李嘯龍 于志強 畢欽祥 史 振

（1山東省濰坊水文水資源勘測局 濰坊 261031 2山東省水文水資源勘測局 濟南 250014）

生化需氧量測定探討

李嘯龍1于志強2畢欽祥1史 振1

（1山東省濰坊水文水資源勘測局 濰坊 261031 2山東省水文水資源勘測局 濟南 250014）

BOD即生化需氧量，是衡量水體污染程度及水體中污染物可降解程度的重要指標，本文首先對BOD的測定原理進行了研究，再對BOD5測定中容易遇到的干擾和消除方法進行了介紹，最后介紹并評述了國內(nèi)外現(xiàn)在最常用的BOD快速測定方法。

BOD 干擾 消除 短時法

1 生化需氧量的定義和研究

1.1 定義

生物化學需氧量（又稱生化需氧量）：BOD（biochemical oxygen demand），是指在規(guī)定的條件下，微生物分解水中的某些可氧化的物質(zhì)，特別是分解有機物的生物化學過程消耗的溶解氧。單位：mg/L。BOD代表水中可生物降解的有機物量。

微生物：包括異養(yǎng)微生物（異養(yǎng)菌，以有機物為營養(yǎng)）及自養(yǎng)微生物（自養(yǎng)菌，以無機物為呼吸底物）。

1.2 可生物降解有機物的降解過程研究

微生物自身生長繁殖的過程中要進行新陳代謝。有機物在氧化分解的同時，約2/3用于合成，1/3用于分解。合成的新細胞在生活活動中進行自身氧化，生成CO2、H2O、NH3并放出能量與氧化殘渣，這個過程稱為內(nèi)源呼吸。

整個生物降解過程如下：

在有氧條件下，有機物的生物降解過程分為兩個階段：

第一個階段為碳氧化階段：

所以BOD的組成包括兩部分：第一階段，總碳化需氧量，記作BODu即Oa+Ob；第二階段，硝化需氧量或氮氧化需氧量，記作NODu即Oc+Od。

測定時間與溫度：

微生物的活動與溫度有關，測定生化需氧量時一般以20℃作為測定的標準溫度。

有機物的生化過程延續(xù)時間很長，在20℃水溫下，完成兩階段約需100d以上，完成第一階段約需20d左右，所以污水的生化需氧量通常只指第一階段生化需氧量。但是即使只是第一階段生化需氧量測定時間亦需要至少20d，在實際工作中這個時間還是太長。同時實驗表明：（1）一般有機物的碳化需氧量的70%左右會在前5天完成；（2）碳化階段開始后的5～7d，甚至10d才會產(chǎn)生自養(yǎng)型硝化菌，因此第5d進行測定不受硝化干擾。所以目前一般以5d作為測定生化需氧量的標準時間。

2 五日生化需氧量測定的干擾和消除

2.1 常見干擾

鑒于上述BOD5的定義、過程和特點，研究人員對容易干擾BOD5測定結(jié)果的因素進行了一些研究：

水中某些有毒物質(zhì)對測定有干擾，如殺菌劑、重金屬、游離氯等會抑制生化作用；藻類或硝化微生物可能使結(jié)果偏高；三價鐵離子也是氧化劑，如果存在的話，會與碘反應，使溶解氧的測量值偏低，從而影響B(tài)OD5的測定；同理，還原性物質(zhì)也會干擾BOD5的測定結(jié)果。

2.2 處理方法

2.2 .1 亞硝酸鹽

可選用疊氮化鈉修正法，操作步驟不變，僅以疊氮化鈉堿性碘化鉀溶液（疊氮化鈉的濃度為10g/L）代替堿性碘化鉀溶液即可。

2.2 .2 余氯和結(jié)合氯

若樣品中含有少量余氯，一般在采樣后放置1～2h，游離氯即可消失。對在短時間內(nèi)不能消失的余氯，可加入適量亞硫酸鈉溶液去除樣品中存在的余氯和結(jié)合氯，加入的亞硫酸鈉溶液的量由下述方法確定：

