生化需氧量BOD5詳解
生化需氧量BOD5注解生化需氧量BOD5注解
生化需氧量，簡稱BOD(Biochemical oxygen demand)，是指在有氧的條件下，水中微生物分解有機物的生物化學過程中所需溶解氧的質量濃度，以02mg／L表示。這一指標自1913年由英國皇家污水處理委員會正式確定以來，得到廣泛應用。
水中有機物含量多，消耗的溶解氧就多，生化需氧量也就高。有機物質的生物化學氧化反應，一般分為兩個階段，第一階段為碳氫化合物氧化為二氧化碳和水，稱為碳化階段，在20℃以下需20天，但在20℃時5天可達68％；第二階段氨被氧化為亞硝酸鹽及硝酸鹽，稱為硝化階段，欲達到完全穩定狀態，在20℃時需100天左右。因時間比較長，除長期研究工作外，無實際應用價值。
1936年美國公共衛生協會將20℃五日生化需氧量稀釋法作為標準方法沿用至今.它是間接表示有機物污染程度及衡量生化處理過程中凈化效率的綜合指標，并對廢水處理構筑物設計提供科學依據，對水體的環境保護具有重要意義。
關于BOD的測定方法，目前有直接培養法，標準稀釋法，瓦勃呼吸法，短日時法，電呼吸計法，高溫法，活性污泥快速法，相關估算法和微生物傳感器法等。迄今為止，絕大多數國家仍以直接培養及稀釋法作為BOD標準方法，我國普遍采用此方法。
BOD測定是一種經驗方法．此方法是測量有機物生化降解所需要的氧以及氧化某些無機物如硫化物、亞鐵所消耗的氧。由于此方法測定與微生物密切相關，受著諸多因素的影響，測定的重現性差，因此需嚴格控制條件，按照操作規程進行。
1．2測定方法的選擇
(1)直接培養法：此法適用于BOD5值不超過7mg／L的水樣。
(2)稀釋培養法：一般水樣BOD5在10mg／L以上采用此法。
(3)測定瞬時需氧量。對于含有硫化物、亞硫酸鹽、亞鐵等還原性無機物的水樣，有時需要測定瞬時需氧量(1DOD)。一般情況可省去此步驟。
1．3 BOD稀釋水純度的影響因素
所謂BOD，是水樣中的有機物在生物化學分解過程中所消耗氧的量。它是以水樣在一定溫度(20℃)下，在密閉容器中保存一定時間(一般為5日)后，溶解氧的減少量來表示。當耗氧量超過水樣中溶解氧時，需用配制的飽和“稀釋水”將水樣適當稀釋，再測定氧的消耗量。因此稀釋水的純度是影響測定結果的重要因素。根據實驗研究認為如下因素不可忽視。
(1)BOD稀釋水的空白值
在不控制實驗條件下，按常規方法測定81次稀釋水BODs值，將這些數據進行統行處理，其最小值為O．01mg／L，最大值為1．06mg/L，并以測定值為橫座標，檢出頻率％為縱座標，在半對數座標上作圖，僅有34．6％測定數據在0．2mg／L以下。此實驗結果表明，配制BOD稀釋水時，沒有控制實驗條件，而受到實驗室內有機溶劑、空氣降塵和細菌的污染，致使：B005值增高。為此必須嚴格控制實驗條件，其BOD5值才能達到規定的O．2mg／L要求。
(2)BOD稀釋水的來源對BOD5值的影響
用加人KMnO4重蒸餾的重蒸餾水及普通蒸餾水，分別裝入培養瓶中，于20～25℃保存，逐日放人20±l℃培養箱中，按常規分析法測定BOD5，結果表明兩種稀釋水從第四天開始均能達到0．2mg／L以下，無明顯差異。國外報道采用蒸餾水、離子交換后蒸餾水和蒸鎦后離子交換水共三種水，于20℃條件下保存，逐日測定。B005值，當天測BOD5值結果順序如下：
蒸餾后離子交換水>離子交換后的蒸餾水>蒸餾水，僅采用蒸餾水配制的稀釋水BOD5值可達0．2mg／L以下。由此可見，BOD稀釋水的水源選擇甚為重要，離子交換水易受到樹脂床的污染，不宜采用，而一般蒸餾水作為BOD稀釋水源，其空白值可達到規定要求。
