3028

21

отсутствуют даже в том случае, если какие-либо производственные стоки при сбросе их в общую канализацию имели нитриты и нитраты в своем составе. Исчезновение нитритов и нитратов объясняется тем, что группа факультативных анаэробов-денитрификаторов использует связанный кислород этих соединений на энергетические потребности. Процесс размножения нитритов и нитратов протекает довольно энергично, поэтому в условиях анаэробиоза окисленные формы азота быстро исчезают, а в результате разложения либо выделяется молекулярный азот, либо появляются аммонийные соли.

Нитриты и нитраты могут появляться в городских сточных водах лишь после очистки этих вод в биоокислителях-биофильтрах и аэротенках. Наличие окисленных форм является свидетельством глубоко прошедшего процесса, так как нитрификация аммонийного азота начинается после окисления углеродосодержащих соединении, т.е. после практически полного снижения БПК.

Определение азотных форм в сточных водах - важный элемент анализа, так как азот наряду с фосфором является необходимым элементом питания клетки. Достаточность элементов питания для бактерий в сточных водах определяется соотношением основных показателей анализа БПКполн:N:Р. Здесь буквой N обозначен азот аммонийный, а буквой Р - фосфор в виде растворенных фосфатов. В каждом конкретном случае это соотношение зависит от состава очищаемой воды. В отечественной практике, согласно рекомендациям СНиП, используется соотношение БПK:N:P=100:5:l. Если азота и фосфора меньше, чем указано в соотношении, то их добавляют в виде фосфатов и хлористого аммония. Добавление солей для биологической очистки может быть необходимым только при обработке производственных сточных вод. В бытовых же водах доступного бактериям азота всегда достаточно.

Цикл превращений азота в процессах биоокисления загрязнений сточных вод в общем виде может быть представлен схемой

Под БПК(c) здесь понимается наличие в воде источников углеродистого питания клеток. Наиболее интенсивно азот используется в период роста клеток (в период логарифмической фазы), а в период окисления клеток он высвобождается вновь в виде аммиака. Выделившийся аммонийный азот может окисляться до нитритов и нитратов либо повторно использоваться для нового цикла синтеза.

Вступая в общий круговорот азота, нитриты и нитраты могут выполнять сразу две функции - служить источником кислорода в анаэробных условиях и быть источником азота, например, при биосинтезе водорослей. Вот почему в водоемы, во избежании интенсивного зарастания, не следует выпускать сточные воды, содержащие большое количество нитритов и нитратов. Если же последние получаются при биоокислении и оправданы требованиями технологического процесса, то вслед за сооружениями-окислителями следует предусмотреть сооружения-денитрификаторы для разложения окисленных форм азота до азота

22

молекулярного. По кислороду реакции окисления аммонийного азота и денитрификация неравнозначны. На окисление 1 мг азота затрачивается 3,4 мг кислорода:

NH3 + 2O2 = HNO3 + H2O

4814 : 14 = 3,4 мг О2 /мг N

При денитрификации на 1 мг азота приходится только 2,86 мг выделяющегося кислорода (остальной затраченный ранее кислород расходуется для образования воды):

2HNO3 = N2 + 2,5 O2

8028 : 28 = 2,86 мг O2 / мг N80

Денитрификация - процесс сложный, многостадийный и может протекать по разным схемам в зависимости от условий среды. Конечными продуктами распада могут либо молекулярный азот, либо аммиак, либо окислы азота, но применительно к сточным водам денитрификация проходит, как правило, до молекулярного азота.

Студенты на лабораторных занятиях выполняют определение аммонийного азота, нитритов и нитратов.

Работа рассчитана на 4 часа.

Ход определение NH4+

К 50 мл осветленной пробы или меньшему ее объему, доведенному до 50 мл безаммиачной дистиллированной водой, прибавляют 1 мл сегнетовой соли, тщательно перемешивают. Затем прибавляют 1мл реактива Несслера, снова перемешивают и оставляют на 10 мин. По истечении 10 мин колориметрируют на ФЭКе с синим светофильтром в кюветах с толщиной слоя 2 см и по калибровочному графику находят содержание аммиака.

Расчет. Содержание NH4 + в мг/л (X) вычисляют по формуле

X = C*50/ V

где С - найденная концентрация NH4 + по калибровочному графику, мг/л, V - объем сточной воды, взятой для анализа мл;

50 - объем, до которого разбавлена проба мл.

