиксировать показания каждые 12 ч.
8.1.2.6 Для определения биоокисляемого ХПК сначала вычисляют коэффициент КХПК. Для этого потребление кислорода в холостой пробе ила и в пробе со стандартным раствором описывают логарифмической функцией, выраженной уравнением.
БПК в текущий момент времени БПКt — вычисляют по формуле
БПКt = БПКпол(1 — 10(-K·t)), (1)
где БПКпол — БПК полное как предел данной функции;
K — коэффициент нестационарности;
БПК стандартного раствора БПКпол.ст вычисляют по формуле
БПКпол.ст = БПКпол.пр.ст.раств — БПКпол.хол.пр, (2)
где БПКпол.пр.ст.раств — БПКпол пробы стандартного раствора;
БПКпол.хол.пр — БПК, полученное в холостой пробе с илом.
Коэффициент КХПК — вычисляют по формуле
\text{К}_{\text{ХПК}} = \frac{\text{ХПК}_{\text{ст}.\text{раств}}}{\text{БПК}_{\text{пол}.\text{ст}}} , (3)
где ХПКст.раств — известное значение ХПК стандартного раствора.
8.1.2.7 Аналогичным образом вычисляют общее БПКпол для пробы сточной воды по формуле
БПКпол = БПКпол.взболт — БПКпол.хол.пр, (4)
где БПКпол.взболт — БПК полное взболтанной пробы.
8.1.2.8 Общее биоокисляемое ХПК ХПКобщ.б.ок вычисляют по формуле
ХПКобщ.б.ок = БПКпол·КХПК. (5)
8.1.2.9 Для определения ХПКраств фильтрованной пробы 300 см3 взболтанной среднесуточной пробы сточной воды фильтруют через фильтр «белая лента» или фильтровальную бумагу. Допускается проводить фильтрование под вакуумом с использованием установок для фильтрования любого типа. Если предварительно определенное по 8.1.2.1 значение ХПКраств составляет более 100 мг/дм3, то определение ХПКраств проводят так же, как ХПКобщ (см. 8.1.1). Если рассчитанное значение ХПКраств менее 100 мг/дм3, то определение ХПКраств проводят по [4] (метод А).
8.1.2.10 Определение БПКпол фильтрованной пробы БПКпол.раств.фильтр проводят так же, как и для взболтанной пробы:
БПКпол.раств.фильтр = БПКпол.фильтр — БПКпол.хол.пр, (6)
где БПКпол.фильтр — БПК полное фильтрованной пробы;
ХПКб.ок.раств = ХПКпол.раств.фильтр·КХПК. (7)
8.1.2.11 Инертное растворенное ХПК ХПКин.раств вычисляют по формуле
ХПКин.раств = ХПКраств — ХПКб.ок.раств. (8)
Значение общего инертного ХПК ХПКин.общ вычисляют по формуле
ХПКин.общ = ХПКобщ — ХПКобщ.б.ок. (9)
8.1.2.12 Значение инертного ХПК взвешенных веществ ХПКин.взв вычисляют по формуле
ХПКин.взв = ХПКин.общ — ХПКин.раств. (10)
8.1.2.13 Значение биоокисляемого ХПК взвешенных веществ ХПКб.ок.взв вычисляют по формуле
ХПКб.ок.взв = ХПКобщ — (ХПКб.ок.раств +
- ХПКин.раств + ХПКин.взв). (11)
8.2 Анализ методом Б
8.2.1 Не менее 450 см3 исходной пробы сточной воды фильтруют через фильтр «белая лента» или фильтровальную бумагу. Допускается проводить фильтрование под вакуумом с использованием установок для фильтрования любого типа.
8.2.2 Проводят определение общего ХПК исходной пробы и растворенного ХПК фильтрованной пробы согласно методу А (см. 8.1).
8.2.3 Далее смешивают 400 см3 фильтрованной пробы и 100 см3 иловой смеси из действующих аэротенков. Иловая смесь должна иметь концентрацию в диапазоне 2 — 4 г/дм3 по сухому веществу. Отбор иловой смеси для анализа следует проводить не более чем за 6 ч до начала ее подготовки к анализу. Перед проведением эксперимента 250 см3 иловой смеси предварительно аэрируют в течение не менее 6 ч (рекомендуется начинать аэрацию в конце рабочего дня для проведения эксперимента в начале следующего рабочего дня). Аэрация необходима для полного окисления биоокисляемых растворенных в пробе ила веществ.
