测压法测定水中BOD的方法研究

陈小芸

(中国石化镇海炼化分公司环境监测站，浙江宁波 315207)

测压法测定水中BOD的方法研究

陈小芸

(中国石化镇海炼化分公司环境监测站，浙江宁波 315207)

对测压法（连续耗氧量–呼吸计量法）测定水中BOD的方法进行了研究。分别用测压法和传统方法测定了标准溶液和实际样品的BOD值，结果表明，测压法测定BOD具有生化效率高、操作简单、测试方便的优点，可连续测定BOD值并储存测量数据。测压法测定的BOD值更能表征水体可生化降解性，与传统法的测定结果有较好的可比性。

BOD；测压法；传统法

生化需氧量(BOD)作为水质有机污染综合指标之一，是指水中某些可氧化物质特别是有机物在好氧微生物（主要是好氧及兼性细菌）作用下，进行好氧分解过程中所消耗水中溶解氧的量，此生化过程需时很长，如生活污水在20℃培养时，完成此过程可长达100 d［1］。目前国内外普遍规定在(20±1)℃培养5 d，分别测定样品培养前后的溶解氧，二者之差即为BOD5值，以氧的含量（mg/L）表示。我国BOD5的测定方法主要有：稀释接种法、微生物传感器快速测定法、活性污泥曝气降解法［2］。其中，稀释接种法为我国目前BOD5通用标准监测方法，测压法（又称连续耗氧量–呼吸计量法）是近年来新兴BOD测量法，在我国应用不普遍且未列入国标，但美国标准方法委员会已于2001年将此法列入美国《水和废水标准检测方法》中，该法与稀释接种法（简称传统法）相比，有很多优势，测量结果可比性强。

1 方法原理

主要依据测压法(呼吸计量法)进行测定，将经稀释接种或含菌的水样置于特制的密闭培养瓶中，水样中溶解氧被消耗，使密闭系统的压力降低，由压力传感器测出此压差，即可求出水样的BOD值［3］。

2 实验部分

2.1 主要仪器与试剂

测压法BOD测试仪：Hach BODTrakTMⅡ型，WTW生化培养箱，该测量系统设有6个独立的密闭样品测试通道，美国Hach公司；

试剂：BOD生化营养液、KOH片剂、接种液、硝化抑制剂。

2.2 测定步骤

根据样品性质选择不同的仪表量程、接种液量及取样量。

2.2.1 地表雨水

地表雨水的BOD5值一般较低，且有微生物滋长，无需额外添加接种液就可测定。可直接取420 mL于样品瓶中，倒入2包BOD专用营养液，上端密封杯中放入2片KOH片剂，拧紧盖子，选取传感器频道编码（1～6）及量程，启动测试即可。

2.2.2 污水处理场出水

污水处理场出水一般经过生化处理，微生物众多，但因含有一定数量的硝化细菌，若同时含氮化合物较高，则应在样品中另加哈希专用硝化抑制剂约0.48 g。其它步骤同2.2.1。

2.2.3 城市生活污水

城市生活污水BOD5值较高，微生物众多且营养丰富，按BOD5/COD=75%估算出BOD5值后，根据表1确定取样体积或稀释测定。其它步骤同2.2.1。

表1 无需接种样品取样体积

2.2.4 工业污水

工业污水应接种，接种方法同传统《稀释接种法》，前者按标准BOD5值，后者按BOD5/COD=60%大概推算出BOD5值后，根据表2确定样品及接种水取样体积，也可将废水适当稀释后再确定取样体积进行测定(稀释用水为稀释接种水)，其它步骤同2.2.1。同时做稀释接种水空白试验。

表2 标准样品及其它需接种样品取样体积及系数表

2.3 结果计算

BOD5值=测定值×稀释因子–空白值。

3 结果与讨论

3.1 葡萄糖–谷氨酸标准溶液验证试验

分析葡萄糖–谷氨酸含量均为150 mg/L的标准溶液（以新鲜生活污水上清液作接种液），其结果如表3，5日BOD曲线如图1。验证试验表明，准确度与精密度在方法控制范围内。

表3 葡萄糖–谷氨酸标准溶液测试结果

3.2 样品测试及与传统方法的比较试验

图1 葡萄糖–谷氨酸标准溶液5日BOD曲线

测压法中标准溶液BOD曲线见图1，样品BOD曲线见图2。用两种方法同时测定不同样品，结果如表4所示。

图2 不同样品5日BOD曲线

表4 传统法与测压法比对

由表4可得出如下结论：

（1）测压法测得BOD5值普遍高于传统法。其中的150 mg/L葡萄糖–谷氨酸标准溶液比传统法平均高出44 mg/L，高达246 mg/L，按最终BOD理论值308～321 mg/L［4］计算得两者5日生化效率分别为78.2%，62.9%。这是因为与传统的接种稀释法相比，测压法最大限度模拟自然环境，给微生物提供足够的溶解氧及与有机物充分混合的条件，加快BOD反应速率，提高有机物生化效率。

（2）对于BOD5值极低的样品（如地表河水），因耗氧量低、有机物含量少，测压法中优越的生化条件对测定结果的影响不明显，BOD5值差别不大。

（3）与传统法可比性好。对某些典型样品，测压法中2～3 d的BOD值能表征传统法中BOD5，这些典型样品为葡萄糖–谷氨酸标准溶液、生活污水、污水处理场出水。工业废水2可比性也较好，大致在2～3 d内，但对BOD较低的样品（如地表河水）和工业废水1相关性不确定。

