Что такое ХПК? Почему ХПК является важным показателем при очистке сточных вод?
В промышленном производстве и очистке городских сточных водХПК (химическая потребность в кислороде)является одним из важных показателей качества воды, используемым для оценки степени органического загрязнения водного объекта.
Английское название ХПК — «Химическая потребность в кислороде». Проще говоря, ХПК используется для обозначения количества окислителя, израсходованного при окислении восстанавливающих веществ в пробе воды сильным окислителем при определенных условиях.
Восстанавливающие вещества в воде не ограничиваются органическими веществами; они могут также включать нитриты, сульфиды, соли железа и другие. Однако в большинстве промышленных сточных вод содержание органических веществ обычно значительно выше, чем других веществ-восстановителей. Таким образом, ХПК обычно можно использовать в качестве важного эталонного показателя для определения нагрузки органических загрязнений сточных вод.
С точки зрения технологии очистки сточных вод, ХПК — это не просто результат лабораторных испытаний; это также тесно связано с биоразлагаемостью сточных вод, выбором процессов очистки, требованиями к аэрации, дозированием химикатов и соответствием конечного сброса нормативным стандартам.
Поэтому, прежде чем проводить очистку промышленных сточных вод или строить систему очистки сточных вод, точное понимание концентрации поступающего ХПК является важной основой для определения плана очистки.
Что означает высокое значение ХПК?
Вообще говоря, чем выше концентрация ХПК, тем больше восстановителей в воде необходимо окислить.
При попадании в водоем большого количества органического вещества микроорганизмы в процессе разложения этого органического вещества потребляют большое количество растворенного кислорода. Если нагрузка загрязнения продолжит увеличиваться, это может привести к гипоксии в водоеме, что повлияет на водную экосистему.
Таким образом, контроль ХПК при очистке сточных вод обычно имеет важное значение в следующих аспектах:
Оценка нагрузки органического загрязнения
ХПК помогает инженерному персоналу быстро оценить общее содержание органических загрязнителей в сточных водах, обеспечивая основу для последующего проектирования процесса.
Оценка воздействия биохимической обработки
В системах, в которых используются такие процессы, как процесс с активным илом, процесс биопленки или анаэробная очистка, поступающий ХПК напрямую влияет на нагрузку микроорганизмов при обработке.
Помощь в определении процессов лечения
ХПК из разных источников имеет разный состав.
Например, ХПК в пищевых сточных водах может в основном поступать из жиров, крахмала, сахаров и белков; ХПК в сточных водах бумажного производства может быть связан с такими веществами, как целлюлоза, лигнин и смолы.
Следовательно, процесс обработки не может быть выбран исключительно на основе численного значения ХПК; его необходимо всесторонне проанализировать в сочетании с БПК, взвешенными веществами (СС), pH, цветностью, TDS и конкретными составами загрязнителей.
Как определяется ХПК?
Тестирование ХПК является одной из фундаментальных задач при эксплуатации и управлении очисткой сточных вод.
Как указано в прилагаемых материалах, распространенные методы определения ХПК в настоящее время включают:
Метод кислого окисления перманганатом калия
Метод окисления дихромата калия
Основной принцип обоих методов заключается в использовании окислителя для окисления восстанавливающих веществ в пробе воды, а затем расчете ХПК на основе количества израсходованного окислителя.
1. Метод кислотного окисления перманганата калия.
Раствор перманганата калия добавляют к пробе воды в кислой среде, нагревают до кипения и выдерживают в течение определенного периода с последующим титрованием раствором сульфита натрия для получения значения ХПК посредством соответствующих расчетов.
Этот метод больше подходит для природных вод или бытовых сточных вод, содержащих легкоокисляемые органические вещества.
2. Метод окисления дихромата калия.
Метод с дихроматом калия предполагает добавление к пробе воды дихромата калия и концентрированной серной кислоты. После нагревания для реакции раствор сернокислого железа аммония используют для титрования и рассчитывают ХПК, исходя из расхода дихромата калия.
