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[摘 要]近年来,随着经济快速发展,污水的产生量和水质污染程度在逐年增长,环保压力日益加大,污水处理与检测水平已成为城市文明社会进步的一个重要标志,也成为制约社会可持续发展的一个重要因素。在污水的检测过程中,五日生化需氧量(BOD5)发挥着关键的作用,本文就如何更好应用生化需氧量检测生活污水达标排放进行了一些分析,希望能够对水质检测的同仁有所帮助和启发。
[关键词]生化需氧量 影响因素
中图分类号:TP393.08 文献标识码:A 文章编号:1009-914X(2016)01-0255-01
一、概述
生化需氧量又称生化耗氧量,是“生物化学需氧量”的简称,英文( )缩写BOD,是表示在一定期间内,微生物分解一定体积水中的某些可被氧化物质,特别是有机物质所消耗的溶解氧的数量,常用mg/L表示。它是反映水中有机污染物含量的一个综合指标,其值越高,说明水中有机污染物质越多,污染也就越严重。
微生物对有机物的分解与温度有直接的关系,一般最适宜温度在15-30℃,实际测量中通常选取20℃作为培养测定温度。通常污水中有机物质分解分两个阶段进行,第一阶段为碳氧化阶段,是有机物转化为CO2、H2O、NH3的过程;第二阶段为硝化阶段,是NH3进一步在硝化细菌和亚硝化细菌的作用下转化为硝酸盐和亚硝酸盐的过程。各种有机物达到完全氧化分解的时间,总共约需一百天。但是,这在实际试验中很难做到,为此规定五天的耗氧量为代表,称其为五日生化需氧量,简称BOD5,这对生活污水来说,它相当于完全氧化分解耗氧量的70%左右。
二、BOD测定方法简介
BOD的实验室常用测定方法是稀释与接种法,该方法的检出限为0.5mg/L,方法的测定下限为2 mg/L,非稀释法和非稀释接种法的测定上限为6 mg/L,稀释与稀释接种法的测定上限为/L。若样品中的有机物含量较多,BOD5的质量浓度大于6 mg/L,需要稀释后再培养,以降低其浓度并保证氧气消耗量不超过水中的溶解氧量。同时,为了保证水样在培养过程中微生物的生长,稀释水通常要在空气中曝气,使稀释水中溶解氧接近饱和,然后在稀释水中加入适量的无机盐和缓冲物质(通常加入磷酸盐缓冲溶液、硫酸镁溶液、氯化钙溶液、氯化铁溶液等),以保证微生物营养需要;对于经过二级生化处理的出水,往往含有大量的硝化微生物,需要在稀释水中加入硝化抑制剂;对于不含或少量含有微生物的工业废水,其中包括酸、碱、高温废水或经过氯化处理的废水在BOD测定时应进行接种,以引入能分解废水中有机物的微生物,当废水中存在难被一般生活污水中微生物以正常速度降解的有机物或含有剧毒物质时,应将驯化后的微生物引入水样中进行接种。
1 水质五日生化需氧量(BOD5)测定实验分析
1)实验方法及实验结果分析:借助于容积为50 ml的移液管装置针对50 ml计量的水样样本进行吸取作业,并将其放置于1000 ml剂量容量瓶仪器当中。在此基础之上需要借助于吸虹法针对水样样品进行吸取作业(吸取作业应当将稀释水水样确定在该容量瓶刻度之上)。与此同时,需要针对水样样品进行充分搅拌处理,进而同样选取吸虹法分两次进行培养瓶吸取作业。两瓶配样瓶当中选取一瓶放置于培养瓶反应环境当中(培养时间控制在5d范围之内)。针对培养瓶前后容器内的氧浓度指标参数进行分次测定作业。通过对以上差值的分析可以获取每单位(1000 mL)水体中氧气质量的消耗予以测定,与之相对应的数值即为水质五日反应状态下生化需氧量(BOD5)数值。从这一角度上来说,有关水质五日生化需氧量(BOD5)测定的关键在于实现对溶解氧指标的测定作业。
对于我国而言,现阶段有关溶解氧的测定方式以碘量法为主。即针对100ml剂量状态下水中溶解氧已固定水样,选取硫代硫酸钠进行滴定处理,针对此过程中硫代硫酸钠的滴定剂量进行用量分析,进而借助于对重酪酸钾试剂的应用测定样品浓度。按照以上方式可以总结有关水质五日生化需氧量(BOD5)数值的测定方式如下:BOD5={(培养状态前水样溶解氧含量-培养状态后水样溶解氧含量)×[(水样体积参数-水样稀释状态下总体积参数)/水样体积参数]×水样溶解氧差值参数}×水样体积/水样稀释状态下总体积参数。以上计算过程中对于水样溶解氧含量取值单位为mg/L,水样体积参数以及水样稀释状态下总体积参数取值单位ml。