100 см3 иловой смеси используют для анализа фильтрованной пробы, как указано выше, а 150 см3 — фильтруют через мембранный фильтр 45 нм. В фильтрате иловой смеси определяют значение ХПК (рекомендуется метод для ХПК менее 100 мг/дм3 по [4]). Проводят три параллельных определения.
8.2.4 Смесь фильтрованной пробы с илом, приготовленную по 8.2.3, ставят на аэрацию с помощью микрокомпрессора, поместив ее в цилиндрическую емкость вместимостью 1 дм3 (рекомендуется мерный цилиндр). В ходе определения концентрация кислорода должна быть не менее 2 мг/л, температура (20 +/- 2) °C. Отмечают исходный объем пробы, поставленной на аэрацию. Каждые 2 ч в течение рабочего дня отбирают пробу, в которой определяют растворенное ХПК. Убыль воды в аэрируемой емкости, происходящую в результате испарения, восполняют следующим образом: изначально фиксируется уровень в емкости в начале эксперимента. До отбора пробы фиксируют убыль аэрируемой смеси за счет испарения. Объем пробы восстанавливают, доливая дистиллированную воду. После отбора пробы фиксируют новый уровень в цилиндре. На следующий день отбор проб продолжают. Эксперимент ведут до стабилизации значения ХПК (см. рисунок 3).
Рисунок 3 — Определение инертного ХПКин.раств в фильтрованной пробе с активным илом
Инертное ХПК фильтрованной пробы ХПКин.раств вычисляют по формуле
\text{ХПК}_{\text{ин}.\text{раств}} = \frac{\text{ХПК}_{\text{кон}}(W_{\text{пр}} + W_{\text{ил}.\text{см}}) - W_{\text{ил}.\text{см}}\text{ХПК}_{\text{ил}.\text{см}}}{W_{\text{пр}} + W_{\text{ил}.\text{см}}} , (12)
где ХПКкон — значение ХПК после стабилизации;
Wпр — объем пробы в емкости аэрации в начале эксперимента, мл;
Wил.см — объем добавленной иловой смеси, мл;
ХПКил.см — ХПК иловой смеси, определенное по 8.2.3
\text{ХПК}_{\text{ин}.\text{раств}} = \frac{500 \cdot \text{ХПК}_{\text{кон}} - 100\text{ХПК}_{\text{ил}.\text{см}}}{500} . (13)
8.2.5 Растворенное биоокисляемое ХПК ХПКб.ок.раств вычисляют по формуле
ХПКб.ок.раств = ХПКраств — ХПКин.раств. (14)
8.2.6 ХПК взвешенных веществ ХПКвзв вычисляют по формуле
ХПКвзв = ХПКобщ — ХПКраств. (15)
8.2.7 Инертное ХПК взвешенных веществ ХПКин.взв вычисляют на основании данных о среднем значении инертной фракции ХПК взвешенных веществ, равном 6% (см. приложение А), по формуле
8.2.8 Биоокисляемое ХПК взвешенных веществ ХПКб.ок.взв вычисляют по формуле
ХПКб.ок.взв = ХПКвзв — ХПКин.взв. (17)
8.3 Анализ методом В
8.3.1 При наличии канализационных очистных сооружений или при возможности отобрать представительную пробу сточных вод отбирают среднесуточную пробу, в которой по методике, описанной в 8.1.1, спектрофотометрическим методом определяют общий ХПК.
При невозможности отобрать представительную пробу сточных вод ХПК определяют расчетным путем по СП 32.13330.2018 (пункт Г.3). Под невозможностью отбора представительной пробы подразумеваются ситуации, когда поток сточных вод либо еще не существует, либо качество сточной воды существенно изменится в результате подключения новых абонентов и/или изменения качества стока промышленных предприятий в результате строительства локальных канализационных очистных сооружений.
8.3.2 Расчет фракций ХПК проводят с учетом данных, приведенных в приложении А, следующим образом:
\text{ХПК}_{\text{б}.\text{ок}.\text{раств}} = \frac{\text{ХПК}_{\text{общ}} \cdot \text{ХПК}_{\text{б}.\text{ок}.\text{раств}}}{100} = \text{ХПК}_{\text{общ}} \cdot 0,3.
\text{ХПК}_{\text{ин}.\text{раств}} = \frac{\text{ХПК}_{\text{общ}} \cdot \text{ХПК}_{\text{ин}.\text{раств}}}{100} = \text{ХПК}_{\text{общ}} \cdot 0,17.
\text{ХПК}_{\text{б}.\text{ок}.\text{взв}} = \frac{\text{ХПК}_{\text{общ}} \cdot \text{ХПК}_{\text{б}.\text{ок}.\text{взв}}}{100} = \text{ХПК}_{\text{общ}} \cdot 0,47.
