五日生化需氧量(BOD5)的測定-稀釋與接種法
五日生化需氧量(BOD5)的測定-稀釋與接種法
本方法參照采用國際標準ISO5815-1983，國家標準規定采用稀釋與接種法作為測定水中生化需氧量的標準方法。
1 范圍
本方法適用于BOD5 大于或等于2mg/L，并且不超過6000mg/L 的水樣。BOD5 大于6000mg/L的水樣仍可用本方法，但由于稀釋會造成誤差，有必要要求對測定結果做慎重的說明。
本試驗得到的結果是生物化學和化學作用共同產生的結果，它們不象單一的、有明確定義的化學過程那樣具有嚴格和明確的特性，但是它能提供用于評價各種水樣質量的指標。
本試驗的結果可能會被水中存在的某些物質所干擾，那些對微生物有毒的物質，如殺菌劑、有毒金屬或游離氯等，會抑制生化作用。水中的藻類或硝化微生物也可能造成虛假的偏高結果。
2 定義
生物化學需氧量(BOD)：在規定條件下，水中有機物和無機物在生物氧化作用下所消耗的溶解氧(以質量濃度表示)。
3 原理
將水樣注滿培養瓶，塞好后應不透氣將瓶置于恒溫條件下培養5天。培養前后分別測定溶解氧濃度，由兩者的差值可算出每升水消耗掉氧的質量，即BOD5 值。
由于多數水樣中含有較多的需氧物質，其需氧量住往超過水中可利用的溶解氧(DO)量，因此在培養前需對水樣進行稀釋，使培養后剩余的溶解氧(DO)符合規定。
一般水質檢驗所測BOD5，只包括含碳和物質的耗氧量和無機還原性物質的耗氧量。有時需要分別測定含碳物質耗氧量和硝化作用的耗氧量。常用的區別含碳和氮的硝化耗氧的方法是向培養瓶中投加硝化抑制劑，加入適量硝化抑制劑后，所測出的耗氧量，即為含碳物質的耗氧量。在5 天培養時間內，硝化作用的耗氧量，取決于是否存在足夠數量的能進行此種氧化作用的微生物，原污水或初級處理的出水中，這種微生物的數量不足，不能氧化顯著量的還原性氮，而許多二級生化處理的出水和受污染較久的水體中，往往含有大量硝化微生物，因此測定這種水樣時應抑制其硝化反應。
在測定BOD5 的同時，需用葡萄糖和谷氨酸標準溶液完成驗證試驗。
4 試劑
分析時，只采用公認的分析純試劑和蒸餾水或同等純度的水(在全玻璃裝置中蒸餾的水或去離子水)，水中含銅不應高于0.01mg/L，并不應有氯、氯、胺、苛性堿有機物和酸類。
4.1 接種水
如試驗樣品本身不含有足夠的合適性微生物，應采用下述方法之一以獲得接種水
a. 城市廢水，取自污水管或取自沒有明顯工業污染的住宅區污水管。這種水在使用前應傾出上清液備用。
b. 在1L 水中加入100g花園土壤，混合并靜置10min，取10mL上清液用水稀釋至lL。
c. 含有城市污水的河水或湖水
d. 污水處理廠出水
e. 當待分析水樣為含難降解物質的工業廢水時，取自待分析水排放口下游約3~8km 的水或所含微生物適宜于待分析水并經實驗室培養過的水。
4.2 鹽溶液
下述溶液至少可穩定一個月，應貯存在玻璃瓶內，置于暗處。一旦發現有生物滋長跡象則應棄去不用。
4.2.1 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 七水磷酸氫二鈉(Na2HPO4 7H2O)和l.7g 氯化銨(NH4Cl)溶于約500mL水中，稀釋1000mL并混合均勻。
此緩沖溶液的pH 應為7.2
4.2.2 七水硫酸鎂22.5g/L 溶液