Ход определения NO2 -

Берут 50 мл или меньшее количество профильтрованной пробы и доводят до 50 мл дистиллированной водой. Прибавляют 1 мл раствора сульфаниловой кислоты, смесь тщательно перемешивают и оставляют на 5 мин. Затем прибавляют 1 мл раствора а-нафтиламина. Смесь снова перемешивают и оставляют на 40 мин. После чего колориметрируют на ФЭКе с зеленым светофильтром в кюветах с толщиной слоя 2 см и по калибровочному графику находят содержание нитритов.

Расчет. Содержание нитрит-ионов (X) в мг/л вычисляют по формуле

Х = С*50/ V

где С - концентрация нитрит-ионов, найденная по калибровочному графику

23

мг/л;

V - объем сточной воды, взятой для определения, мл; 50 - объем, до которого разбавлена проба.

Ход определения NO3-

Берут 20 мл профильтрованной сточной вода, переливают в фарфоровую чашку и выпаривают на кипящей водяной бане досуха. К сухому остатку при бавляют 1 мл фенолдисульфоновой кислоты и размешивают стеклянной палочкой до полного растворения. Затем содержимое фарфоровой чашечки переливают в мерный цилиндр, тщательно ополаскивают фарфоровую чашечку и стеклянную палочку дистиллированной водой и все переносят в мерный цилиндр прибавляют 10 мл 10 % раствора аммиака и доводят объем пробы до 50 мл дистиллированной водой. Колориметрируют на ФЭКе с синим светофильтром в кюветах с толщиной слоя 2 см и по калибровочному графику находят содержание нитрат-ионов.

Расчет. Содержание нитрат-ионов (X) в мг/л вычисляют по формуле:

Х = С*50/ V

где С - концентрация нитрат-ионов, найденная по калибровочному графику мг/л;

V - объем сточной воды, взятой для определения, мл; 50 - объем, до которого разбавлена проба.

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ

1.В каких формах встречается азот в воде и о чем говорит каждая формула?

2.Можно ли выпускать в водоем очищенные сточные воды с большим содержанием нитратов? К чему это приводит?

3.Назначение денитрификаторов.

24

ЛИТЕРАТУРА

1.Хаммер М. Технология обработки природных и сточных вод Перевод с английского Матвеева Ю.В., под. ред. Карюхиной Т.А. - М.: Стройиздат, 1979.- 400 с.

2.Новиков Ю.Ф., Ласточкина К О., Болдина З.Н. Методы определения вредных веществ в воде водоемов. Под. ред. чл.-корр. АМН СССР проф. Шицковой А.П. - М.:

Медицина, 1981. - 376 с.

3.Лурье Ю.Ю. Унифицированные методы анализа вод. - М.: Химия, 1973 - 365 с.

4.Свод правил СП 32.13330.2012 «СНиП 2.04.03-85» Канализация. Наружные сети и сооружения.

5.СНиП 2.04.03-85* Строительные нормы и правила. Канализация Наружные сети и сооружения. Минстрой России. - М.: ГУП ЦПП, 1996. - 72 с.

6.Воронов Ю.В., Алексеев Е.В., Пугачев Е.А., Саломеев В.П. Водоотведение: Учебное издание. – М.: Издательство АСВ, 2014. – 416 с.

7.Лабораторный практикум по механической очистке сточных вод. – Нижний Новгород, НАСА, 1993.

8.Практикум по биологической очистке сточных вод: Часть 1. Анализ сточной жидкости. – Нижний Новгород, ННГАСУ, 2000.

25

Земскова Валентина Алексеевна Карпова Людмила Анатольевна Корочкина Наталья Игоревна

Очистка сточных вод

Учебно-методическое пособие по выполнению лабораторных работ для обучающихся по дисциплине «Очистка сточных

вод» по направлению подготовки 08.03.01 Строительство профиль Теплогазоснабжение, вентиляция, водоснабжение и водоотведение зданий, сооружений, населенных пунктов

Часть 1

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Нижегородский государственный архитектурно-строительный университет»

603950, Нижний Новгород, ул. Ильинская, 65. http://www. nngasu.ru, srec@nngasu.ru