\text{ХПК}_{\text{ин}.\text{взв}} = \frac{\text{ХПК}_{\text{общ}} \cdot \text{ХПК}_{\text{ин}.\text{взв}}}{100} = \text{ХПК}_{\text{общ}} \cdot 0,06.
СРЕДНИЕ ЗНАЧЕНИЯ ПРОЦЕНТНОГО СОДЕРЖАНИЯ ФРАКЦИЙ ХИМИЧЕСКОГО ПОТРЕБЛЕНИЯ КИСЛОРОДА СТОЧНЫХ ВОД В РОССИИ
Xi — инертная фракция взвешенных веществ, 6%; Si — инертная фракция растворенных веществ, 17%; Ss — фракция растворенного биоокисляемого ХПК, 30%; Xs — фракция ХПК взвешенных биоокисляемых веществ, 47%
Примечание - Значения процентного соотношения содержания по оси Y являются средними. При обосновании ХПК допускается принимать в диапазоне в соответствии с осью X.
ПРИМЕР РАСЧЕТОВ ФРАКЦИЙ ХИМИЧЕСКОГО ПОТРЕБЛЕНИЯ КИСЛОРОДА
При постановке анализа на ХПКобщ получены следующие значения:
Среднее значение составляет 544,7 мг/л.
Предварительная оценка ХПКраств по 8.1.2.1. Среднее значение ХПКраств составляет 47% от ХПКобщ = 544,7·0,47 = 256 мг/л.
В соответствии с полученным значением применяют метод определения ХПК для диапазона 100 — 1000 мг/л.
При постановке анализа на ХПК фильтрованной пробы получены следующие значения:
Среднее значение ХПКраств составляет 256 мг/л.
Предварительная оценка значений БПК — по 8.1.2.1. Получены следующие значения:
\text{БПК}_{\text{общ}} = \frac{\text{ХПК}_{\text{общ}}}{2} = \frac{544,7}{2} = 272,35;
\text{БПК}_{\text{раств}} = \frac{\text{ХПК}_{\text{раств}}}{2} = \frac{256}{2} = 128\text{мг}/\text{л}.
В соответствии с данными значениями БПК определяется коэффициент разведения для прибора определения БПК в соответствии с инструкцией прибора.
В ходе определения БПК общей пробы получают результаты, приведенные в таблице Б.1.
| Сутки | Значение БПК, мг/л |
|---|---|
| 1 | 90 |
| 2 | 151 |
| 3 | 194 |
| 4 | 215 |
| 5 | 235 |
| 6 | 245 |
| 7 | 251 |
| 8 | 256 |
| 9 | 262 |
| 10 | 264 |
\text{БПК}_{\text{пол}} = \frac{\text{БПК}_{t}^{2}}{2 \cdot \text{БПК}_{t} - \text{БПК}_{2t}} ; (Б.1)
k = \frac{1}{t} \cdot \frac{lg\text{БПК}_{t}}{\text{БПК}_{2t} - \text{БПК}_{t}} , (Б.2)
где t — время инкубации пробы БПК.
Определяют для парных значений времени БПКпол и значение k в соответствии с таблицей Б.2.
| Сутки | 2 — 4 | 3 — 6 | 4 — 8 | 5 — 10 | Среднее |
|---|---|---|---|---|---|
| БПКпол | 262,08 | 263,19 | 265,66 | 268,08 | 264,75 |
| k | 0,186 | 0,193 | 0,180 | 0,182 | 0,185 |
Формула кинетики БПК по средним данным имеет вид:
БПКt = 264,75·(1 — 10-0,185t).
Для визуального контроля сходимости формулы и экспериментальных точек строят график, приведенный на рисунке Б.1 (график приводится для подтверждения того, что логарифмическое описание кинетики БПК соответствует полученным данным).
- измерено; 
- теоретическиРисунок Б.1 — Экспериментальные точки и описание кинетики БПК
Аналогичным образом для БПКпол.хол.пр получено БПКпол 3,7 мг/л, для стандартного раствора БПКпол.ст = 30,12 мг/л, а для фильтрованной пробы БПКпол.фильтр = 102,95 мг/л.
