文章詳情
生 化 需 氧 量（BOD5）
日期：2025-02-10 08:22
瀏覽次數(shù)：5423
摘要：
生化需氧量（BOD5）
稀釋與接種法
GB7488--87
生活污水與工業(yè)廢水中含有大量各類有機(jī)物。當(dāng)其污染水域后，這些有機(jī)物在水體中分解時(shí)要消耗大量溶解氧，從而破壞水體中氧的平衡，使水質(zhì)惡化。水體因缺氧造成魚類及其它水生生物的死亡。
水體中含有的有機(jī)物成分復(fù)雜，難以一一測(cè)定其成分。人們常常利用水中有機(jī)物在一定條件下所消耗的氧，來(lái)間接表示水體中有機(jī)物的含量，生化需氧量即屬于這類的一個(gè)重要指標(biāo)。
生化需氧量的經(jīng)典測(cè)定方法，是稀釋接種法。
測(cè)定生化需氧量的水樣，采集時(shí)應(yīng)充滿并密封于瓶中。在0—4℃下進(jìn)行保存。一般應(yīng)在6小時(shí)內(nèi)進(jìn)行分析。若需要遠(yuǎn)距離轉(zhuǎn)運(yùn)，在任何情況下，貯存時(shí)間不應(yīng)超過(guò)24小時(shí)。
概 述
1． 方法原理
生化需氧量是指在規(guī)定條件下，微生物分解存在水中的某些可氧化物質(zhì)、特別是有機(jī)物所進(jìn)行的生物化學(xué)過(guò)程中消耗溶解氧的量。此生物氧化全過(guò)程進(jìn)行的時(shí)間很長(zhǎng)，如在20℃培養(yǎng)時(shí)，完成此過(guò)程需100多天。目前國(guó)內(nèi)外普遍規(guī)定于20±1℃培養(yǎng)5d，分別測(cè)定樣品培養(yǎng)前后的溶解氧，二者之差即為BOD5值，以氧的毫克/升（mg/L）表示。
對(duì)某些地面水及大多數(shù)工業(yè)廢水，因含較多的有機(jī)物，需要稀釋后再培養(yǎng)測(cè)定，以降低其濃度和保證有充足的溶解氧。稀釋的程度應(yīng)使培養(yǎng)中所消耗的溶解氧大于2mg/L，而剩余溶解氧在1mg/L以上。
為了保證水樣稀釋后有足夠的溶解氧，稀釋水通常要通入空氣進(jìn)行曝氣（或通入氧氣），以便稀釋水中溶解氧接近飽和。稀釋水中還應(yīng)加入一定量的無(wú)機(jī)營(yíng)養(yǎng)鹽和緩沖物質(zhì)（磷酸鹽、鈣、鎂和鐵鹽等），以保證微生物生長(zhǎng)的需要。
對(duì)于不含或少含微生物的工業(yè)廢水，其中包括酸性廢水、堿性廢水、高溫廢水或經(jīng)過(guò)氯化處理的廢水，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)廢水中存在著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)將馴化后的微生物引入水樣中進(jìn)行接種。
本方法適用于測(cè)定BOD5大于或等于2mg/L，*大不超過(guò)6000mg/L的水樣。當(dāng)水樣BOD5大于6000 mg/L，會(huì)因稀釋帶來(lái)一定的誤差。
儀 器
（1）恒溫培養(yǎng)箱（20℃±1℃）
（2）5—20L細(xì)口玻璃瓶
（3）1000—2000ml量筒
（4）玻璃攪棒：棒的長(zhǎng)度應(yīng)比所用量筒高度長(zhǎng)200mm。在棒的底端固定一個(gè)直徑比量筒底小、并帶有幾個(gè)小孔的硬橡膠板。
（5）溶解氧瓶：250ml到300ml之間，帶有磨口玻璃塞并具有供水封用的鐘形口。
（6）虹吸管，供分取水樣和添加稀釋水用。
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七水合磷酸氫二鈉（Na2HPO4 ·7H2O）和1.7g氯化銨（NH4Cl）溶于水中，稀釋至1000ml。此溶液的pH應(yīng)為7.2。
2． 硫酸鎂溶液
將22.5g七水合硫酸鎂（MgSO4 ·7H2O）溶于水中，稀釋至1000ml。
3． 氯化鈣溶液
將27.5g無(wú)水氯化鈣溶于水中，稀釋至1000ml。
4． 氯化鐵溶液
將0.25g六水合氯化鐵（FeCl3 ·6H2O）溶于水中，稀釋至1000ml。
5． 鹽酸溶液(0.5mol/L)
將40ml鹽酸（ρ=1.18g/ml）溶于水中，稀釋至1000ml。
6． 氫氧化鈉溶液（0.5mol/L）
將20g氫氧化鈉溶于水中，稀釋至1000ml。
7． 亞硫酸鈉溶液（1/2Na2SO3=0.025mol/L）
將1.575g亞硫酸鈉溶于水中，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（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(wú)油空氣壓縮機(jī)或薄膜泵，將吸入的空氣先后經(jīng)活性炭吸附管及水洗滌管后，導(dǎo)入稀釋水內(nèi)曝氣2—8h，使稀釋水中的溶解氧接近于飽和。停止曝氣亦可導(dǎo)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)箱中放置數(shù)小時(shí)，使水中溶解氧含量達(dá)8mg/L左右。臨用前每升水中加入氯化鈣溶液、氯化鐵溶液、硫酸鎂溶液、磷酸緩沖溶液各1ml，并混合均勻。
