生化需氧量（BOD₅）測(cè)定

一、原理

生化需氧量是指在規(guī)定的條件下，微生物分解存在于水中的某些可氧化物質(zhì)，主要是有機(jī)物質(zhì)所進(jìn)行的生物化學(xué)過程中消耗溶解氧的量。分別測(cè)定水樣培養(yǎng)前的溶解氧含量和20±1℃培養(yǎng)五天后的溶解氧含量，二者之差即為五日生化過程中所消耗的溶解氧量（BOD₅）。

對(duì)于某些地面水及大多數(shù)工業(yè)廢水、生活污水，因含較多的有機(jī)物，需要稀釋后再培養(yǎng)測(cè)定，以降低其濃度，保證降解過稱在有足夠溶解氧的條件下進(jìn)行的。其具體水樣稀釋倍數(shù)可借助于高錳酸鉀指數(shù)或化學(xué)需氧量（CODcr）推算。

對(duì)于不含或少含微生物的工業(yè)廢水，在測(cè)定BOD₅時(shí)應(yīng)進(jìn)行接種，以引入能分解廢水中有機(jī)物的微生物。當(dāng)廢水中存在難于被一般生活污水中的微生物以正常速度降解的有機(jī)物或含有劇毒物質(zhì)時(shí)，應(yīng)接種經(jīng)過馴化的微生物。

二、儀器

  1、恒溫培養(yǎng)箱

  2、5-20L細(xì)口玻璃瓶

  3、1000—2000mL量筒

  4、玻璃攪棒：棒長(zhǎng)應(yīng)比所用量筒高長(zhǎng)20㎝。在棒的底端固定一個(gè)直徑比量筒直徑略小，并帶有幾個(gè)小孔的硬橡膠板。

  5、溶解氧瓶：200-300mL，帶有磨口玻璃塞并具有供水封用的鐘形口。

  6、宏吸管：供分取水樣和添加稀釋水用。

三、試劑

 1、磷酸鹽緩沖溶液：將8.5g磷酸二氫鉀（KH₂PO₄），21.75g磷酸氫二鉀（K₂HPO₄），33.4g磷酸氫二鈉（Na₂HPO₄·7H₂O）和1.7g氯化銨（NH₄Cl）溶于水中，稀釋至1000mL。此溶液的PH值應(yīng)為7.2。

 2、硫酸鎂溶液：將22.5g硫酸鎂（MgSO₄·7H₂O）溶于水中，稀釋至1000mL。

 3、氯化鈣溶液：將27.5g無水氯化鈣溶于水中，稀釋至1000mL。

 4、氯化鐵溶液：將0.25g氯化鐵（FeCl₃·6H₂O）溶于水，稀釋至1000mL。

 5、鹽酸溶液（0.5mol/L）：將40 mL（ρ=1.18g/ mL）鹽酸溶于水，稀釋至1000mL。

 6、氫氧化鈉溶液（0.5mol/L）：將20g氫氧化鈉溶于水，稀釋至1000mL。

 7、亞硫酸鈉溶液（C_{1/2 Na2 SO3}=0.025 mol/L）：將1.575g亞硫酸鈉溶于水，稀釋至1000mL。此溶液不穩(wěn)定，需每天配制。

8、葡萄糖—谷氨酸標(biāo)準(zhǔn)溶液：將葡萄糖（C₆H₁₂O₆）和谷氨酸鈉（HOOC—CH₂—CH₂—CHNH₂—COOH）在103℃干燥1h后，各稱取150mg溶于水中，移入1000mL容量瓶?jī)?nèi)并稀釋至標(biāo)線，混合均勻。此標(biāo)準(zhǔn)溶液臨用前配制。

9、稀釋水：在5-20L玻璃瓶?jī)?nèi)裝入一定量的水，控制水溫在20℃左右。然后用無油空氣壓縮機(jī)或薄膜泵，將此水曝氣2-8h，使水中的溶解氧接近飽和，也可以鼓入適量純氧。瓶口蓋以兩層經(jīng)洗滌晾干的紗布，置于20℃培養(yǎng)箱內(nèi)放置數(shù)小時(shí)，使水中的溶解氧量達(dá)到8mg/L。臨用前于鎂升水中加入氯化鈣溶液、氯化鐵溶液、硫酸鎂溶液、磷酸鹽緩沖溶液各1mL，并混合均勻。

