Pri ugotavljanju učinkovitosti čiščenja odpadnih vod v čistilnih napravah so v glavnem zanimivi sledeči parametri:

  • količina neraztopljenih (suspendiranih) snovi,
  • kemijska in biokemijska potreba po kisiku,
  • onesnaženost z dušikovimi in fosfornimi spojinami ter
  • bakteriološka onesnaženost.

Suspendirane snovi

Običajno se v suspendirani obliki nahajata 2/3 vseh prisotnih snovi v odpadni vodi, medtem ko ostalo 1/3 predstavlja raztopljena materija. Dimenzija suspendiranih primesi je od 10-4 mm ali več.

Usedljive snovi [mg/l ali ml/l]

Usedljive snovi so neraztopljene snovi, ki so se usedle v 1 litru vode po dveurnem usedanju. Tako določene usedljive snovi predstavljajo približno količino usedenega blata, ki se odstrani v teku primarne sedimentacije.

Lebdeče snovi [mg/l]

Lebdeče snovi so neraztopljene snovi, ki se v 1 litru vodnega vzorca po dveh urah ne usedejo, niti ne splavajo na površino. Njihovo maso določamo le v posebnih primerih.

Plavajoče snovi [ml/l ali mg/l]

Plavajoče snovi so neraztopljene snovi, ki po dveurnem stanju v 1 litru vodnega vzorca plavajo na površini.

Organsko onesnaženje

Obremenitev vode z organskimi in anorganskimi snovmi ugotavljamo skozi:

  1. kemijsko (KPK) in
  2. biokemijsko potrebo po kisiku (BPK).

Organske nečistoče v odpadnih vodah določimo tako, da jih oksidiramo in iz porabljenega kisika sklepamo na količino organskih snovi. Potreba po kisiku je definirana s količino kisika, ki je ob določenih pogojih in v določeni opazovalni dobi potrebna za razkroj primesi v vodi. Potreba po kisiku velja kot najzanesljivejše merilo za onesnaženost z organskimi snovmi.

Kemijska potreba po kisiku – KPK [mg/l]

Kemijska potreba po kisiku je parameter, ki pove količino kisika, potrebno za kemijsko oksidacijo organskega onesnaženja v odpadni vodi.

Za določevanje kemijske potrebe po kisiku je na voljo več oksidantov, kot so KMnO4, K2Cr207 in NaOCl.

Za oceno onesnaženosti z organskimi nečistočami je poleg kemijske pomembna tudi biokemijska potreba po kisiku (BPK). Medtem, ko pri določanju KPK oksidiramo organske snovi z nekaterimi kemijskimi oksidanti, se pri določanju BPK organske snovi razgradijo mikrobiološko ob prisotnosti kisika.

Biokemijska potreba po kisiku – BPK [mg/l]

Določanje biokemijske potrebe sodi med oksidacijske metode za določanje količine organskih snovi v vodi, pri kateri je oksidacijska snov v vodi raztopljeni kisik. Slednji ob posredovanju mikroorganizmov razkraja organsko materijo. V principu je ta proces enak tistemu, ki se odvija na čistilnih napravah.

Biokemijska potreba po kisiku je biološki test, pri katerem ugotavljamo zmanjšanje koncentracije kisika po preteku nazivne dobe 5 dni (BPK5) oziroma 21 dni (BPK21), kolikor je potrebno za popolno oksidacijo biološko razgradljivega onesnaženja. Skandinavci npr. določajo tudi BPK7, čeprav je najbolj razširjena metoda določanja BPK5.

BPK5 se izraža kot količina kisika, ki ga porabijo mikroorganizmi pri razgradnji organskega onesnaženja v odpadni vodi v petih dneh.

BPK pa ni odvisna samo od količine in koncentracije organskih snovi, ampak tudi od števila in aktivnosti mikroorganizmov, temperature, turbulence in tako dalje. Zato je pogoje določanja treba standardizirati, da rezultate lahko primerjamo. Dogovorjeno je, da proces poteka pri temperaturi 20° C brez cepljenja mikroorganizmov.

KPK je praviloma večja od BPK, ker pri prvi oksidirajo tudi biološko nerazgradljive ali težko in počasi razgradljive snovi.

V primeru, da je v vodi vsa organska snov razgradljiva, sta kemijska in biokemijska potreba po kisiku izenačeni:

KPK = BPK21

Kadar pa voda vsebuje biološko nerazgradljive organske substance (poleg hišne še druge oblike industrijskih odpadnih vod), potem je običajno kemijska potreba po kisiku večja od biokemijske:

KPK > BPK21

Za mnoge tipe odpadnih voda je možno potegniti vzporednico med njihovo KPK in BPK. Slednje je lahko zelo koristno, saj je KPK mogoče določiti v roku treh ur, medtem ko za določitev BPK5 potrebujemo vsaj pet dni.

Dušikove in fosforjeve spojine

Pretvorba ene oblike dušika v drugo poteka največkrat s pomočjo mikroorganizmov – z encimatsko oksidacijo ali redukcijo.

V vodah se dušik pojavlja kot:

  • vezani organski dušik (v proteinih, aminokislinah, sečnini itd.),
  • amonijev dušik (NH4+),
  • prosti amoniak (NH3),
  • nitritni dušik (NO2-) in
  • nitratni dušik (NO3-).