取已中和好的水樣 100ml，加入乙酸溶液（1+1）10ml、碘化鉀溶液（100g/L）1ml，混勻，暗處靜置5min。用亞硫酸鈉溶液滴定析出的碘至淡黃色，加入1ml淀粉溶液（5g/L）呈藍色。再繼續(xù)滴定至藍色剛剛褪去，即為終點。記錄所用亞硫酸鈉溶液體積及消耗體積，計算出水樣中應加亞硫酸鈉溶液的體積。

2.2 .3 藻類

若樣品中有大量藻類存在，BOD5的測定結(jié)果會偏高。當分析結(jié)果精度要求較高時，測定前應用濾孔為1.6m的濾膜過濾，檢測報告中注明濾膜濾孔的大小。

2.2 .4 鐵鹽

在測溶解氧前，應先加40%氟化鉀溶液1ml，使氟化鉀與鐵生成絡合物，以消除鐵的影響。

2.2 .5 還原性物質(zhì)

可選用高錳酸鉀修正法。在測溶解氧前，先往瓶中加0.5ml濃硫酸和0.5ml0.4%高錳酸鉀溶液，蓋緊瓶塞，搖勻，放置15min，在此時間內(nèi)如粉紅色褪去應隨時補加高錳酸鉀溶液，直至粉紅色保持不褪，然后加1ml 1%草酸鈉溶液去除多余的高錳酸鉀，再加入3ml堿性碘化鉀，其他試劑及操作步驟同碘量法。

3 BOD短時測量法介紹

在對工廠排水和生活排水等水質(zhì)進行管理時，從防止環(huán)境污染的立場上講，迅速準確地掌握這些水的受污染狀況是非常重要的。如此五天法就顯得太長。因此，為了在1h左右的短時內(nèi)測定由微生物降解反應所引起的氧的消耗量，出現(xiàn)了各種在短時間內(nèi)測定BOD的方法。常見的有庫侖計法、差壓法、高溫法、活性污泥法、微生物電極法等。但前幾種方法由于耗時、耗力，在出現(xiàn)有機物污染事故時不能為環(huán)境管理和決策提供及時的科學依據(jù)。隨著近年來BOD傳感器在技術方面和利用方面取得的進展，微生物電極法成為了國內(nèi)外廣泛認可的BOD短時測定法。

3.1 原理

微生物電極法是利用固定化微生物膜與氧電極制成微生物電極，以此測量儀器（以下稱測量儀）測定發(fā)酵廢液、下水等的排水中的生物化學耗氧量（以下稱BODs）的方法。微生物電極法的制定應滿足以下幾個條件：（1）應在短時間內(nèi)得到BOD值；（2）與BOD五日法應有可比性；（3）應用廣泛；（4）經(jīng)濟上可行；（5）與國際接軌；（6）方法簡便可行。所以該方法也得到國內(nèi)外研制者和專家認可。

3.2 干擾因素

水中以下物質(zhì)對該方法測定不產(chǎn)生明顯干擾的最大允許 量 為 ：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；懸浮物-250mg/L。另外，對微生物膜內(nèi)菌種有毒害作用的高濃度殺菌劑、農(nóng)藥類的污水不適用本測定方法。

3.3 快速法與標準五日稀釋法對照實驗

見表1。

表1 電極法和五日法測定結(jié)果對照表

使用五天法進行測定得到的BOD，是一系列極其復雜的過程后得出的結(jié)果。這一過程包括：被測水中的微生物對有機物進行直接或分解后的攝取、產(chǎn)生異化、同化代謝時的氧化，維持代謝的氧化。其過程也容易受到各種因素影響，比如由于微生物增殖造成的氧化速度加快、因原生動物在捕食微生物時形成食物鏈造成的氧化率的上升。所以無論采取什么樣的方法，也不可能使用短時法得到與五天法完全相同的BOD值，應該將短時法測得的BOD值與五天法測得的BOD值區(qū)別考慮。但是，根據(jù)短時法的實驗報告得知，一般短時法值與五天法值的比率因被測水的不同而有所不同，但對同一種被測水而言，比率是比較一定的。在很多情況下，可以用短時法測定結(jié)果推算五天法BOD值。

4 結(jié)語

生化需氧量即BOD，是衡量水體污染程度的重要指標，BOD與COD的比值可用于衡量水體中污染物的可降解程度，其測定方法（主要是五天法）的研究和改進，測定新方法的探索，對環(huán)保工作的進行有著重要的意義