稀釋水的pH應(yīng)為7.2，其BOD5應(yīng)小于0.2mg/L。
10． 接種液
可選擇以下任一方法，以獲得適用的接種液。
（1）城市污水，一般采用生活污水，在室溫下放置一晝夜，取上清液供用。
（2）表層土壤浸出液，取100g花園或植物生長(zhǎng)土壤，加入1L水，混合并靜止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)分析含有難于降解物質(zhì)的廢水時(shí)，在其排污口下游3—8km處取水樣作為廢水的馴化接種液。如無(wú)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，可用做接種液。一般馴化過(guò)程需要3—8d。
11． 接種稀釋水
分取適量接種液，加于稀釋水中，混勻。每升稀釋水中接種液加入量為：生活污水1—10ml；或表層土壤浸出液20—30ml；或河水、湖水10—100ml。
接種稀釋水的pH值應(yīng)為7.2，BOD5值以在0.3—1.0mg/L之間為宜。接種稀釋水配制后應(yīng)立即使用。
步 驟
1． 水樣的預(yù)處理
（1）水樣的pH值若超出6.5—7.5范圍時(shí)，可用鹽酸或氫氧化鈉稀溶液調(diào)節(jié)pH近于7，但用量不要超過(guò)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)行中和。
（2）水樣中含有銅、鉛、鋅、鎘、鉻、砷、氰等有毒物質(zhì)時(shí)，可使用經(jīng)馴化的微生物接種液的稀釋水進(jìn)行稀釋，或提高稀釋倍數(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)間不能消散的水樣，可加入亞硫酸鈉溶液，以除去之。其加入量由下述方法決定。
取已中和好的水樣100ml，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，用亞硫酸鈉溶液滴定游離碘。由亞硫酸鈉溶液消耗的體積，計(jì)算出水樣中應(yīng)加入亞硫酸鈉溶液的量。
（4）從水溫較低的水域或富營(yíng)養(yǎng)化的湖泊中采集的水樣，可遇到含有過(guò)飽和溶解氧，此時(shí)應(yīng)將水樣迅速升溫至20℃左右，在不使?jié)M瓶的情況下，充分振搖，并時(shí)時(shí)開塞放氣，以趕出過(guò)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． 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)移入兩個(gè)溶解氧瓶?jī)?nèi)，轉(zhuǎn)移過(guò)程中應(yīng)注意不使產(chǎn)生氣泡。以同樣的操作使兩個(gè)溶解氧瓶充滿水樣后溢出少許，加塞。瓶?jī)?nèi)不應(yīng)有氣泡。
其中一瓶隨即測(cè)定溶解氧，另一瓶的瓶口進(jìn)行水封后，放入培養(yǎng)箱中，在20±1℃培養(yǎng)5d。在培養(yǎng)過(guò)程中注意添加封口水。
從開始放入培養(yǎng)箱算起，經(jīng)過(guò)五晝夜后，棄去封口水，測(cè)定剩余的溶解氧。
3． 需經(jīng)稀釋水樣的測(cè)定
（1）稀釋倍數(shù)的確定：根據(jù)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，提出下述計(jì)算方法，供稀釋時(shí)參考。
l 地面水，由測(cè)得的高錳酸鹽指數(shù)與一定的系數(shù)的乘積，即求得稀釋倍數(shù)，見下表。
由高錳酸鹽指數(shù)與一定系數(shù)的乘積求得的稀釋倍數(shù)
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 |
>20 | 0.5、0.7、1.0 |
l 工業(yè)廢水，由重鉻酸鉀法測(cè)得的COD值來(lái)確定。通常需做三個(gè)稀釋比。
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0.25三個(gè)系數(shù)。
注：CODcr值可在測(cè)定COD過(guò)程中，加熱回流至60min時(shí)，用由校核試驗(yàn)的苯二甲酸氫鉀溶液按COD測(cè)定相同操作步驟制備的標(biāo)準(zhǔn)色列進(jìn)行估測(cè)。
（2） 稀釋操作：
l 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，用帶膠版的玻棒小心上下攪勻。攪拌時(shí)勿使攪棒的膠版漏出水面，防止產(chǎn)生氣泡。
