生化需氧量BOD5详解
生化需氧量BOD5注解生化需氧量BOD5注解
生化需氧量，简称BOD(Biochemical oxygen demand)，是指在有氧的条件下，水中微生物分解有机物的生物化学过程中所需溶解氧的质量浓度，以02mg／L表示。这一指标自1913年由英国皇家污水处理委员会正式确定以来，得到广泛应用。
水中有机物含量多，消耗的溶解氧就多，生化需氧量也就高。有机物质的生物化学氧化反应，一般分为两个阶段，第一阶段为碳氢化合物氧化为二氧化碳和水，称为碳化阶段，在20℃以下需20天，但在20℃时5天可达68％；第二阶段氨被氧化为亚硝酸盐及硝酸盐，称为硝化阶段，欲达到完全稳定状态，在20℃时需100天左右。因时间比较长，除长期研究工作外，无实际应用价值。
1936年美国公共卫生协会将20℃五日生化需氧量稀释法作为标准方法沿用至今.它是间接表示有机物污染程度及衡量生化处理过程中净化效率的综合指标，并对废水处理构筑物设计提供科学依据，对水体的环境保护具有重要意义。
关于BOD的测定方法，目前有直接培养法，标准稀释法，瓦勃呼吸法，短日时法，电呼吸计法，高温法，活性污泥快速法，相关估算法和微生物传感器法等。迄今为止，绝大多数国家仍以直接培养及稀释法作为BOD标准方法，我国普遍采用此方法。
BOD测定是一种经验方法．此方法是测量有机物生化降解所需要的氧以及氧化某些无机物如硫化物、亚铁所消耗的氧。由于此方法测定与微生物密切相关，受着诸多因素的影响，测定的重现性差，因此需严格控制条件，按照操作规程进行。
1．2测定方法的选择
(1)直接培养法：此法适用于BOD5值不超过7mg／L的水样。
(2)稀释培养法：一般水样BOD5在10mg／L以上采用此法。
(3)测定瞬时需氧量。对于含有硫化物、亚硫酸盐、亚铁等还原性无机物的水样，有时需要测定瞬时需氧量(1DOD)。一般情况可省去此步骤。
1．3 BOD稀释水纯度的影响因素
所谓BOD，是水样中的有机物在生物化学分解过程中所消耗氧的量。它是以水样在一定温度(20℃)下，在密闭容器中保存一定时间(一般为5日)后，溶解氧的减少量来表示。当耗氧量超过水样中溶解氧时，需用配制的饱和“稀释水”将水样适当稀释，再测定氧的消耗量。因此稀释水的纯度是影响测定结果的重要因素。根据实验研究认为如下因素不可忽视。
(1)BOD稀释水的空白值
在不控制实验条件下，按常规方法测定81次稀释水BODs值，将这些数据进行统行处理，其最小值为O．01mg／L，最大值为1．06mg/L，并以测定值为横座标，检出频率％为纵座标，在半对数座标上作图，仅有34．6％测定数据在0．2mg／L以下。此实验结果表明，配制BOD稀释水时，没有控制实验条件，而受到实验室内有机溶剂、空气降尘和细菌的污染，致使：B005值增高。为此必须严格控制实验条件，其BOD5值才能达到规定的O．2mg／L要求。
(2)BOD稀释水的来源对BOD5值的影响
用加人KMnO4重蒸馏的重蒸馏水及普通蒸馏水，分别装入培养瓶中，于20～25℃保存，逐日放人20±l℃培养箱中，按常规分析法测定BOD5，结果表明两种稀释水从第四天开始均能达到0．2mg／L以下，无明显差异。国外报道采用蒸馏水、离子交换后蒸馏水和蒸镏后离子交换水共三种水，于20℃条件下保存，逐日测定。B005值，当天测BOD5值结果顺序如下：
蒸馏后离子交换水>离子交换后的蒸馏水>蒸馏水，仅采用蒸馏水配制的稀释水BOD5值可达0．2mg／L以下。由此可见，BOD稀释水的水源选择甚为重要，离子交换水易受到树脂床的污染，不宜采用，而一般蒸馏水作为BOD稀释水源，其空白值可达到规定要求。