 稀釋水的PH值應(yīng)為7.2，其BOD₅應(yīng)小于0.2mg/L。

10、接種水：可選用以下任一方法，以獲得適用的接種液。

（1）             城市污水，一般采用生活污水，在在室溫下放至一晝夜，取上層清液使用。

（2）             表層土壤浸出液，取100g花園土壤或植物生長(zhǎng)土壤，加入1L水，混合并靜置10min，取上清液供用。

（3）             用含城市污水的河水或湖水。

（4）             污水處理廠的出水。

（5）             當(dāng)分析含有難于降解的廢水時(shí)，在排污口下游3-8km處取水樣作為廢水的馴化接種液。如無此種水源，可取中和或經(jīng)適當(dāng)稀釋后的廢水進(jìn)行連續(xù)曝氣、每天加入少量該種廢水，同時(shí)加入適量表層土壤或生活污水，使能適應(yīng)該種廢水的微生物大量繁殖。當(dāng)水中出現(xiàn)大量絮狀物，或檢查其化學(xué)需氧量的降低值出現(xiàn)突變時(shí)，表明適用的微生物已進(jìn)行繁殖，可用作接種液。一般馴化過程需要3-8天。

   11、接種稀釋水：取適量接種液，加于稀釋水中，混勻。每升稀釋水中接種液加入量生活污水為1-10 mL；表層土壤浸出液為20-30mL；河水、湖水為10-100mL。

    接種稀釋水的PH值應(yīng)為7.2，其BOD₅值宜在0.3-1.0mg/L之間為宜。接種稀釋水配制后應(yīng)立即使用。

四、測(cè)定步驟

  1、水樣的預(yù)處理

（1）水樣的PH若超出6.5-7.5范圍時(shí)，可用鹽酸或氫氧化鈉溶液調(diào)節(jié)至近于7，但用量不要超過水樣體積的0.5%。若水樣的酸度或堿度很高，可改用高濃度的堿或酸進(jìn)行調(diào)節(jié)中和。

（2）水樣中含有銅、鉛、鋅、鉻、鎘、砷、氰等有毒物質(zhì)時(shí)，可使用經(jīng)過馴化的微生物接種液的稀釋水進(jìn)行稀釋，或增大稀釋倍數(shù)，以減少毒物的濃度。

（3）含有少量游離氯的水樣，一般放置1-2h，游離氯即可消失。對(duì)于游離氯在短時(shí)間內(nèi)不能消散的水樣，可加入亞硫酸鈉溶液，以除去之。其加入量的計(jì)算方法是：取中和好的水樣100 mL，加入1+1乙酸10mL，10%（m/v）碘化鉀溶液1mL，混勻。以淀粉溶液為指示劑，用亞硫酸鈉標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定游離碘。根據(jù)壓硫酸鈉標(biāo)準(zhǔn)溶液消耗的體積及濃度，計(jì)算水樣中所需要加入亞硫酸鈉溶液的量。

（4）從水溫較低的水域中采集的水樣，可遇到含有過飽和溶解氧，此時(shí)應(yīng)將水樣迅速升溫至20℃左右，充分振搖，以趕出過飽和的溶解氧。

從水溫較高的水域或廢水排放口取得的水樣，則應(yīng)迅速使其冷卻至20℃左右，并充分振搖，使與空氣中氧分壓接**衡。

  2、水樣的測(cè)定

 （1）不經(jīng)稀釋水樣的測(cè)定：溶解氧含量較高、有機(jī)物含量較少的地面水，可不經(jīng)稀釋，而直接以虹吸法將約20℃的混勻水樣轉(zhuǎn)移至兩個(gè)溶解氧瓶?jī)?nèi)，轉(zhuǎn)移過程中應(yīng)注意不使其產(chǎn)生氣泡。以同樣的操作使兩個(gè)溶解氧瓶充滿水樣，加塞水封。

立即測(cè)定其中一瓶溶解氧。將另一瓶放入培養(yǎng)箱中，在20±1℃培養(yǎng)5天后，測(cè)其溶解氧。

 （2）需經(jīng)稀釋水樣的測(cè)定

  稀釋倍數(shù)的確定：地面水可由測(cè)得的高錳酸鹽指數(shù)乘以適當(dāng)?shù)南禂?shù)求出稀釋倍數(shù)（見下表）

 

