五日生化需氧量检测法评价不同来源废水水质的差异性*

2023-07-04柏任流曹群群

云南化工 2023年6期

柏任流，曹群群

（黔南民族师范学院化学化工学院，贵州都匀 558000）

水资源对人类生存极为重要。随着现代工业的发展和各类企业的增多，排出的废水也越来越多。少量的废水可能会对环境产生的影响较小，但是大量的废水会对环境造成很大的影响。当大量的废水流入河流与土壤，会对河流中的生物造成危害。与此同时，当被污染的废水流入土壤，再被吸收转移到植被里，一些有毒物质就被植物吸收。人体间接吸收这些有害物质，就会危害人体健康。因此国家相关管理部门规定，对污水处理厂的废水进行定期监测以确保水质的质量，目的是使水质达到环保的排放标准。

目前，五日生化需氧量作为鉴别指标之一，其主要是稀释与接种。通过在实验过程中所得出的五日生化需氧量，更直观地反映水质是否被一些有机物所污染，与此同时能否表现水质的可生化降解性。在水质检测中，五日生化需氧量是极为重要的检测项目，目前最常采用的是五日生化培养法。该方法对操作方面较为严格，所需的时间长，不能够迅速反映水质的污染情况。

1 实验部分

1.1 实验药品

1.1.1 试剂

硫酸锰（MnSO4），碱性碘化钾（KI），浓硫酸，硫代硫酸钠（Na2S2O3），淀粉溶液。

1.1.2 试剂配制

1）MnSO4溶液：首先用天平称取364 g MnSO4·H2O溶于水，再用纯水稀释至1000mL。

2）碱性碘化钾（KI）溶液：先用天平称取250 g NaOH于烧杯中，用150～200mL纯水溶解，不断搅拌直到NaOH溶液冷却。再称取75 g KI溶于100mL水中，将冷却后的NaOH溶液与KI溶液混合，最后用纯水稀释至1000mL。若该溶液存在沉淀，放置一晚上再取上清液，并存放于塑料瓶中，并且要注意避光。

3）淀粉溶液：将称量好的0.5 g可溶性淀粉加入到100mL的水中，加热搅拌至沸腾1～3min，冷却，加入0.1 g水杨酸，搅拌使溶液均匀。

4）Na2S2O3溶液：首先将1000mL的纯水加热煮沸，再冷却，将事先称好的32 g硫代硫酸钠加入其中，再加入0.5 g NaOH，搅拌完全溶解，存于棕色瓶中。

1.1.3 标准品

重铬酸钾（K2Cr2O7），优级纯，纯度≥99%。

1.1.4 标准溶液配制

K2Cr2O7标准溶液（c＝0.0250mol／L）：用分析天平准确称取1.2258 g K2Cr2O7，在105℃下使用电烘箱将重铬酸钾进行干燥，再将重铬酸钾加入到一定量的水中溶解，定容到1000mL容量瓶中，即得到溶液。

1.2 实验仪器

碱式滴定管，量筒，天平，锥形瓶，培养瓶，生化培养箱。

1.3 实验样品

采集的不同水质水样，包括：A水务公司废水样1，B水务公司废水样2，A污水处理厂废水样1，B污水处理厂废水样2，A医院废水样1，B医院废水样2，A食品公司废水样1，B食品公司废水样2，A环保公司废水样1，B环保公司废水样2，A能源公司1，A能源公司1，A生活废水1，B生活废水2.

1.4 实验原理

生化需氧量是指，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［1］。通常情况下是指水样充满完全密闭的溶解氧瓶中，分别测定培养前后水样中溶解氧的质量浓度，由培养前后溶解氧的质量浓度之差，计算单位样品消耗的溶解氧量，以BOD5形式表示［2］。当水质样品的污染程度较大时，好氧微生物消耗的氧含量就越多，水中的氧含量可能就越来越少，采集的样品后续需进行稀释接种后再测定其含量。对日常的生活用水或者较为清洁的水资源只需要直接通过五日生化培养法来确定其含量。并确保短时间内测量。

不经稀释直接培养的水样溶解氧计算公式［3］：

水质样品经过稀释后培养所得水样溶解氧：

式中，ρ1为水样在培养前的溶解氧质量浓度（mg／L）；ρ2为水样五天培养后，剩余溶解氧质量浓度（mg／L）；B1为稀释水（或稀释接种水）在培养前的溶解氧含量；B2为稀释水（或稀释接种水）在培养后的溶解氧含量；f1为稀释水（或稀释接种水）在培养中所占的比例；f2为水样在培养中所占的比例。

1.5 实验过程

1.5.1 分析步骤

1）水质样品的培养

将水质样品用培养瓶水封之后，在恒温条件下培养五天，再测定去五日生化需氧量。

2）水质样品处理

将水质样品用250mL的培养瓶装至近满，加入1.00mL硫酸锰溶液，再用移液管加入2.00mL碱性KI溶液，将瓶塞紧闭，摇匀之后。加入浓硫酸2.00mL，闭塞摇匀之后，要使废水中的悬浮物全部溶解，放置暗处5min后，使用滴定法测定。

3）水质样品滴定

取一个洁净的锥形瓶并加入上述处理过的样品溶液100.0mL（需要用量筒量取），用Na2S2O3溶液对处理过的水质样品进行滴定，直到锥形瓶内的溶液由黄色变成无色且在30 s内不褪色，记录下所消耗硫代硫酸钠溶液的体积。在每次滴定的过程中都需要进行标定。［3］

2 结果与讨论

2.1 测定结果

根据检测方法和原理测定出14种不同水质中的五日生化学需氧量，结果如表1。

表1 各种水质五日生化需氧量测定值

由表1可知，从不同单位采集的14种水质样品中，五日生化需氧量由高到低的顺序为：食品公司＞生活污水＞水务公司水样＞医院废水＞能源＞环保＞污水处理厂。

2.2 讨论

根据实验结果，从黔南14个不同单位所采集的水样的五日生化需氧量各有所差异。首先，同类型单位之间的五日生化需要并不存在较大的差异。如A水务公司水样1和B 水务公司水样2之间存在1.4mg／L，造成这一差异的原因是由于同种类型的水质采集过程中温度不同，以及分析检测过程中重铬酸钾、硫代硫酸钠的影响。其次，七种不同类型水质有较大的差异。由表1可知，食品公司A与食品公司B的五日生化需氧量明显高于其他来源样品，这是由于食品生产用水要求较为严格，用水符合规定的生活饮用水卫生标准。生活污水主要是居民排除的废水，水质中大多不含重金属，所含有的有毒物质也较少，对五日生化需氧量的影响较小，因而它的五日生化需氧量高。

医院废水中的污染物主要是一些有机物、放射性污染物，对溶解氧的影响较大，导致所检测的值偏低。最低的是污水处理厂，仅有0.5mg／L，在这一类水质中，可能含有大量的有毒物质，对微生物活性有抑制，使得溶解氧含量较低。而环保和能源公司是根据他们单位的材料、工艺有关。

BOD5作为衡量废水污染强度、成分和水体氧平衡的重要指标，对整个水环境保护、水污染控制以及维护水环境健康至关重要［4-6］。