(3)温度对BOD稀释水的影响
将配制好的BOD稀释水，分装于BOD培养瓶，于15℃，20℃，22—25℃和30—34℃四种不同的温度保存，按常规方法测BOD5，选择最佳保存天数。15℃保存从第五天，20℃保存从第二天，20～25℃保存从第四天，30～34℃保存第五天，分别达0．2mg／L。
实验证明，温度无疑对BOD稀释水的BOD5值有明显影响。BOD稀释水以20±1℃条件保存最佳。若实验室受到条件限制，可根据不同的温度确定保存时间。
实验证明最简便方法是将配制好的稀释水在常温下放置5—7天，BOD完全可以满足规定要求。
(4)曝气过程中对BOD5值的影响
采用新鲜蒸馏水配制BOD稀释水，一份用活性炭过滤的空气曝气，另一份不过滤，在20℃条件下分别倒进BOD培养瓶中，置人20±1℃培养箱内保存，按常规法逐日测定BOD5值。
用活性炭过滤的稀释水，当日BOD5为O．15mg／L，不用活性炭过滤的稀释水当日BODs为0．25mg／L，结果表明，用活性炭吸附处理空气中污染物质，明显提高稀释水质量。
(5)硝化作用对稀释水BOD5值的影响
配制稀释水时，以加入氯化铵作为细菌生长所需氮源。细菌利用硝化作用增加了耗氧量，致使：B005值有所增高。有人提议加入一定量的硝化抑制剂：如N(2一丙烯基)硫脲，2一氯一6(三氯乙烷)吡啶和烯丙基硫脲等，以抑制细菌对含氮化合物的硝化作用。曾采用含有氯化铵的BOD稀释水D1，分装于培养瓶中，其中二份作含氮化合物测定，其余二份测定BOD5值，同时放人20℃条件保存，逐日分别测定BOD5、NH3-N、N02-N、N03-N的含量。
另将不含氯化铵的稀释水D2，分装于培养瓶中，每次二份，于20℃条件下保存。逐日测定加氯化铵与不加氯化铵的稀释水BOD5值，从第二天开始直到第12天BOD5值均在0.2mg／L以下。两组之间没有明显差异。与此同时，随着培养天数的增加，氨氮含量也伴随着减少。从第6天开始，N02-N被检出，浓度为0．8μg／L，到2l天为O．2μg/L，检出的浓度极微。N03-N从第9天开始被检出，其含量为3．2μg／L，到第21天为3．16μg／L。为此可见硝化作用影响甚微，可以忽略不计。因此，在BOD稀释水保存时，不必担心硝化作用发生。
BOD稀释水的纯度是重要的影响因素。因此，国外主张稀释水的BOB5值要求控制在0．2mg／L．以下，最佳为0．1mg／L。
1．3.2 接种的目的是向样品中加入生物群以提高水中有机物分解的能力，在生活污水或未加氯的排放水和地面水中存在这些微生物，则没有必要接种也不应接种。当水样中微生物很少时，这时稀释水应进行接种，所用的标准接种物质是已在20℃条件下储存了24～36h澄清的生活污水。
根据理论推算1mg的氨氮完全氧化时需要消耗4．57mg氧，其中生成亚硝酸盐氮需消耗3．43mg氧，由亚硝酸盐氮变成硝酸盐氮消耗1．14mg氧。
日本工厂排水试验法JLSK0102中规定每稀释1升水样需添加N-(丙烯基)硫脲0．2～O．5mg，或在1升稀释水中添加2-氯-6-(三氯乙烷)吡啶10mg，用以抑制硝化过程。
1.5水样采取后应立即进行分析。
在采样和分析样品之间的储存期，样品有明显的降解，可影响BOD值。若在15—20℃下放置数小时，可使BOD的含量减少二分之一。如置冰冻条件下保存3天时，其BOD值减少5％。日本《下水试验方法》中规定水样在密封冷藏条件下须在9h内测定。美国《水和废水标准检验法》第15版规定了如样品采集后不能在2h以内开始分析，则应在4~C或低于4~C保存，并在6h内开始分析，当不能在6h以内分析时，则应将储存时间和温度与分析结果一起报告，不可超过24h分析。