По сравнению с методом кислотного окисления перманганата калия метод дихромата калия может окислять более широкий спектр органических веществ и, таким образом, имеет более широкое применение для тестирования ХПК промышленных сточных вод с более сложным составом.
В реальном проектировании соответствующий метод тестирования следует выбирать в соответствии с типом пробы воды, методами тестирования и применимыми стандартами.
Стандарты ХПК и требования по контролю различных сточных вод
Требования к сбросу ХПК варьируются в зависимости от типа водного объекта, отрасли и конкретных стандартов сброса.
Справочные данные, представленные в прикрепленных материалах, включают в себя:
Требование ХПК для поверхностных вод: 15–40 мг/л.
Требование ХПК для сточных вод: 50–500 мг/л.
Стандарт сброса ХПК в бумажной промышленности: 200 мг/л
Стандарт сброса ХПК в пищевой промышленности: 300 мг/л.
Стандарт сброса ХПК в химической промышленности: 400 мг/л
Следует особо отметить, что в реальных инженерных проектах невозможно определить, допустимы ли сбросы, исключительно на основе общего численного значения ХПК; подтверждение должно быть сделано в соответствии с действующими национальными стандартами, местными стандартами, отраслевыми стандартами и конкретными требованиями оценки воздействия на окружающую среду (ОВОС) места реализации проекта.
Для предприятий ключом к устранению чрезмерного ХПК является не просто добавление определенного химического вещества, а сначала уточнение источника ХПК, состава загрязнителей и требований к целевым сбросам, а затем определение подходящего комбинированного процесса.
Какие последствия приносит чрезмерное ХПК?
Когда ХПК сточных вод остается на высоком уровне в течение длительного времени, это будет оказывать множественное воздействие на водную среду и систему очистки сточных вод.
1. Истощение растворенного кислорода в водоемах
Большое количество органических веществ, попадающих в водоем, разлагается микроорганизмами. Этот процесс требует потребления большого количества растворенного кислорода.
Если нагрузка органических загрязнений слишком высока, это может вызвать гипоксию в водоеме, тем самым влияя на нормальное выживание рыб и других водных организмов.
2. Влияние на сенсорное качество водных объектов
Более высокая нагрузка органических загрязнений может сопровождаться такими проблемами, как цветность, мутность и запах, что снижает прозрачность водоема и влияет на общее качество водной среды.
3. Повышение эксплуатационного давления систем очистки сточных вод.
Для очистных сооружений промышленных сточных вод более высокий уровень ХПК в сточных водах означает более высокую нагрузку органических веществ.
Если проектная мощность биохимической системы недостаточна, могут возникнуть следующие проблемы:
Чрезмерно высокая нагрузка в биохимическом резервуаре
Повышенная потребность в растворенном кислороде
Аномальные условия осадка
Нестабильные сточные воды ХПК
Повышенное давление на последующее расширенное лечение
Таким образом, контроль ХПК должен проходить через несколько этапов системы очистки сточных вод, включая предварительную очистку, биохимическую очистку и дополнительную очистку.
Как снизить ХПК? Три основных метода лечения
Основная концепция снижения ХПК заключается в отделении, окислении, трансформации или биоразложении органических загрязнителей в воде с помощью физических, химических и биологических средств.
В реальном проектировании редко существует единый процесс, применимый ко всем типам сточных вод с высоким-ХПК. Поэтому комбинированное проектирование необходимо выполнять с учетом характеристик сточных вод.
1. Физический метод: сначала разделение, затем уменьшение последующей нагрузки на обработку.
При физической очистке в основном используются такие методы, как осаждение, фильтрация, адсорбция и испарение для отделения загрязняющих веществ от воды.
Обычное оборудование для физической предварительной обработки включает в себя:
Барные перегородки
Отстойники
Фильтрационное оборудование
Сепараторы масла-воды
Уравнительные баки
Воздушное флотационное оборудование
Преимущество физической очистки заключается в том, что этот процесс относительно прост и позволяет быстро удалить некоторые взвешенные вещества, плавающие масла, отложения и другие загрязняющие вещества.