將22.5g七水硫酸鎂(MgSO4 7H2O)溶于水中，稀釋至1000mL并混合均勻。
4.2.3 氯化鈣27.5g/L 溶液
將27.5g 的無水氯化鈣(CaCl2)(若用水合氯化鈣要取相當的量)溶于水，稀釋至1000mL并混合均勻
4.2.4 六水氯化鐵(III) 0.25g/L 溶液
將0.25g六水氯化鐵( )(FeCl3 6H2O)溶解于水中，稀釋至1000mL并混合均勻
4.3 稀釋水
取每種鹽溶液(4.2.1 4.2.2 4.2.3 和4.2.4)各1mL，加入約500mL水中，然后稀釋至1000mL并混合均勻。將此溶液置于20℃下恒溫，曝氣1h以上。采取各種措施使其不受污染。特別是不被有機物質氧化、氧化還原性物質或金屬污染。建議采用壓縮空氣瓶或采用空氣不與任何潤滑油接觸的壓縮機(隔膜泵壓縮機)，空氣在用前應過濾和洗滌確保溶解氧濃度不低于8mg/L。
此溶液的5 日生化需氧量不得超過0.2mg/L
此溶液應在8h 內使用
4.4 接種的稀釋水
根據需要和接種水的來源，向每升稀釋水(4.3)中加1.0~5.0mL 接種水(4.1) ，將已接種的稀釋水在約20℃下保存8h后盡早應用。
已接種的稀釋水的5 天(20 )耗氧量應在每升0.3~1.0mg 之間
4.5 鹽酸(HCl)溶液：0.5mol/L
4.6 氫氧化鈉(NaOH)溶液：20g/L
4.7 亞硫酸鈉(Na2SO3)溶液：1.575g/L，此溶液不穩定需每天配制
4.8 葡萄糖谷氨酸標準溶液：
將一些無水葡萄糖(C6H12O6)和一些谷氨酸(HOOC-CH2-CH2-CHNH2-COOH)在103下干燥1h，每種稱量150mg，溶于蒸餾水中，稀釋至1000mL并混合均勻。 此溶液于臨用前配制
5 儀器
使用的玻璃器皿要認真清洗，不能吸有毒的或生物可降解的化合物，并防止沾污。常用的實驗室設備如下
5.1 培養瓶: 細口瓶的容量在250~300mL之間，帶有磨口玻璃塞，并具有供水封用的鐘形口最好是直肩的。
5.2 培養箱能控制在20±1℃
5.3 測定溶解氧儀器溶解氧的測定可采用碘量法(GB 7489-87)
5.4 用于樣品運輸和貯藏的冷藏手段(0~4℃ )
5.5 稀釋容器：帶塞玻璃瓶，刻度精確到毫升，其容積大小取決于使用稀釋樣品的體積。
6 樣品的貯存
樣品需充滿并密封于瓶中，置于2~5℃保存到進行分析時，一般應在采樣6h 之內進行檢驗。若需遠距離轉運，在任何情況下貯存皆不得超過24h。
樣品也可以深度冷凍貯存
7 操作步驟
7.1 樣品預處理
7.1.1 樣品的中和
如果樣品的pH不在6~8 之間，先做單獨試驗，確定需要用的鹽酸溶液(4.5)或氫氧化鈉溶液(4.6)的體積，再中和樣品，不管有無沉淀形成。
7.1.2 含游離氯或結合氯的樣品
加入所需體積的亞硫酸鈉溶液(4.7)，使樣品中自由氯和結合氯失效，注意避免加過量。
7.2 試驗水樣的準備
將試驗樣品溫度升至約20℃，然后在半充滿的容器內搖動樣品，以便消除可能存在的過飽和氧。
將已知體積樣品置于稀釋容器(5.5)中，用稀釋水(4.3)或接種稀釋水(4.4)釋，輕輕地混合，避免夾雜空氣泡，稀釋倍數可參考下表
測定BOD5 時建議稀釋的倍數
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表中 R 河水
E 生物凈化過的污水