1．6．1样品的预处理
(I)含有悬浮物质的试样，混匀后，取适当的体积分析。
(2)冬季采取水样，冷却保存时含氧量较高，藻类多的江、河、湖泊因光合作用也含有较多的氧，要注意夏季易使溶解氧出现过饱和，对于其它溶解性气体多的水样也要曝气处理。
(3)中和：试样呈酸性或碱性要用NaOH溶液[c(NaOH)=1mol／L]或用H2S04溶液[c
(H2S04)=0．5mol／L)中和至pH7左右。
(4)水样中含有余氯为0．1mg／L时，短时间放置有时也会消失。氯含量高时除了用硫代硫酸钠外，还可以用以下方法去除。
预先在100mL水样中加入0．1gNaN3和lg的Ⅺ振荡混匀后，再加入HCl使pH约为1。
以淀粉溶液作为指示剂，用亚硫酸钠溶液[c(Na2S03)=0．025mol／L]滴定游离的12至蓝色消失为止。另外，取试样根据预先的滴定值，加入相应量的亚硫酸钠溶液，使残留氯还原后，若有必要可用NaOH溶液(4Og／L)或盐酸溶液(1+1)调节pn值至7左右。
(5)重金属盐有抑制微生物生长的作用而影响BOD值。
日本弘拥正报道了抑制BOD各种金属离子浓度分别为(mg／L)：Hg2+-0.5，Cu2+-0.5,Pb2+-50，Ni2+-5，Zn2+-10～20，Cr3+-2．5～5．O,Cr6+-10，Cd2+～5，C02+-5，这些金属离子可使用中和，沉淀和离子交换消除。
(6)当水中亚硝酸盐大于O．1mg／L时，能游离碘使结果偏高2I-+2NO2-+4H+→I2+2H20+2NO加叠氮化钠溶液消除亚硝酸盐干扰的反应如下:
2NaN3+H2S04—2HN3+Na2S04
HN3+HNO2→N2+N20+H20
(7)含有其他毒性物质的水样，这种水样常需特别研究和处理。
1．6．3确定水样稀释倍数
由于水中有机物含量高，为了确定BOD的稀释度，首先需测定耗氧量或化学需氧量值再推测出BOD值，为了防止失败，通常采用不同阶段稀释法。
根据酸性高锰酸钾法测得耗氧量(OC)通常以l～3除之，商即为水样所需稀释的倍数。如用重铬酸钾法测定化学需氧量(COD)则以4或5除之。
1．6．3．2 BOD测定操作中应注意：
(1)为了测定可靠，最好同时培养2～3瓶，从测定值算出平均值。
(2)稀释用的量器及BOD培养瓶要充分洗净，因为高倍稀释时，即使轻微的污染，也能影响BOD值。
(3)样品稀释时，水样及稀释水用虹吸管插入容器底部，轻轻流人防止产生气泡。
(4)BOD培养瓶中装入样品时瓶内不能有气泡，盖瓶塞和封瓶口后，瓶内不可存在气泡。
1．7．3一般认为稀释过的培养液在20℃温度下，经培养5天后溶解氧减少40～70％较为合适。减少量过多或过少都会带来较大误差，所以一份水样应同时做2～3稀释度，最后只采用溶解氧降低在40％～70％之间的平均值为测定结果。
下表表示不同稀释度的BOD5值。
表1
不同稀释度的BOD5*
*葡萄糖和谷氨酸各为150mg／L；
**被稀释的试样在1升中的，mL数。
从表1看出稀释67～40倍，氧消耗率为41．4～69％所得BOD5值最佳，用三者平均
数227+213+227／3=222mg／L报告结果。
1．8精密度据资料介绍，BOD的重复测定精密度为期不远5～10%，不同时间测定的精密度为15～30%
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