Далее в соответствии с формулами (1) — (11) рассчитывается:
БПКпол.ст = БПКпол.пр.ст.раств — БПКпол.хол.пр = 30,02 — 3,7 = 26,32 мг/л;
\text{К}_{\text{ХПК}} = \frac{\text{ХПК}_{\text{ст}.\text{раств}}}{\text{БПК}_{\text{пол}.\text{ст}}} = \frac{42,275}{26,32} = 1,61;
БПКпол = БПКпол.взболт — БПКпол.хол.пр = 264,75 — 3,7 = 261,05 мг/л;
ХПКобщ.б.ок = БПКпол·КХПК = 261,05·1,61 = 420,29 мг/л;
БПКпол.раств.фильтр = БПКпол.фильтр — БПКпол.хол.пр = 102,95 — 3,7 = 99,25 мг/л;
ХПКб.ок.раств = БПКполн.фильтр·КХПК = 99,25·1,61 = 159,79 мг/л;
ХПКин.раств = ХПКраств — ХПКб.ок.раств = 256 — 159,75 = 96,25 мг/л;
ХПКин.общ = ХПКобщ — ХПКобщ.б.ок = 544,7 — 420,29 мг/л = 124,41 мг/л;
ХПКин.взв = ХПКин.общ — ХПКин.раств = 124,41 — 96,25 = 28,16 мг/л;
ХПКб.ок.взв = ХПКобщ — (ХПКб.ок.раств + ХПКин.раств + ХПКин.взв) = 544,7 — (159,79 + 96,25 + 28,16) = 264,5 мг/л.
При постановке анализа на ХПКобщ получены следующие значения:
Среднее значение составляет 544,7 мг/л.
Предварительная оценка ХПК фильтрованной пробы — по 8.1.2.1. Среднее значение ХПКраств составляет 47% от ХПКобщ = 544,7·0,47 = 256 мг/л.
В соответствии с полученным значением применяют метод определения ХПК для диапазона 100 — 1000 мг/л.
При постановке анализа на ХПК фильтрованной пробы получены следующие значения:
Среднее значение ХПКраств составляет 256 мг/л.
Значение ХПК взвешенных веществ составляет:
ХПКвзв = ХПКобщ — ХПКраств = 544,7 — 256 = 288,7 мг/л.
ХПК фильтрованное иловой смеси ХПКил.см в трех определениях составляет:
Среднее значение ХПК составляет 37,67 мг/л.
В ходе определения биоокисляемости с добавкой активного ила получают данные (среднее из трех определений за каждый час), приведенные в таблице Б.3.
| Час эксперимента | ХПК, мг/л |
|---|---|
| 0 | 212,334 |
| 2 | 125,55 |
| 4 | 118,95 |
| 6 | 115,4 |
| 8 | 109,45 |
| 24 | 97,90 |
| 26 | 102,10 |
График снижения концентрации ХПК представлен на рисунке Б.2.
Рисунок Б.2 — График снижения концентрации ХПК
В соответствии с графиком величина ХПК после окисления в пробе принята как среднее за 24 и 26 ч — 100 мг/л.
В соответствии с формулой (12) получают следующие значения:
ХПКб.ок.раств = ХПКраств — ХПКин.раств = 256 — 92,47 = 163,53;
ХПКин.взв = ХПКобщ·0,06 = 32,68 мг/л;
ХПКб.ок.взв = ХПКвзв — ХПКин.взв = 288,7 — 32,68 = 256,02.
При постановке анализа на ХПКобщ получены следующие значения:
Среднее значение составляет 544,7 мг/л.
В соответствии с 8.3.2 распределение ХПК по фракциям составляет:
ХПКб.ок.раств = ХПКобщ·0,3 = 163,41 мг/л;
ХПКин.раств = ХПКобщ·0,17 = 92,60 мг/л;
ХПКб.ок.взв = ХПКобщ·0,47 = 256,01 мг/л;
ХПКин.взв = ХПКобщ·0,06 = 32,68 мг/л.
БИБЛИОГРАФИЯ
| [1] | ИТС 10-2019 | Информационно-технический справочник по наилучшим доступным технологиям. Очистка сточных вод с использованием централизованных систем водоотведения поселений, городских округов |
|---|---|---|
| [2] | ПНД Ф 12.15.1-08 | Методические указания по отбору проб для анализа сточных вод |
| [3] | ПНД Ф 14.1:2.275-2012 (ФР.1.31.2006.02940) |
Количественный химический анализ вод. Методика измерений биохимического потребления кислорода в пробах природных, очищенных сточных и сточных вод манометрическим методом (МИ № 01.1:1:2.4.60-06) |
| [4] | ПНД Ф 14.1:2:4.210-2005 | Количественный химический анализ вод. Методика измерений химического потребления кислорода (ХПК) в пробах питьевых, природных и сточных вод фотометрическим методом |