高錳酸鹽指數(shù)（mg/L）	系   數(shù)
<5	——
5-10	0.2、0.3
10-20	0.4、0.6
>	0.5、0.7、1.0

工業(yè)廢水可由重鉻酸鉀法測(cè)得的COD值確定。通常需作三個(gè)稀釋比，即使用稀釋水時(shí)，由COD值分別乘以系數(shù)0.075、0.15、0.225，即獲得三個(gè)稀釋倍數(shù)；使用接種稀釋水時(shí)，則分別乘以0.075、0.15和0.225，獲得三個(gè)稀釋倍數(shù)。

 稀釋倍數(shù)確定后按照下述方法之一測(cè)定水樣:

①  一般稀釋法：按照選定的稀釋比例，用虹吸法沿筒壁先引入部分稀釋水（或接種稀釋水）于1000mL量筒中，加入需要量的均勻水樣，再引入稀釋水（或接種稀釋水）至800mL，用帶膠板的玻璃棒小心上下攪勻。攪拌時(shí)勿使攪棒的膠板露出水面，防止產(chǎn)生氣泡。

按不經(jīng)稀釋水樣的測(cè)定步驟，進(jìn)行瓶裝，測(cè)定每天溶解氧和培養(yǎng)5天后的溶解氧量。

另取兩個(gè)溶解氧瓶，用虹吸法裝滿稀釋水（或接種稀釋水）作為空白，分別測(cè)定5天前、后的溶解氧含量。

 ②直接稀釋法：直接稀釋法是在溶解氧瓶?jī)?nèi)直接稀釋。在已知倆個(gè)容積相同（其差小于1mL）的溶解氧瓶?jī)?nèi)，用虹吸法加入部分稀釋水（或接種稀釋水），再加入根據(jù)瓶容積和稀釋比例計(jì)算出的水樣量，然后引入稀釋水（或接種稀釋水）至剛好充滿，加塞，勿留氣泡于瓶?jī)?nèi)。其余操作與上述稀釋法相同。

  在BOD₅測(cè)定中，一般采用疊氮化鈉改良法測(cè)定溶解氧。如遇干擾物質(zhì)，應(yīng)根據(jù)具體情況采用其它測(cè)定法。溶解氧的測(cè)定方法附后。

五、計(jì)算

  1、不經(jīng)稀釋直接培養(yǎng)的水樣

BOD₅（mg/L）=C₁-C₂

式中：C₁——水樣在培養(yǎng)前的溶解氧濃度（mg/L）；

C₂——水樣經(jīng)5天培養(yǎng)后，剩余溶解氧濃度（mg/L）。

2、經(jīng)稀釋后培養(yǎng)的水樣

BOD₅（mg/L）=[（C₁-C₂）—（B₁-B₂）f₁]∕f₂

式中：C₁——水樣在培養(yǎng)前的溶解氧濃度（mg/L）；

C₂——水樣經(jīng)5天培養(yǎng)后，剩余溶解氧濃度（mg/L）；

B₁——稀釋水（或接種稀釋水）在培養(yǎng)前的溶解氧濃度（mg/L）；

B₂——稀釋水（或接種稀釋水）在培養(yǎng)后的溶解氧濃度（mg/L）；

f₁—— 稀釋水（或接種稀釋水）在培養(yǎng)液中所占比例；

f₂—— 水樣在培養(yǎng)液中所占比例。

六、注意事項(xiàng)

   1、測(cè)定一般水樣的BOD₅時(shí)，硝化作用很不明顯或根本不發(fā)生。但對(duì)于生物處理池出水，則含有大量硝化**。因此，在測(cè)定BOD₅時(shí)也包括了部分含氮化合物的需氧量。對(duì)于這種水樣，如只需測(cè)定有機(jī)物的需氧量，應(yīng)加入硝化抑制劑，如丙烯基硫脲（ATU，C₄H₈N₂S）等。

  2、在兩個(gè)或三個(gè)稀釋比的樣品中，凡消耗溶解氧大于2 mg/L和剩余溶解氧大于1mg/L都有效，計(jì)算結(jié)果時(shí)應(yīng)取平均值。

   3、為檢查稀釋水和接種液的質(zhì)量，以及化驗(yàn)人員操作技術(shù)，可將20mL葡萄糖-谷氨酸標(biāo)準(zhǔn)溶液用接種稀釋水稀釋至1000mL，測(cè)其BOD₅，其結(jié)果應(yīng)在180-230mg/L之間。否則，應(yīng)檢查接種液、稀釋水或操作技術(shù)是否存在問題。