Однако в случае органических загрязнителей, действительно растворенных в воде, добиться полного удаления, полагаясь только на физические методы, обычно трудно; поэтому их часто необходимо сочетать с биохимической обработкой или современными процессами очистки.
2. Химический метод: быстрая очистка тугоплавких загрязнителей.
Химическая обработка в основном использует такие реакции, как окисление, восстановление, хлорирование и флокуляция, для преобразования загрязняющих веществ или образования веществ, которые легко отделить.
Например, в некоторых промышленных сточных водах с высоким-ХПК, если имеется большое количество тугоплавких биоразлагаемых органических веществ, можно рассмотреть возможность улучшения очистки загрязняющих веществ посредством ускоренного окисления и других средств.
Химическая обработка обычно характеризуется высокой скоростью реакции и высокой эффективностью очистки, но потребление химикатов, эксплуатационные расходы и контроль побочных продуктов также должны быть ключевыми факторами при инженерном проектировании.
Для сточных вод, содержащих большое количество взвешенных веществ и коллоидных загрязнителей, коагуляция и флокуляция также могут служить важным звеном предварительной или дополнительной очистки.
3. Биологический метод: использование микроорганизмов для разложения органических веществ.
Биологическая очистка является одним из важных методов удаления ХПК из промышленных сточных вод.
Его основной принцип заключается в использовании метаболического действия микроорганизмов для преобразования биоразлагаемых органических веществ в углекислый газ, воду и другие неорганические вещества.
К распространенным методам биологической очистки относятся:
Аэробный процесс с активным илом
Анаэробное пищеварение
Процесс биопленки
Другие процессы биохимической очистки
Для сточных вод с хорошей биоразлагаемостью биологическая очистка обычно имеет преимущество относительно более низких эксплуатационных затрат.
Однако биологические системы весьма чувствительны к температуре, pH, растворенному кислороду, соотношению питательных веществ и изменениям нагрузки притоков. Таким образом, удаление ХПК из промышленных сточных вод требует проектирования процесса в сочетании с фактическим качеством воды, а не простого копирования стандартных процедур.
Почему сточные воды с высоким-ХПК требуют комбинированных процессов?
В реальной инженерии источники ХПК часто являются относительно сложными.
Например, промышленные сточные воды могут одновременно содержать взвешенные вещества, коллоиды, органические вещества, жиры, цветность и тугоплавкие загрязняющие вещества. Если применяется только один метод очистки, трудно справиться с различными загрязнителями.
Поэтому полный комплектоборудование для очистки сточных водобычно можно настроить в соответствии с характеристиками загрязняющих веществ:
Предварительная обработка-Биохимическая очистка-Дополнительная очистка -Очистка осадка
Такой комбинированный метод может сначала снизить нагрузку загрязнения, затем удалить биоразлагаемые органические вещества посредством биохимических процессов и, наконец, использовать передовую очистку для дальнейшего улучшения качества сточных вод.
Именно поэтому проекты по очистке сточных вод не могут рассматривать только то, «что такое ХПК», но также должны понимать:
БПК
ХПК
SS
рН
ТДС
Цветность
Смазка
Температура воды
Источник сточных вод
Требования к сбросу или повторному использованию
Только получив относительно полные данные о качестве воды, можно будет выбрать более разумный процесс удаления ХПК.
Практический пример очистки сточных вод бумажного производства по очистке от ХПК
В прилагаемом примере сточные воды бумажной фабрики в основном возникают в результате производственных процессов, таких как бумагоделательные машины, пульверизаторы и отбеливающие машины.
Сточные воды содержат большое количество органических веществ, таких как целлюлоза, лигнин, смолы и жиры, а поступающий ХПК достигает:
1000 мг/л
Эталонное значение национального стандарта, принятое в прилагаемом случае, составляет:
200 мг/л
Поэтому эти сточные воды не могут быть сброшены напрямую и требуют систематической очистки.