(3)溫度對BOD稀釋水的影響
將配制好的BOD稀釋水，分裝于BOD培養瓶，于15℃，20℃，22—25℃和30—34℃四種不同的溫度保存，按常規方法測BOD5，選擇最佳保存天數。15℃保存從第五天，20℃保存從第二天，20～25℃保存從第四天，30～34℃保存第五天，分別達0．2mg／L。
實驗證明，溫度無疑對BOD稀釋水的BOD5值有明顯影響。BOD稀釋水以20±1℃條件保存最佳。若實驗室受到條件限制，可根據不同的溫度確定保存時間。
實驗證明最簡便方法是將配制好的稀釋水在常溫下放置5—7天，BOD完全可以滿足規定要求。
(4)曝氣過程中對BOD5值的影響
采用新鮮蒸餾水配制BOD稀釋水，一份用活性炭過濾的空氣曝氣，另一份不過濾，在20℃條件下分別倒進BOD培養瓶中，置人20±1℃培養箱內保存，按常規法逐日測定BOD5值。
用活性炭過濾的稀釋水，當日BOD5為O．15mg／L，不用活性炭過濾的稀釋水當日BODs為0．25mg／L，結果表明，用活性炭吸附處理空氣中污染物質，明顯提高稀釋水質量。
(5)硝化作用對稀釋水BOD5值的影響
配制稀釋水時，以加入氯化銨作為細菌生長所需氮源。細菌利用硝化作用增加了耗氧量，致使：B005值有所增高。有人提議加入一定量的硝化抑制劑：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，以抑制細菌對含氮化合物的硝化作用。曾采用含有氯化銨的BOD稀釋水D1，分裝于培養瓶中，其中二份作含氮化合物測定，其余二份測定BOD5值，同時放人20℃條件保存，逐日分別測定BOD5、NH3-N、N02-N、N03-N的含量。
另將不含氯化銨的稀釋水D2，分裝于培養瓶中，每次二份，于20℃條件下保存。逐日測定加氯化銨與不加氯化銨的稀釋水BOD5值，從第二天開始直到第12天BOD5值均在0.2mg／L以下。兩組之間沒有明顯差異。與此同時，隨著培養天數的增加，氨氮含量也伴隨著減少。從第6天開始，N02-N被檢出，濃度為0．8μg／L，到2l天為O．2μg/L，檢出的濃度極微。N03-N從第9天開始被檢出，其含量為3．2μg／L，到第21天為3．16μg／L。為此可見硝化作用影響甚微，可以忽略不計。因此，在BOD稀釋水保存時，不必擔心硝化作用發生。
BOD稀釋水的純度是重要的影響因素。因此，國外主張稀釋水的BOB5值要求控制在0．2mg／L．以下，最佳為0．1mg／L。
1．3.2 接種的目的是向樣品中加入生物群以提高水中有機物分解的能力，在生活污水或未加氯的排放水和地面水中存在這些微生物，則沒有必要接種也不應接種。當水樣中微生物很少時，這時稀釋水應進行接種，所用的標準接種物質是已在20℃條件下儲存了24～36h澄清的生活污水。
根據理論推算1mg的氨氮完全氧化時需要消耗4．57mg氧，其中生成亞硝酸鹽氮需消耗3．43mg氧，由亞硝酸鹽氮變成硝酸鹽氮消耗1．14mg氧。
日本工廠排水試驗法JLSK0102中規定每稀釋1升水樣需添加N-(丙烯基)硫脲0．2～O．5mg，或在1升稀釋水中添加2-氯-6-(三氯乙烷)吡啶10mg，用以抑制硝化過程。
1.5水樣采取后應立即進行分析。
在采樣和分析樣品之間的儲存期，樣品有明顯的降解，可影響BOD值。若在15—20℃下放置數小時，可使BOD的含量減少二分之一。如置冰凍條件下保存3天時，其BOD值減少5％。日本《下水試驗方法》中規定水樣在密封冷藏條件下須在9h內測定。美國《水和廢水標準檢驗法》第15版規定了如樣品采集后不能在2h以內開始分析，則應在4~C或低于4~C保存，并在6h內開始分析，當不能在6h以內分析時，則應將儲存時間和溫度與分析結果一起報告，不可超過24h分析。
