ХПК в сточных водах¶
ХПК (химическое потребление кислорода) — показатель, характеризующее количество кислорода, необходимое для полного химического окисления органических и некоторых неорганических веществ, содержащихся в воде. Измеряется в миллиграммах кислорода на литр (мг O₂/л). ХПК является одним из основных нормируемых показателей загрязнённости сточных вод и применяется для оценки эффективности работы очистных сооружений.
¶Суть показателя
ХПК отражает суммарную концентрацию органических веществ в воде, способных к химическому окислению. В отличие от биохимического потребления кислорода (БПК), которое определяет лишь ту часть органики, что поддаётся биологическому разложению, ХПК учитывает практически всю органику, включая трудноокисляемые соединения — гуминовые кислоты, пестициды, синтетические поверхностно-активные вещества (САВ), фенолы и другие.
Показатель ХПК не имеет строгого теоретического значения: он зависит от условий проведения анализа — концентрации окислителя, температуры, времени контакта. Поэтому результаты ХПК, полученные по разным методикам, не всегда сопоставимы.
¶Методы определения
В России основным нормативным документом является ГОСТ 27384-2017 «Вода сточная. Методы измерения показателя ХПК». Стандарт предусматривает два основных метода:
- Метод дихроматного окисления — наиболее распространённый. Пробу сточных вод кипятят в течение 2 часов с избытком дихромата калия (K₂Cr₂O₇) в кислой среде (серная кислота H₂SO₄) в присутствии катализаторов — сульфата серебра (Ag₂SO₄) и сульфата ртути(II) (HgSO₄). Избыток дихромата титруют. Метод охватывает окисление большинства органических веществ, за исключением некоторых соединений (бензола, пиридина, алифатических углеводородов).
- Метод перманганатного окисления (ХПКМн) — пробу кипятят с перманганатом калия (KMnO₄) в кислой среде. Метод более простой, но менее полный: он окисляет только часть органических веществ. В России перманганатный индекс традиционно используется для оценки качества питьевой и природных вод.
Для получения корректного результата при высоких концентрациях органики пробу разбавляют, а при содержании хлоридов свыше 300 мг/л вводят сульфат ртути для связывания хлоридов, которые иначе окисляются дихроматом и завышают результат.
¶Нормирование в России
В России ХПК нормируется документами в области охраны водных объектов. Согласно «Нормативам допустимого воздействия на водные объекты» (Постановление Правительства РФ от 29 июля 2013 года № 644), для сбросов сточных вод в поверхностные водные объекты установлены нормативы ХПК в зависимости от категории водного объекта и его гидрологического режима. Для большинства рек среднего и малого водотока предельно допустимые концентрации (ПДК) ХПК составляют от 15 до 30 мг O₂/л.
Для сточных вод, отводимых в городскую канализацию, ХПК нормируется правилами приёма сточных вод в канализацию населённых пунктов (СНиП 2.04.03-85, а также региональные правила, разрабатываемые водоканалами). Превышение установленного лимита ХПК влечёт для предприятия штрафы и необходимость строительства локальных очистных сооружений.
¶Типичные значения
Концентрация ХПК в сточных водах существенно варьируется в зависимости от источника:
| Тип сточных вод | ХПК, мг O₂/л |
|---|---|
| Хозяйственно-бытовые (городские) | 300–700 |
| Производственные (пищевые производства) | 500–5000 |
| Нефтеперерабатывающие заводы | 500–3000 |
| Предприятия целлюлозно-бумажной промышленности | 500–2000 |
| После биологической очистки | 20–60 |
| После глубокой очистки | 10–25 |
После завершения полного цикла очистки на очистных сооружениях ХПК сточных вод обычно снижается на 85–95 % от исходного значения.
¶Применение показателя
ХПК применяется в следующих областях:
- Оценка загрязнённости водных объектов — для мониторинга состояния рек, озёр и водохранилищ.
- Проектирование очистных сооружений — ХПК определяет требуемую мощность станций биологической очистки и конструктивные параметры сооружений.
- Контроль работы очистных сооружений — соотношение ХПК и БПК₅ позволяет оценить долю трудноокислимой органики и оптимизировать технологический процесс.
- Нормирование сбросов — для расчёта платы за негативное воздействие на водные объекты в соответствии с Постановлением Правительства РФ от 13 сентября 2016 года № 913.
¶ХПК и БПК
ХПК всегда превышает БПК₅, поскольку включает как биоразлагаемую, так и трудноокисляемую органику. Отношение ХПК/БПК₅ характеризует природу загрязнения: значение менее 2 указывает на преобладание биоразлагаемых веществ (например, в бытовых сточных водах), значение более 3 — на содержание синтетических и токсичных соединений, требующих специальных методов очистки.