按不經(jīng)稀釋水樣的測(cè)定相同操作步驟，進(jìn)行裝瓶、測(cè)定當(dāng)天溶解氧和培養(yǎng)5d后的溶解氧。
另取兩個(gè)溶解氧瓶，用虹吸法裝滿稀釋水（或接種稀釋水）作為空白試驗(yàn)。測(cè)定5d前后的溶解氧。
l 直接稀釋法：直接稀釋法是在溶解氧瓶?jī)?nèi)直接稀釋。在已知兩個(gè)容積相同（其差<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，然后用稀釋水（或接種稀釋水）使剛好充滿，加塞，勿留氣泡于瓶?jī)?nèi)。其余操作與上述一般稀釋法相同。
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)具體情況采用其他方法（詳見溶解氧測(cè)定方法）。
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)5d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）=
式中，B1---稀釋水（或接種稀釋水）在培養(yǎng)前的溶解氧（mg/L）；
B2--稀釋水（或接種稀釋水）在培養(yǎng)后的溶解氧（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。
注：f1 、f2的計(jì)算：例如培養(yǎng)液的稀釋比為3%，即3份水樣，97份稀釋水，則f1=0.97，f2=0.03。
精密度與準(zhǔn)確度
三個(gè)實(shí)驗(yàn)室分析含5mg/L葡萄糖的統(tǒng)一分發(fā)標(biāo)準(zhǔn)液的BOD5值，實(shí)驗(yàn)室內(nèi)相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差為5.6%；實(shí)驗(yàn)室間相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差為32%。
三個(gè)實(shí)驗(yàn)室分析含300mg/L葡萄糖（BOD5為210mg/L）的統(tǒng)一分發(fā)標(biāo)準(zhǔn)液的BOD5值，實(shí)驗(yàn)室內(nèi)相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差為2.1%；實(shí)驗(yàn)室間相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差為2.1%。
注意事項(xiàng)
（1）水中有機(jī)物的生物氧化過(guò)程，可分為兩個(gè)階段。**階段為有機(jī)物中的碳和氫，氧化生成二氧化碳和水，此階段稱為碳化階段。完成碳化階段在20℃大約需要20d左右。**階段為含氮物質(zhì)及部分氨，氧化為亞硝酸鹽及硝酸鹽，稱為硝化階段。完成硝化階段在20℃時(shí)需要約100天。因此，一般測(cè)定水樣BOD5時(shí)，硝化作用很不顯著或根本不發(fā)生硝化作用。但對(duì)于生物處理池的出水，因其中含有大量的硝化**。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)于這樣的水樣，如果我們只需要測(cè)定有機(jī)物降解的需氧量，可以加入硝化抑制劑，抑制硝化過(guò)程。為此目的，可在每升稀釋水樣中加入1ml濃度為500mg/L的丙烯基硫脲（ATU，C4H8N2S）或一定量固定在氯化鈉上的2-氯代-6-三氯甲基吡啶（TCMP，Cl—C5H3N—C—CH3），使TCMP在稀釋樣品中的濃度約為0.5mg/L。
（2）玻璃器皿應(yīng)徹底洗凈。先用洗滌劑浸泡清洗，然后用稀鹽酸浸泡，*后依次用自來(lái)水、蒸餾水洗凈。
（3）在兩個(gè)或三個(gè)稀釋比的樣品中，凡消耗溶解氧大于2mg/L和剩余溶解氧大于1mg/L時(shí)，計(jì)算結(jié)果時(shí)，應(yīng)取其平均值。若剩余溶解氧小于1mg/L，甚至為零時(shí)，應(yīng)加大稀釋比。溶解氧消耗量小于2 mg/L，有兩種可能，一是稀釋倍數(shù)過(guò)大；另一種可能是微生物菌種不適應(yīng)，活性差，或含毒物質(zhì)濃度過(guò)大。這時(shí)可能出現(xiàn)在幾個(gè)稀釋比中，稀釋倍數(shù)大的消耗溶解氧反而較多的現(xiàn)象。
（4）為檢查稀釋水和接種液的質(zhì)量，以及化驗(yàn)人員的操作水平，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，按測(cè)定BOD5的步驟操作。測(cè)得的BOD5的值應(yīng)在180-230mg/L之間。否則應(yīng)檢查接種液、稀釋水的質(zhì)量或操作技術(shù)是否存在問題。
（5）水樣稀釋倍數(shù)超過(guò)100倍時(shí)，應(yīng)預(yù)先在容量瓶中用水初步稀釋后，再取適量進(jìn)行*后稀釋培養(yǎng)。
