7.8.7. Определение биохимического потребления кислорода

Биохимическим потреблением кислорода (БПК) называют количество кислорода, требуемое для окисления находящихся в 1 л сточной воды органических веществ в анаэробных условиях в результате происходящих в воде биологических процессов без расхода кислорода на нитрификацию. БПК выражается в миллиграммах кислорода на 1 л сточной воды.

Полное БПК определяется в течение 15 - 20 суток (до начала нитрификации). Практически БПК определяют в первоначальной или разбавленной пробе сточной воды по разности между содержанием кислорода до и после инкубации в стандартных условиях. Стандартные условия характеризуются продолжительностью инкубации 5 сут, температурой 20°С, отсутствием доступа света и воздуха. Потребление кислорода, определяемое в этих условиях, называют пятисуточным биохимическим потреблением кислорода и обозначают БПК5. БПК5 является частью полного БПК.

БПК₅ определяют в пробе отстоявшейся или профильтрованной воды. рН воды должен быть 6,5 - 8,5. Если сточная вода не отвечает этому условию, производят корректировку рН, прибавляя 1 н. раствор щелочи или кислоты.

Сточные воды кожевенных заводов характеризуются высоким значением БПК и анализируются при разбавлении водой. Кратность разбавления ориентировочно рассчитывают по химическому потреблению кислорода: ХПК делят на 4 или 5; полученный результат показывает, во сколько раз следует разбавить анализируемую сточную воду.

Воду для разбавления (разбавляющую воду) готовят из дистиллированной воды, насыщенной кислородом. Для этого 2 - 2,5 л дистиллированной воды помещают в колбу вместимостью 5 л и энергично взбалтывают. Предварительно на каждый 1 л дистиллированной воды прибавляют по 1 мл фосфатного буферного раствора и растворов сульфата магния, хлорида кальция и хлорида железа (III).

Приготовление фосфатного буферного раствора: 8,5 г однозамещенного фосфата калия КН₂РО₄, 21,75 г двузамещенного фосфата калия К₂НРО₄, 33,4 г двузамещенного фосфата натрия Na₂HPО₄.7H₂О и 1,7 г хлорида аммония NH4Cl растворяют в 500 мл дистиллированной воды и доводят объем раствора до 1 л; рН раствора 7,2.

Приготовление раствора сульфата магния: 22,5 г сульфата магния MgSО₄.7H₂О растворяют в дистиллированной воде и доводят объем раствора до 1 л.

Приготовление раствора хлорида кальция: 27,5 г хлорида кальция СаCl₂ растворяют в дистиллированной воде и доводят объем раствора до 1 л.

Приготовление раствора хлорида железа: 0,25 г хлорида железа FeCl₃.6H₂О растворяют в дистиллированной воде и доводят объем раствора до 1 л.

Непосредственно перед разбавлением анализируемой сточной воды в воду для разбавления вводят культуру микроорганизма, выращенную на анализируемой сточной воде. Для этого сточную воду разбавляют в 10 - 100 раз водопроводной водой, прибавляют указанные выше биогенные реактивы и оставляют в открытом сосуде на 2 - 3 дня. Появление мути и пленки указывают на развитие микрофлоры (проверяют под микроскопом). Воду с микрофлорой разбавляют в 5 - 20 раз сточной водой и после дальнейшего развития флоры вносят по 1 мл этой воды на 1 л разбавляющей воды. Для этой же цели можно взять 1 мл воды после первой отметки кожевенного сырья на 1 л разбавляющей воды.

Приготовление раствора хлорида марганца: 425 г хлорида марганца МnCl₂ растворяют в дистиллированной воде и доводят объем раствора до 1 л.

Приготовление раствора гидроксида калия и йодида калия: 700 г гидроксида калия КОН растворяют в 700 мл дистиллированной воды; 150 г йодида калия KI растворяют в 100 - 120 мл воды; затем растворы смешивают и доводят общий объем до 1 л. Вместо гидроксида калия можно взять 500 г гидроксида натрия.

Определение БПК₅ проводят следующим образом. В мерную колбу вместимостью 500 или 1000 мл наливают соответственно 250 или 500 мл разбавляющей воды, прибавляют пипеткой нужное количество анализируемой сточной воды (с учетом разбавления), доливают разбавляющую воду до метки и перемешивают. Воду из мерной колбы переносят в колбу вместимостью 2 л и сильно встряхивают в течение 1 мин для насыщения кислородом воздуха.

Приготовленную пробу разбавленной сточной воды наливают доверху в четыре специальные калиброванные склянки вместимостью 130 - 200 мл с пришлифованными пробками и колпачками. Склянки и колпачки предварительно ополаскивают приготовленной водой. Склянки закрывают пробками так, чтобы под пробкой не осталось пузырьков воздуха. Затем наливают эту же воду в колпачки и, перевернув склянки вверх дном, вставляют их в колпачки так, чтобы пузырьки воздуха не попали в них. Затем склянки возвращают в первоначальное положение.

Другие четыре склянки заполняют разбавляющей водой и тоже закрывают пробками и колпачками, как описано выше. Две склянки с пробой сточной воды и две склянки с разбавляющей водой помещают в термостат при температуре 20°С на 5 сут.

В четырех оставшихся склянках определяют содержание кислорода в начале инкубации, т. е. сразу после заполнения. Для этого в них добавляют по 1 мл растворов хлорида марганца и смеси гидроксида калия и йодида калия. Аккуратно закрывают склянки притертыми пробками, не допуская попадания пузырьков воздуха, и перемешивают жидкость, перевертывая склянки 15 - 16 раз. После того как осадок соберется на дне, в склянки добавляют по 2 мл разбавленной серной кислоты (2:3), закрывают их пробками и снова перемешивают. Осадок растворяется. Затем раствор из каждой склянки переносят в конические колбы, склянки ополаскивают дистиллированной водой и титруют 0,0125 н. раствором тиосульфата натрия в присутствии крахмала до исчезновения окраски.

Через 5 сут этим же методом определяют содержание кислорода в склянках с пробой и с разбавляющей водой, выдержанных в термостате при температуре 20°С. ВПК выражают в миллиграммах кислорода в 1 л воды (мг О/л):

где V₁ и V₂ - объемы 0,0125 н. раствора тиосульфата натрия, израсходованные на титрование пробы сточной воды в начале и в конце инкубации, мл; v1 и v2 - объемы 0,0125 н. раствора тиосульфата натрия, израсходованные на титрование разбавляющей воды в начале и в конце инкубации, мл; k - поправочный коэффициент для приведения концентрации раствора тиосульфата натрия к точно 0,0125 н.; 0,1 - количество кислорода, соответствующее 1 мл 0,0125 н. раствора тиосульфата натрия, мг; Р - коэффициент разбавления сточной воды; V - вместимость склянки, мл.