3.3 测压法相对传统法的优点

（1）模拟自然条件，结果真实、准确

传统法中样品由接种稀释水稀释后满瓶测量，不再为样品提供多余氧气，且静置放置5 d，这样瓶内微生物代谢产物容易集结，且易产生区域性溶解氧匮乏，生化反应受抑制可能性加大，不利于有机物充分代谢；测压法中样品上方所含21%氧气不断溶入水样中，搅拌子连续搅拌，微生物生长有充分的溶解氧和有机物。

（2）操作简单、测试方便

传统法操作繁琐、准备样品时间长，量程窄（一般BOD5值大于100 mg/L时需稀释［1］）且需人工测量初始、最终溶解氧量，在5 d培养过程中需要专门看管。测压法操作简单，当BOD5值小于700 mg/L时无需稀释，自动连续测量溶解氧，到达设定时间（可设定5，7，10 d）后，测试系统自动关闭，无需看管。

（3）测压法可连续显示BOD并存储测量数据

传统法监测到的是样品在5 d内总的耗氧量，若需了解5 d内某一时段内耗氧情况，操作比较困难。测压法中，仪器以图形形式同步连续显示各时间点的耗氧量并存储BOD数据，读取便捷，可直观了解样品耗氧速率与趋势。

（4）可作为生化条件诊断工具

根据样品耗氧曲线可判断生化降解反应中的滞后过长（因微生物数量缺乏引起）、氧过饱和、硝化等异常。图3、图4分别为正常、异常情况下的耗氧曲线，本实验中标准溶液及实际样品的耗氧曲线均正常，说明培养过程正常，测试数据能真实反映样品的BOD值。

图3 正常BOD曲线

图4 异常BOD曲线

4 注意事项

（1）选择合适的菌种数量，防止时滞过长

微生物数量缺乏时，因没有足够的微生物分解样品有机物，耗氧量过少，反应在BOD曲线中就是在测试后较长阶段测不出耗氧量，如图4中曲线3所示，因此要保证有足够的微生物量。

（2）防止氧过饱和

样品温度过低或富营养化时，会含过饱和溶解氧，在(20±1)℃培养箱中搅拌，过饱和氧气溢出导致压力增加，数据显负值，如图4中曲线4所示。应将水样迅速升温至20℃左右，充分振摇样品或空气曝气2 h以赶出过饱和溶解氧。

（3）硝化曲线的处置

对一般工业废水或新鲜生活污水，硝化细菌的发展比其它类型的细菌缓慢，通常5 d或9～10 d后才发生有机氮生物氧化，如图4中曲线2所示。污水处理场出水可能会含较多的硝化菌，若含氮化合物较高，则应加入硝化抑制剂。

（4）量程与体积必须适当且匹配，否则将出现如图4中曲线1。

（5）测试瓶盖必须拧紧防漏，以免出现如图4中曲线5。

5 结语

BOD5测定是一种经验方法，是由生物化学和化学作用共同产生的结果。与传统的接种稀释法相比，测压法（又称连续耗氧量–呼吸计量法）最大限度模拟自然环境，给微生物提供足够的溶解氧及与有机物充分混合的条件，加快BOD反应速率，提高有机物分解率，其测定值比传统法更能表征水中有机物含量及可生化性。基于测压法原理的Hach BODTrakTMⅡ测试仪操作简单、安全（无汞测压），且测量值为直读式，便于随时观测，不受测定时间限制(测定时间内，数据自动存储可于日后再读取数据)，准确度、精密度均能满足要求，是一种值得推广的测定方法。

［1］ 水和废水监测分析方法指南编委会.水和废水监测分析方法指南［M］.北京：中国环境科学出版社，1990: 215，220.

［2］ 中国环境保护总局、水和废水监测分析方法指南编委会.水和废水监测分析方法［M］.4版.北京：中国环境科学出版社，2002: 227–236.

［3］ U.S SM Part 5000 Aggregate Organic Constituents 5210 Biochemical Oxygen Demand .Section D Respirometric Method［S］.

［4］ U.S SM Part 5000 Aggregate Organic Constituents 5210 Biochemical Oxygen Demand .Section C Ultimate BOD Test［S］.

Research on Determination of BOD in Water with Manometry

Chen Xiaoyun
（Environmental monitoring station， Sinopec Zhenhai Re fi ning and Chemical Company， Ningbo 315207, China）

A new method of determination of BOD in water by manometry (continuous oxygen consumption–respiration measuring method) was developed. Manometry and traditional method were used to measure BOD values of the standard solution and real sample, respectively. The results show that measuring BOD by using manometry had advantages of high biochemical ef fi ciency, simple operation, easy test, continuous measurements of BOD values and saving of measuring data. Measuring BOD values using manometry could better characterize biological degradability of water and had relatively well comparability with results of the traditional method.

BOD; manometry; traditional method

O661.1

A

1008–6145(2012)03–0071–04

10.3969/j.issn.1008–6145.2012.03.019

联系人：陈小芸；E-mail: chenxiaoy.zhlh@sinopec.com

2012–03–08