生化需氧量测定探讨

2010-01-31李啸龙于志强毕钦祥

治淮 2010年12期

关键词：亚硫酸钠余氯需氧量

李啸龙于志强毕钦祥史振

（1山东省潍坊水文水资源勘测局潍坊 261031 2山东省水文水资源勘测局济南 250014）

生化需氧量测定探讨

李啸龙1于志强2毕钦祥1史振1

（1山东省潍坊水文水资源勘测局潍坊 261031 2山东省水文水资源勘测局济南 250014）

BOD即生化需氧量，是衡量水体污染程度及水体中污染物可降解程度的重要指标，本文首先对BOD的测定原理进行了研究，再对BOD5测定中容易遇到的干扰和消除方法进行了介绍，最后介绍并评述了国内外现在最常用的BOD快速测定方法。

BOD 干扰消除短时法

1 生化需氧量的定义和研究

1.1 定义

生物化学需氧量（又称生化需氧量）：BOD（biochemical oxygen demand），是指在规定的条件下，微生物分解水中的某些可氧化的物质，特别是分解有机物的生物化学过程消耗的溶解氧。单位：mg/L。BOD代表水中可生物降解的有机物量。

微生物：包括异养微生物（异养菌，以有机物为营养）及自养微生物（自养菌，以无机物为呼吸底物）。

1.2 可生物降解有机物的降解过程研究

微生物自身生长繁殖的过程中要进行新陈代谢。有机物在氧化分解的同时，约2/3用于合成，1/3用于分解。合成的新细胞在生活活动中进行自身氧化，生成CO2、H2O、NH3并放出能量与氧化残渣，这个过程称为内源呼吸。

整个生物降解过程如下：

在有氧条件下，有机物的生物降解过程分为两个阶段：

第一个阶段为碳氧化阶段：

所以BOD的组成包括两部分：第一阶段，总碳化需氧量，记作BODu即Oa+Ob；第二阶段，硝化需氧量或氮氧化需氧量，记作NODu即Oc+Od。

测定时间与温度：

微生物的活动与温度有关，测定生化需氧量时一般以20℃作为测定的标准温度。

有机物的生化过程延续时间很长，在20℃水温下，完成两阶段约需100d以上，完成第一阶段约需20d左右，所以污水的生化需氧量通常只指第一阶段生化需氧量。但是即使只是第一阶段生化需氧量测定时间亦需要至少20d，在实际工作中这个时间还是太长。同时实验表明：（1）一般有机物的碳化需氧量的70%左右会在前5天完成；（2）碳化阶段开始后的5～7d，甚至10d才会产生自养型硝化菌，因此第5d进行测定不受硝化干扰。所以目前一般以5d作为测定生化需氧量的标准时间。

2 五日生化需氧量测定的干扰和消除

2.1 常见干扰

鉴于上述BOD5的定义、过程和特点，研究人员对容易干扰BOD5测定结果的因素进行了一些研究：

水中某些有毒物质对测定有干扰，如杀菌剂、重金属、游离氯等会抑制生化作用；藻类或硝化微生物可能使结果偏高；三价铁离子也是氧化剂，如果存在的话，会与碘反应，使溶解氧的测量值偏低，从而影响BOD5的测定；同理，还原性物质也会干扰BOD5的测定结果。

2.2 处理方法

2.2 .1 亚硝酸盐

可选用叠氮化钠修正法，操作步骤不变，仅以叠氮化钠碱性碘化钾溶液（叠氮化钠的浓度为10g/L）代替碱性碘化钾溶液即可。

2.2 .2 余氯和结合氯

若样品中含有少量余氯，一般在采样后放置1～2h，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的量由下述方法确定：

取已中和好的水样 100ml，加入乙酸溶液（1+1）10ml、碘化钾溶液（100g/L）1ml，混匀，暗处静置5min。用亚硫酸钠溶液滴定析出的碘至淡黄色，加入1ml淀粉溶液（5g/L）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及消耗体积，计算出水样中应加亚硫酸钠溶液的体积。

2.2 .3 藻类

若样品中有大量藻类存在，BOD5的测定结果会偏高。当分析结果精度要求较高时，测定前应用滤孔为1.6m的滤膜过滤，检测报告中注明滤膜滤孔的大小。

2.2 .4 铁盐

在测溶解氧前，应先加40%氟化钾溶液1ml，使氟化钾与铁生成络合物，以消除铁的影响。

2.2 .5 还原性物质

可选用高锰酸钾修正法。在测溶解氧前，先往瓶中加0.5ml浓硫酸和0.5ml0.4%高锰酸钾溶液，盖紧瓶塞，摇匀，放置15min，在此时间内如粉红色褪去应随时补加高锰酸钾溶液，直至粉红色保持不褪，然后加1ml 1%草酸钠溶液去除多余的高锰酸钾，再加入3ml碱性碘化钾，其他试剂及操作步骤同碘量法。

3 BOD短时测量法介绍

在对工厂排水和生活排水等水质进行管理时，从防止环境污染的立场上讲，迅速准确地掌握这些水的受污染状况是非常重要的。如此五天法就显得太长。因此，为了在1h左右的短时内测定由微生物降解反应所引起的氧的消耗量，出现了各种在短时间内测定BOD的方法。常见的有库仑计法、差压法、高温法、活性污泥法、微生物电极法等。但前几种方法由于耗时、耗力，在出现有机物污染事故时不能为环境管理和决策提供及时的科学依据。随着近年来BOD传感器在技术方面和利用方面取得的进展，微生物电极法成为了国内外广泛认可的BOD短时测定法。

3.1 原理

微生物电极法是利用固定化微生物膜与氧电极制成微生物电极，以此测量仪器（以下称测量仪）测定发酵废液、下水等的排水中的生物化学耗氧量（以下称BODs）的方法。微生物电极法的制定应满足以下几个条件：（1）应在短时间内得到BOD值；（2）与BOD五日法应有可比性；（3）应用广泛；（4）经济上可行；（5）与国际接轨；（6）方法简便可行。所以该方法也得到国内外研制者和专家认可。

3.2 干扰因素

水中以下物质对该方法测定不产生明显干扰的最大允许量为：CO2+-5mg/L；Mn2+-5mg/L；Zn2+-4mg/L；Fe2+-5mg/L；C2+-2mg/L；Hg2+-5mg/L；pb2+-5mg/L；Cd2+-5mg/L；Cr6+-0.5mg/L；CN--0.05mg/L；悬浮物-250mg/L。另外，对微生物膜内菌种有毒害作用的高浓度杀菌剂、农药类的污水不适用本测定方法。

3.3 快速法与标准五日稀释法对照实验

见表1。

表1 电极法和五日法测定结果对照表

使用五天法进行测定得到的BOD，是一系列极其复杂的过程后得出的结果。这一过程包括：被测水中的微生物对有机物进行直接或分解后的摄取、产生异化、同化代谢时的氧化，维持代谢的氧化。其过程也容易受到各种因素影响，比如由于微生物增殖造成的氧化速度加快、因原生动物在捕食微生物时形成食物链造成的氧化率的上升。所以无论采取什么样的方法，也不可能使用短时法得到与五天法完全相同的BOD值，应该将短时法测得的BOD值与五天法测得的BOD值区别考虑。但是，根据短时法的实验报告得知，一般短时法值与五天法值的比率因被测水的不同而有所不同，但对同一种被测水而言，比率是比较一定的。在很多情况下，可以用短时法测定结果推算五天法BOD值。