影响BOD5测定结果因素探讨

2013-08-27孙桂珍

绿色科技 2013年2期

孙桂珍

（广西来宾市环境保护监测站，广西来宾 545002）

1 引言

五日生化需氧量（BOD5）是水质监测的重要项目，是衡量水体受有机物污染程度的一项重要指标。它的结果直接反映水体中“可被生物降解”污染物的多少。影响它测定结果的因素也较多。本文从对它测定结果存在影响的溶解氧、硝化作用、毒害物质、稀释水、接种液、稀释倍数等因素进行分析和探讨，以确保实验的准确性及数据的可靠性。

2 测定原理

目前，国家现行的测定BOD5的方法是稀释与接种法（HJ505－2009），即在规定的条件下，微生物分解存在水中的某些可氧化物质，特别是有机物所进行的生物化学过程中消耗溶解氧的量。此生物氧化全过程的时间很长。目前国内外普遍规定（20±1）℃培养5d，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mg／L表示。

3 影响BOD5测定结果的有关因素

3.1 溶解氧

溶解氧的影响样品中溶解氧浓度随着温度的升高呈下降变化，各种温度下溶解氧浓度见表1。

表1 不同温度下样品中溶解氧浓度一览

由表1可知，在20℃时，溶解氧浓度为9.12mg／L。当采集的水样和冷藏保存的水样温度低于20℃时，溶解氧浓度在9.12mg／L以上。另外，在藻类多的河流湖库水体有时因碳酸同化作用产生的氧可能达到过饱和状态。这样的水样在（20±1）℃下培养时会产生气泡，造成实验误差，所以应将水温升至25℃左右减少溶解氧，然后再降至20℃左右，曝气5～10min后作为测定水样。另外，稀释水中的溶解氧过高或过低，也会导致BOD5实验失败。稀释水溶解氧过高会因过饱和溶解氧自行逸出产生气泡，造成BOD5测定误差，过低则不足以氧化水样中的有机物。

3.2 硝化作用

水中有机物的生物氧化分解过程大体上可分为两个阶段。第一阶段为有机物中碳和氧在微生物的作用下氧化为二氧化碳和水，此阶段称为碳化阶段，在20℃时完成碳化阶段大约需要20d。第二阶段为含氮有机物和氨在硝化细菌作用下被氧化成亚硝酸盐和硝酸盐，称为硝化阶段，在20℃时完成硝化阶段大约需要100d。根据BOD5测定所规定的条件和定义来看，作为水体有机污染程度指标的BOD5值，主要为第一阶段的耗氧量，若在BOD5的测定过程中有硝化反应存在，硝化作用就会造成测定结果偏高。在监测实践中发现，标准物质、工业排放的原水和较为清洁的地表水（COD＜20mg／L），硝化作用根本不发生或很不显著，对BOD5的测定无显著影响，而对于受粪便污染的水体、生活污水、生化处理池的出水因其中含有大量硝化菌，硝化作用的影响显著，需加入丙烯基硫脲硝化抑制剂，抑制硝化作用对BOD5测定的影响。

3.3 毒害物质

阻碍微生物繁殖的毒害物质有重金属、氰化物、酚类、氯等，这些物质的存在会抑制微生物的生长，因此在分析前应考虑消除这些干扰，在允许的条件下可通过稀释加以解决。但是对于BOD5值低、不能稀释至无影响范围的样品，只能事先驯化出具有抵抗这些有害物质的接种液。值得注意的是，对于重金属，不能采用形成氢氧化物、碳酸盐沉淀而除去的办法，因为有时有机物可被沉淀物吸附而损失。

3.4 稀释水

所谓稀释水，就是保证好氧微生物的繁殖以及分解水样中的有机物质时供给必要的氧的水，它必须具备以下条件:

（1）在20℃下溶解氧接近饱和（8～9mg／L）；

（2）pH 值保持在7.2，有缓冲作用；

（3）添加有好氧微生物正常繁殖所必需的无机物（MgSO4、CaCl2、FeCl3、铵盐、磷酸盐等）；

（4）稀释水自身的BOD5值小于2mg／L；

（5）不含有阻碍微生物生长繁殖的物质。

这些条件中第（4）条比较重要，如果稀释水BOD5值小于2mg／L，原因可能是所有稀释水在加无机盐溶液或进行曝气操作时混入了有机物质，或水本身原来就含有有机物。此外，BOD5测试实验必须使用蒸馏水，不能使用去离子水，因为去离子水的微量有机物会使空白值增高。

3.5 接种液

接种稀释水是BOD5测定进行质量控制的首要问题，要获得理想的接种水，就必须对接种液进行认真科学的选择，接种液的来源之一是生活污水，生活污水不宜用刚排出的生活污水，最好采用污水井盖下靠井壁位置的水，因为此处污水停留时间长，有利于微生物繁殖生长。当冬天天气寒冷，菌种生活能力差，可采用室内培养菌种，用淘米水在室温下好氧发酵，大约放置5～7d闻到臭味即可使用，倒出上清液作为接种液，BOD5值大约为400mg／L，使用时可稀释至100mg／L左右较好，用淘米水作接种液一般可使用三周，当淘米pH值小于5时停止使用。接种液的另一来源是花园土壤浸出液，采集花园土时要考虑季节和温度，春秋季阳光充足温和，适合细菌和微生物繁殖，可从浅层2～3cm处采集，夏季则因温度过高、太阳光直射的缘故要在离地表5～6cm处采集，否则细菌及微生物太少，冬季因温度太低，不宜用花园土壤浸出液作为接种液。稀释接种时还应考虑到接种液的浓度、均匀性及加入量，接种液最好采用较高的浓度，经过滤、稀释后BOD5值为100mg／L左右较好，现按水样浓度和接种比例接种，这样可以避免因接种液的不均匀及比例不当造成BOD5值的忽高忽低。

3.6 稀释倍数

稀释接种法操作较为繁琐、费时，若测定的是生活污水或某些可降解的有机物，此法稳定、重现性好，但是对于测定那些有机成分复杂、结构不同、浓度较高的各种工业废水，测定过程中则存在多种影响因素，稀释比的选择就是一至关重要的。若选择不当，不仅得不到正确的测定结果，重要的是样品已失去再测定的意义，否则需要再次取样，重新测定。

正确的稀释倍数，应使培养后剩余的溶解氧浓度为原始浓度的1／3～2／3之间，或消耗的溶解氧在2mg／L以上，而剩余溶解氧在1mg／L以上。

为了获得正确的稀释倍数，首先需要仔细分析水样的特点，然后再确定稀释倍数的大小，若水样是溶解氧含量较高、有机物含量较少的清洁地表水，可以不经稀释直接进行生化培养，对于那此已受污染的废水、工业废水等，则必须先稀释再培养。

稀释倍数的确定方法常用的有3种:一是根据CODcr的数值，分别乘以0.075、0.15、0.225即为3种稀释倍数，此法对大多数水样选择稀释倍数均有较高的参考价值；二是根据CODMn的数据值，分别除以3、4、5所得的商即为3种稀释倍数；三是根据BOD5的估计值确定稀释倍数；另外，亦可以根据总有机碳（TOC）的数值来确定。