2)实验过程中的溶液制备分析:有关水质五日生化需氧量(BOD5)溶液制备过程中所涉及到的溶液试剂包括重酪酸钾标准溶液以及硫代硫酸钠溶液这两个方面。前者溶液浓度确定为0.025 mmol/L单位,后者溶液浓度按照0.2 g碳酸钠试剂结合3.2 g硫代硫酸钠试剂煮沸冷却并稀释1000 ml水分所获取。
3)实验过程中有关硫代硫酸钠溶液的标定用量状态下的溶液浓度计算应当按照如下方式进行:硫代硫酸钠溶液标定用量浓度参数=重酪酸钾标准溶液溶度参数(单位:mol/L)×[重酪酸钾标准溶液体积参数(单位:ml)/滴定过程中所耗费的硫代硫酸钠体积参数(单位ml)]
三、BOD测定过程需要注意的问题
由于BOD的生化反应过程十分复杂,并经过五天的培养,所以影响该过程的因素很多,大体归纳为以下几个方面。
(一)样品储存条件及储存时间对BOD测定的影响
按照HJ/T 91的相关规定,采集的样品应充满并密封于棕色玻璃瓶中,样品量不小于1 000ml,在0~4℃的暗处运输和保存,并于24h内尽快分析。储存条件和时间不达标准,均会对测定结果产生影响。
(二)温度对BOD测定的影响
温度直接影响微生物的生长繁殖,进而影响到BOD的测定结果,另外,温度的变化还会影响到水中溶解氧量的变化。
(三)曝气对BOD测定的影响
稀释水用曝气装置至少曝气1h,使稀释水中的溶解氧达到8mg/L以上。在曝气的过程中防止污染,特别是防止带入有机物、金属、氧化物或还原物。如有污染,空气应过滤清洗。稀释水中氧的质量浓度不能过饱和,使用前需开口放置1h,且应在24h内使用。
(四)稀释水来源对BOD测定的影响
实验用水为符合GB/T 6682规定的3级蒸馏水,且水中铜离子的质量浓度不大于0.01mg/L,不含有氯或氯胺等物质。BOD5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,不易采用。而蒸馏水作为BOD稀释水源,其空白值可达到规定要求。
(五)稀释倍数对BOD测定的影响
如样品中的有机物含量较少,BOD5的质量浓度不大于6 mg/L,且样品中有足够的微生物,用非稀释法测定。若样品中的有机物含量较少,BOD5的质量浓度不大于6 mg/L,但样品中无足够的微生物,如酸性废水、碱性废水、高温废水、冷冻保存的废水或经过氯化处理等的废水,采用非稀释接种法测定。若试样中的有机物含量较多,BOD5的质量浓度大于6mg/L,且样品中有足够的微生物,采用稀释法测定;若试样中的有机物含量较多,BOD5的质量浓度大于6mg/L,但试样中无足够的微生物,采用稀释接种法测定。
(六)pH对BOD测定的影响
pH影响微生物的生长,BOD测定方法中规定,若样品或稀释后样品pH值不在6~8范围内,应用盐酸溶液或氢氧化钠溶液调节其pH值至6~8。
(七)余氯和结合氯的去除
若样品中含有少量余氯,一般在采样后放置1~2 h,游离氯即可消失。对在短时间内不能消失的余氯,可加入适量亚硫酸钠溶液去除样品中存在的余氯和结合氯,加入的亚硫酸钠溶液量的确定:取已中和好的水样,加入乙酸溶液、碘化钾溶液混匀,暗处静置5 min。用亚硫酸钠溶液滴定析出的碘至淡黄色,加入淀粉溶液呈蓝色。再继续滴定至蓝色刚刚褪去,即为终点,记录所用亚硫酸钠溶液体积,由亚硫酸钠溶液消耗的体积,计算出水样中应加亚硫酸钠溶液的体积。
四、小结
稀释法和稀释接种法的对比测定结果重现性标准偏差为11mg/L,再现性标准偏差为3.7~22 mg/L。非稀释法实验室间的重现性标准偏差为0.10~0.22 mg/L,再现性标准偏差为0.26~0.85 mg/L。
BOD作为水质检测的一项重要指标,其反映的可降解的有机物污染程度是其他测量参数无法替代的。为了达到成功测量的目的,必须依靠国标减少实验的盲目性,高度重视实验过程中的关键因素,提高实验的准确性,将误差控制在规定的范围内。
参考文献
[1]环境保护部.水质五日生化需氧量(BOD5)的测定稀释与接种法,2009
[2]国家环保总局.水和废水监测分析方法(第四版)[M].北京:中国环境科学出版社,2003.