Iz oblike, v kateri se dušik pojavlja, torej ugotavljamo stanje vode. Tako sta pri aerobnem razkroju razkrojena organski dušik in amoniak v nitrite in nitrate. Vsoto vseh količin v raznih oblikah pa označimo kot celotni dušik.

Celotni (totalni) dušik [mg/l]

Celotni dušik je vsota vseh vrst dušikovih spojin (organskega dušika, amonijevega dušika ter nitratnega in nitritnega dušika).

Organski dušik [mg/l]

Glavni vir organskega dušika v odpadnih vodah so beljakovine, ki ga prispevajo tudi do 80%.

Metoda neposrednega določanja organskega dušika ni mogoča, saj pri vsaki metodi še vedno ostane nekaj vezanega anorganskega dušika. Rešitev se ponuja v določanju celotnega dušika, kateremu odštejemo količino nitratov, nitritov in amonijevega dušika (slednji so neposredno določljivi).

Določanje poteka s pomočjo Kjeldahlove metode, pri kateri pustimo vzorec vode najprej zavreti, da amoniak (anorganskega izvora) izhlapi in tak vzorec prepustimo procesu presnove. Med presnovo se organski dušik pretvori v amoniak, katerega količino pa lahko določimo.

Kjeldahlov dušik [mg/l]

Kjeldahlov dušik se ugotavlja po enakem postopku kot organski dušik, vendar s to razliko, da se pred pričetkom presnove amoniaka ne odstrani. Kjeldahlov dušik je potemtakem vsota organskega dušika in amonijevega dušika.

Amonijev dušik [mg/l]

Amoniak je v vodi prisoten prvenstveno kot NH4+, znatno manj v nedisociirani obliki NH4OH. Slednji je zelo toksičen za vodne organizme, posebno za ribje populacije. Razmerje med NH4+ in NH4OH je odvisno od disociacijske dinamike, na katero vplivata pH in temperatura. (16) Uravnava se po naslednji ravnotežni reakciji:

                          nizek pH                       visok pH

NH3  +  H2O   <--->      NH4+  +  OH-     <--->         NH4OH

Pri pH, višjem od 7, se ravnotežje premakne na levo stran, pri vrednostih pH, nižjih od 7, pa prevlada amonijev ion.

Za določanje amonijevega dušika se uporabljajo precej različne metode, med njimi destilacija in titrimetrija ter spektrofotometrija z natrijevim diklorizocianuratom in natrijevim salicilatom.

Nitritni dušik [mg/l]

Nitritni dušik se določa kolorimetrično. Je precej nestabilen in se zlahka oksidira v nitratno obliko. Je pokazatelj zmerno starega onesnaženja in redko prekorači mejo 1 mg/l v odpadni vodi in 0,1 mg/l v površinskih vodah ali podtalnici. Vendar pa je kljub tako nizkim koncentracijam, v katerih se pojavlja, izjemno pomemben parameter za preučevanje obremenitve voda, saj je zelo toksičen za večino vrst rib in drugih v vodi živečih vrst.

Za določanje nitritov v odpadni vodi se uporablja metoda spektrofotometrije s sulfonamidom in N-(1-naftil)-etilendiaminom ter ionska kromatografija.

Nitratni dušik [mg/l]

Nitratni dušik se nahaja v obliki nitratnih ionov, ki so najvišja oksidacijska oblika dušika v odpadnih vodah. Pri določenih pogojih ga je mogoče reducirati do elementarnega dušika.

Nitrate v vodi določamo s pomočjo ionske kromatografije, spektrofotometrije z 2,6-dimetilfenolom in sulfosalicilno kislino.

Elementarni dušik [mg/l]

Elementarni dušik se pojavlja v vodi v raztopljeni obliki. Je končna reducirana oblika dušika. Za biološke procese je nevtralen, zato nanje praktično nima škodljivega vpliva. Iz vodne raztopine izhaja z ozračevanjem.

Celotni fosfor [mg/l]

Fosforjeve spojine se v odpadni vodi nahajajo kot ortofosfati ali kot kondenzirani fosfati. Običajno jih v odpadni vodi določamo kot celotni fosfor.

Za komunalne odpadne vode je najuporabnejša spektrofotometrična metoda z vanadomolibdatnim reagentom, ki sledi predhodnemu razklopu z zmesjo kalijevega persulfata ter dušikove in žveplove kisline.

Bakteriološka onesnaženost

Bakteriološko onesnaženost odpadne vode ugotavljamo z določanjem celokupnega števila klic ter z določanjem koliformnih bakterij, ki so še posebej značilne za hišno odpadno vodo.

Število koliformnih bakterij [MPN/100 ml]

Število koliformnih bakterij izražamo z MPN (Most Probable Number = najverjetnejše število), ki nam pove, koliko koliformnih bakterij je v 100 ml ali 1 litru odpadne vode. Število koliformnih bakterij lahko prikažemo tudi s koli titrom, kar pomeni najmanjšo količino vode, v kateri je vsaj ena bakterija, njihovo prisotnost pa določamo tudi z metodo membranske filtracije. Slednja poteka tako, da filter, skozi katerega smo precedili odpadno vodo, položimo na specifično selektivno gojišče, kjer porastejo koliformne bakterije v značilni obliki in barvi. Bakterijske kolonije preštejemo in jih izrazimo v količini na 100 ml ali na 1 liter vzorca.