压差式 BOD 测定仪应用于地表水检测的试验研究

2019-11-13丁厚钢徐秋云

水利信息化 2019年5期

丁厚钢，石恺，徐秋云，曾丹

（淄博市水文局，山东淄博 255000）

BOD 即生化需氧量，是微生物分解水中有机物质的生化过程中所需氧的量，表征水中可生物降解有机污染物的量，当生化反应时间为 5 d 时即为BOD5[1-2]。BOD5的检测有多种方法，包括稀释与接种法、压差法、微生物传感器快速测定法等[3]，目前国内普遍采用的方法为稀释与接种法，此方法较为经典，但存在操作复杂、工作量大等缺点。随着压差式 BOD 测定仪技术的不断完善，近年来压差法也逐渐有了一定的研究与应用[4-5]。通过各项试验，对压差式 BOD 测定仪应用于地表水检测的准确性、优越性进行试验研究[6-7]。因压差法检测 BOD 目前没有标准方法，故采用仪器用户手册中提供的相应流程进行检测。

1 试验仪器

试验仪器为 BODTrakTMII 型压差式 BOD 测定仪，仪器工作原理如下：试验水样装入密封的测试瓶中，仪器连同测试瓶一同放到恒温培养箱中（20℃±1℃）培养 5 d。测试瓶上方留有一定体积的空气，空气中的氧气不断补充水样中消耗的溶解氧，而有机物生物降解过程中产生的 CO2气体被密封盖中的固体 KOH 吸收，上方空气的压力随之减小，瓶盖中的压力传感器随时监测测试瓶中空气压力的变化，并转换成 BOD 数值，在显示屏上实时、直观地显示出来。

2 试验方法

2.1 准确度及精密度试验

选取 8 个不同浓度的 BOD 标准物质作为标准水样，其浓度及来源如表 1 所示。每个水样做 6 组平行检测，根据检测结果进行仪器准确度和精密度分析。

表 1 试验选用标准水样一览表

2.2 地表水检测比对试验

选取 5 个河道和 3 个水库的水样共计 8 个天然地表水水样作为试验水样，分别采用 HJ 505—2009水质五日生化需氧量（BOD5）的稀释与接种法和压差式 BOD 测定仪进行比对检测。此试验 1—3 月每月进行 1 次，共进行 3 次。根据比对试验结果分析压差式 BOD 测定仪用于地表水检测的准确性和优越性。

3 试验结果及讨论

3.1 仪器准确度分析

压差式 BOD 测定仪检测 8 个标准水样的平均值及其相对误差如表 2 所示。试验结果表明，低浓度标准水样检测平均值高于标准值，高浓度的检测值低于标准值，总体而言，对于 CBOD5标准值在 5.30～123 mg/L 的标准水样，仪器的检测平均值与标准值的相对误差在 -5.8%～7.2% 之间，说明仪器在检测不同浓度的标准水样时，准确度都较高。

表 2 仪器准确度试验数据表

3.2 仪器精密度分析

8 个标准水样的平行检测值及其相对标准偏差如表 3 所示。标准水样 1 的 6 次 CBOD5检测值为 4.9～6.0 mg/L，相对标准偏差为 6.9%；标准水样 2 的 6 次CBOD5检测值为 7.4～9.1 mg/L，相对标准偏差为8.3%；标准水样 3 的 6 次 CBOD5检测值为 11～14 mg/L，相对标准偏差 8.4%；标准水样 4 的 6 次CBOD5检测值为 36～40 mg/L，相对标准偏差为 3.9%；标准水样 5 的 6 次 CBOD5检测值为 57～61 mg/L，相对标准偏差 2.5%；标准水样 6 的 6 次 CBOD5检测值为 72～80 mg/L，相对标准偏差为 3.6%；标准水样7 的 6 次 CBOD5检测值为 94～108 mg/L，相对标准偏差为 5.0%；标准水样 8 的 6 次 CBOD5检测值为 109～125 mg/L，相对标准偏差为 4.7%。8 个标准水样的相对标准偏差在 2.5%～8.4% 之间，说明仪器检测不同浓度的标准水样，精密度都较高。

表 3 仪器精密度试验数据表

3.3 地表水检测试验 2 种方法的比对

3.3.1 检测结果的比对分析

8 个天然地表水样 2 种方法的比对试验结果如表 4 所示。河道水样的 CBOD5含量在 6.0～16 mg/L之间，压差式 BOD 测定仪检测结果相对于稀释与接种法检测结果，相对误差在 ±15% 之间；水库水样的 CBOD5在 2.0～5.0 mg/L 之间，相对误差略大，在±20% 之间。相对于检测标准水样 -5.8%～7.2% 的相对误差，压差式 BOD 测定仪检测天然地表水样的相对误差较大，原因为随着近年水环境治理力度的不断加大，天然地表水水质已维持在较好水平，CBOD5较小，因此检测的相对误差相对于高浓度的标准水样要偏大，其中水库水样 CBOD5更小，相对偏差更大一些。但试验中总体的相对误差水平在 ±20%以内，与稀释与接种法的检测结果基本吻合，且在跨度 3 个月的试验中保持了较为稳定的水平，由此可见，压差式 BOD 测定仪在地表水检测试验中体现了较好的准确性。

3.3.2 检测操作的比对分析

稀释与接种法和压差式 BOD 测定仪 2 种方法的操作比对如表 5 所示。

稀释与接种法在检测过程中需要用碘量法或仪器法测定水样培养前与培养 5 d 后的溶解氧浓度，对于 CBOD5≥ 6.00 mg/L 的水样，一般还需要稀释和接种的操作，具体包括制备稀释液、接种液，确定稀释比并稀释水样等操作，操作步骤繁多、工作强度较大。当水样 CBOD5范围不确定时，还需进行多个稀释比的试验，增加操作的步骤与工作量。最终的检测结果还需根据培养前后的溶解氧浓度计算得出[8]。

表 4 地表水检测比对试验 CBOD5 数据表

表 5 2 种检测方法操作过程比对表

而用压差式 BOD 测定仪检测，不需要测定溶解氧，水样不需要稀释，检测地表水样一般也不需要接种，操作步骤简单，操作过程省时省力，且检测过程及结果可实时显示。由以上比较可以看出，在操作方面压差式 BOD 测定仪相对稀释与接种法优势明显。目前的地表水检测中，单批次水样一般较多，且 CBOD5的检测需要取样后尽快进行，如用压差式 BOD 测定仪代替稀释与接种法，可较大限度地节省检测时间。