1．6．1樣品的預處理
(I)含有懸浮物質的試樣，混勻后，取適當的體積分析。
(2)冬季采取水樣，冷卻保存時含氧量較高，藻類多的江、河、湖泊因光合作用也含有較多的氧，要注意夏季易使溶解氧出現過飽和，對于其它溶解性氣體多的水樣也要曝氣處理。
(3)中和：試樣呈酸性或堿性要用NaOH溶液[c(NaOH)=1mol／L]或用H2S04溶液[c
(H2S04)=0．5mol／L)中和至pH7左右。
(4)水樣中含有余氯為0．1mg／L時，短時間放置有時也會消失。氯含量高時除了用硫代硫酸鈉外，還可以用以下方法去除。
預先在100mL水樣中加入0．1gNaN3和lg的Ⅺ振蕩混勻后，再加入HCl使pH約為1。
以淀粉溶液作為指示劑，用亞硫酸鈉溶液[c(Na2S03)=0．025mol／L]滴定游離的12至藍色消失為止。另外，取試樣根據預先的滴定值，加入相應量的亞硫酸鈉溶液，使殘留氯還原后，若有必要可用NaOH溶液(4Og／L)或鹽酸溶液(1+1)調節pn值至7左右。
(5)重金屬鹽有抑制微生物生長的作用而影響BOD值。
日本弘擁正報道了抑制BOD各種金屬離子濃度分別為(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，這些金屬離子可使用中和，沉淀和離子交換消除。
(6)當水中亞硝酸鹽大于O．1mg／L時，能游離碘使結果偏高2I-+2NO2-+4H+→I2+2H20+2NO加疊氮化鈉溶液消除亞硝酸鹽干擾的反應如下:
2NaN3+H2S04—2HN3+Na2S04
HN3+HNO2→N2+N20+H20
(7)含有其他毒性物質的水樣，這種水樣常需特別研究和處理。
1．6．3確定水樣稀釋倍數
由于水中有機物含量高，為了確定BOD的稀釋度，首先需測定耗氧量或化學需氧量值再推測出BOD值，為了防止失敗，通常采用不同階段稀釋法。
根據酸性高錳酸鉀法測得耗氧量(OC)通常以l～3除之，商即為水樣所需稀釋的倍數。如用重鉻酸鉀法測定化學需氧量(COD)則以4或5除之。
1．6．3．2 BOD測定操作中應注意：
(1)為了測定可靠，最好同時培養2～3瓶，從測定值算出平均值。
(2)稀釋用的量器及BOD培養瓶要充分洗凈，因為高倍稀釋時，即使輕微的污染，也能影響BOD值。
(3)樣品稀釋時，水樣及稀釋水用虹吸管插入容器底部，輕輕流人防止產生氣泡。
(4)BOD培養瓶中裝入樣品時瓶內不能有氣泡，蓋瓶塞和封瓶口后，瓶內不可存在氣泡。
1．7．3一般認為稀釋過的培養液在20℃溫度下，經培養5天后溶解氧減少40～70％較為合適。減少量過多或過少都會帶來較大誤差，所以一份水樣應同時做2～3稀釋度，最后只采用溶解氧降低在40％～70％之間的平均值為測定結果。
下表表示不同稀釋度的BOD5值。
表1
不同稀釋度的BOD5*
*葡萄糖和谷氨酸各為150mg／L；
**被稀釋的試樣在1升中的，mL數。
從表1看出稀釋67～40倍，氧消耗率為41．4～69％所得BOD5值最佳，用三者平均
數227+213+227／3=222mg／L報告結果。
1．8精密度據資料介紹，BOD的重復測定精密度為期不遠5～10%，不同時間測定的精密度為15～30%
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