S 澄清過的污水或輕度污染的工業廢水
C 原污水
I 嚴重污染的工業廢水
若采用的稀釋比大于100，將分兩步或幾步進行稀釋。若需要抑制硝化作用，則加入ATU或TCMP 試劑。
若只需要測定有機物降解的耗氧，必需抑制硝化微生物以避免氮的硝化程，為此目的在每升稀釋樣品中加入2mL 濃度為500mg/L的烯丙基硫脲(ATU) 、(C4H8N2S)溶液或一定量的固定在氯化鈉(NaCl上的2-氯代6-三氯甲基吡啶(TCMP)(C1 C5H3N CCl3) 使TCMP 在稀釋樣品中濃度大約為0.5mg/L。
恰當的稀釋比應使培養后剩余溶解氧至少有1mg/L 和消耗的溶解氧至少2mg/L。
當難于確定恰當的稀釋比時，可先測定水樣的總有機碳(TOC)或重鉻酸鹽法化學需氧量(COD)，根據TOC 或COD估計BOD5可能值，再圍繞預期的BOD5值，做幾種不同的稀釋比，最后從所得測定結果中選取合乎要求條件者。
7.3 空白試驗
用接種稀釋水(4.4)進行平行空白實驗測定。
7.4 測定
按采用的稀釋比(見7.2)用虹吸管充滿兩個培養瓶至稍溢出。
將所有附著在瓶壁上的空氣泡趕掉，蓋上瓶蓋小心避免夾空氣泡。
將瓶子分為二組，每組都含有一瓶選定稀釋比的稀釋水樣和一瓶空白溶液(見7.3)。
放一組瓶于培養箱(5.2)中，并在暗中放置5天。
在計時起點時，測量另一組瓶的稀釋水樣和空白溶液中的溶解氧濃度。
達到需要培養的5 天時間時，測定放在培養箱中那組稀釋水樣和空白溶液的溶解氧濃度。
7.5 驗證試驗
為了檢驗接種稀釋水，接種水和分析人員的技術，需進行驗證試驗。將20mL 葡萄糖-谷氨酸標準溶液(4.8)，用接種稀釋水(4.4)稀釋至1000mL，并且按照7.4 的步驟進行測定。
得到的BOD5 應在180~230mg/L 之間，否則應檢查接種水。如果必要還應檢查分析人員的技術。
本試驗同試驗樣品同時進行。
8 結果計算
8.1 被測定溶液若滿足以下條件則能獲得可靠的測定結果。
培養5 天后
剩余DO ≥1mg/L
消耗DO ≥2mg/L
若不能滿足以上條件，一般應舍掉該組結果。
8.2 五日生化需氧量(BOD5)以每升消耗氧的毫克數表示，由下式算出：
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式中：c1 在初始計時時一種試驗水樣的溶解氧濃度mg/L
c2 培養5 天時同一種水樣的溶解氧濃度mg/L
c3 在初始計時時空白溶液的溶解氧濃度mg/L http://www.1shui.com.cn
c4 培養5 天時空白溶液的溶解氧濃度mg/L
Ve 制備該試驗水樣用去的樣品體積mL
Vt 該試驗水樣的總體積mL
若有幾種稀釋比所得數據皆符合8.1 所要求的條件，則幾種稀釋比所得結果皆有效，以其平均值表示檢測結果。
9 試驗報告
試驗報告包括下列內容：
a. 參考了本國家標準
b. 取樣的日期和時間
c. 樣品的貯存方法
d. 開始測定的日期和時間
e. 所用接種水的類型
f. 如果需要指出已抑制氮的硝化作用的細節
g. 結果及所用計算方法
h. 測定期間可能觀察到的特殊細節
i. 本方法中沒有規定的或考慮可任選的操作細節
10 參考文獻
GB7488-87
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