План лечения
Для сточных вод бумажного производства в проекте были приняты:
Система предварительной обработки + Система биохимической очистки + Система усовершенствованной очистки + Система очистки осадка
На этапе предварительной обработки для удаления взвешенных твердых частиц, отложений и плавающей нефти использовались физические методы, такие как решетчатые сита, седиментация и фильтрация, что позволило снизить ХПК примерно на:
30%
Впоследствии он перешел на стадию биохимической очистки, где использовались аэробные процессы с активированным илом для разложения органических загрязнителей с помощью микроорганизмов, что дополнительно снизило ХПК примерно на:
70%
Впоследствии окисление озоном было принято в качестве передового средства обработки для дальнейшего окисления тугоплавких органических веществ и цветных веществ, что позволило снизить ХПК примерно на:
10%
Осадок обезвоживался через фильтр-пресс для уменьшения объема и веса осадка, что облегчало последующую транспортировку и утилизацию.
Окончательный эффект лечения
После очистки полным комплектом очистного оборудования:
ХПК снизился с 1000 мг/л до 150 мг/л.
В прилагаемом случае окончательный ХПК соответствовал требованиям, при этом такие показатели, как цветность, мутность и запах, также были значительно улучшены.
Этот случай показывает, что для сточных вод бумажного производства с высоким-ХПК рациональная конфигурация предварительной, биохимической и глубокой очистки может сформировать многоэтапный путь удаления ХПК.
Практический пример очистки сточных вод пищевой промышленности
Другой случай связан с пищевой промышленностью.
Сточные воды этого пищевого завода в основном образуются в результате таких процессов, как обработка, очистка и дезинфекция пищевых продуктов, и содержат органические вещества, такие как жир, крахмал, сахара и белки.
Входящий ХПК в данном случае достиг:
800 мг/л
Стандартное справочное значение ХПК для пищевой промышленности, указанное в приложении:
300 мг/л
Поэтому эти сточные воды должны пройти дополнительную очистку для удовлетворения требований по сбросу.
План лечения
В этом проекте приняты:
Система предварительной обработки + Система биохимической очистки + Система усовершенствованной очистки + Система очистки осадка
Во-первых, такое оборудование, как сепараторы масла-воды, уравнительные резервуары и машины воздушной флотации, использовалось для очистки жира, взвешенных твердых частиц и накипи, что позволило снизить ХПК примерно на:
40%
После этого был принят процесс анаэробного сбраживания для преобразования некоторых органических загрязнителей в биогаз и неорганические соли под действием анаэробных микроорганизмов, что позволило снизить ХПК примерно на:
50%
На продвинутой стадии очистки использовался процесс биопленки для дальнейшего удаления оставшихся органических веществ, что позволило снизить ХПК примерно на:
10%
Наконец, осадок обрабатывали с помощью обезвоживающей машины для уменьшения объема и веса осадка.
Окончательный эффект лечения
После лечения комплексной системой лечения:
ХПК снизился с 800 мг/л до 200 мг/л.
Согласно прилагаемому делу, данный результат обработки соответствовал стандартным требованиям, принятым в деле, при этом такие показатели, как цветность, мутность и запах, также были улучшены.
Как выбрать подходящий план лечения ХПК?
Состав ХПК сточных вод, образующихся в различных отраслях промышленности, существенно различается.
Следовательно, при выборе плана очистки сточных вод ХПК нельзя делать выводы исключительно на основании высокой или низкой концентрации ХПК.
Например:
Пищевые сточные воды:Обычно требуется уделять особое внимание органическим загрязнителям, таким как жир, белки, сахара и крахмал; можно рассмотреть возможность сочетания предварительной обработки с анаэробными и аэробными биохимическими процессами.
Сточные воды бумажного производства:Требует внимания к таким загрязнителям, как целлюлоза, лигнин, смолы и цветность; обычно требуется сочетание предварительного лечения, биохимического лечения и расширенного лечения.
Химические сточные воды:Состав загрязняющих веществ может быть более сложным; перед определением подходящих технологий очистки необходимо дополнительно проанализировать тугоплавкие органические вещества, токсичные вещества, соленость и другие характерные загрязнители.
Поэтому по-настоящему профессиональные планы очистки промышленных сточных вод должны разрабатываться на основе анализа качества воды и целей очистки.
Как ECOLINK TECHNOLOGY предлагает решения по очистке сточных вод?
ECOLINK TECHNOLOGY специализируется на поставках химикатов для очистки воды(ПАМ & ПКК) иоборудование для очистки воды, предоставляя промышленным клиентам подбор продуктов, техническую поддержку и комплексные-услуги по очистке воды.
Для различных типов промышленных сточных вод мы можем помочь в анализе подходящих направлений очистки на основе данных о качестве воды, объеме очистки и требованиях к окончательному сбросу или повторному использованию, предоставленных клиентами.
Содержание услуги может охватывать:
Оборудование для очистки сточных вод
Системы очистки промышленных сточных вод
Химикаты для очистки воды
Коагуляционная и флокуляционная обработка
Системы биохимической очистки
Передовые системы очистки
Обработка осадка
RO/UF/EDI и другое оборудование для очистки воды
Соответствие продуктов проекта
Поддержка технических данных
Пробное тестирование и оценка продукта
Промышленным клиентам, которым необходимо снизить ХПК, рекомендуется предоставить как можно более полные данные о качестве воды на ранней стадии проекта, включая входящие ХПК, БПК, СС, pH, TDS, цветность, объем очистки и целевые показатели сточных вод.
ECOLINK TECHNOLOGY может помочь принять решение о том, какая физическая, химическая или биологическая очистка или комбинация нескольких процессов является более подходящей, основываясь на этой базовой информации.
Снижение ХПК – это не просто «добавление химикатов»
При возникновении чрезмерного ХПК первой реакцией многих предприятий может быть увеличение дозировки химикатов.
Однако с инженерной точки зрения анализ причины чрезмерного ХПК зачастую гораздо важнее, чем простое добавление химикатов.
Если ХПК в основном происходит из биоразлагаемых органических веществ, то оптимизация биохимической системы может быть более экономичной, чем простое химическое окисление.
Если ХПК в основном возникает из взвешенных твердых частиц и коллоидов, то оптимизация звеньев коагуляции, седиментации или воздушной флотации может быть более эффективной.
Если ХПК в основном возникает из-за тугоплавких органических веществ, необходимо рассмотреть возможность окисления озоном, углубленного окисления, био-аугментации или других передовых методов очистки.
Таким образом, по-настоящему эффективный контроль ХПК должен заключаться в следующем:
Анализ качества воды -Идентификация загрязнителей- Выбор процесса-Оптимизация параметров -Постоянный мониторинг работы
Вместо того, чтобы просто применять один метод лечения.
Заключение: от данных ХПК к комплексным планам очистки сточных вод
ХПК является очень важным параметром качества воды при очистке сточных вод, но одно число ХПК не может полностью описать поток сточных вод.
Чтобы добиться стабильного удаления ХПК, необходимо дополнительно изучить органический состав, биоразлагаемость, взвешенные твердые вещества, жир, соленость и другие загрязнители в сточных водах, а также разработать разумный поток очистки в соответствии с требованиями окончательного сброса или повторного использования.
От предварительной обработки до биохимической очистки, а затем до глубокой очистки и удаления осадка — каждое звено может повлиять на конечный результат ХПК.
Пример сточных вод бумажного производства, приведенный в приложении, показывает, что ХПК можно снизить с 1000 мг/л до 150 мг/л; в случае с пищевыми сточными водами этот показатель снизился с 800 мг/л до 200 мг/л. Эти случаи воплощают практическую ценность комбинированных процессов очистки промышленных сточных вод с высоким-ХПК.
Предприятиям, которым нужны планы очистки промышленных сточных вод от ХПК, процессы удаления ХПК, оборудование для очистки сточных вод или химикаты для очистки воды, ECOLINK TECHNOLOGY может предоставить поддержку с точки зрения подбора продуктов и общих решений.
