陳小蕓

(中國(guó)石化鎮(zhèn)海煉化分公司環(huán)境監(jiān)測(cè)站，浙江寧波 315207)

測(cè)壓法測(cè)定水中BOD的方法研究

陳小蕓

(中國(guó)石化鎮(zhèn)海煉化分公司環(huán)境監(jiān)測(cè)站，浙江寧波 315207)

對(duì)測(cè)壓法（連續(xù)耗氧量–呼吸計(jì)量法）測(cè)定水中BOD的方法進(jìn)行了研究。分別用測(cè)壓法和傳統(tǒng)方法測(cè)定了標(biāo)準(zhǔn)溶液和實(shí)際樣品的BOD值，結(jié)果表明，測(cè)壓法測(cè)定BOD具有生化效率高、操作簡(jiǎn)單、測(cè)試方便的優(yōu)點(diǎn)，可連續(xù)測(cè)定BOD值并儲(chǔ)存測(cè)量數(shù)據(jù)。測(cè)壓法測(cè)定的BOD值更能表征水體可生化降解性，與傳統(tǒng)法的測(cè)定結(jié)果有較好的可比性。

BOD；測(cè)壓法；傳統(tǒng)法

生化需氧量(BOD)作為水質(zhì)有機(jī)污染綜合指標(biāo)之一，是指水中某些可氧化物質(zhì)特別是有機(jī)物在好氧微生物（主要是好氧及兼性細(xì)菌）作用下，進(jìn)行好氧分解過(guò)程中所消耗水中溶解氧的量，此生化過(guò)程需時(shí)很長(zhǎng)，如生活污水在20℃培養(yǎng)時(shí)，完成此過(guò)程可長(zhǎng)達(dá)100 d［1］。目前國(guó)內(nèi)外普遍規(guī)定在(20±1)℃培養(yǎng)5 d，分別測(cè)定樣品培養(yǎng)前后的溶解氧，二者之差即為BOD5值，以氧的含量（mg/L）表示。我國(guó)BOD5的測(cè)定方法主要有：稀釋接種法、微生物傳感器快速測(cè)定法、活性污泥曝氣降解法［2］。其中，稀釋接種法為我國(guó)目前BOD5通用標(biāo)準(zhǔn)監(jiān)測(cè)方法，測(cè)壓法（又稱(chēng)連續(xù)耗氧量–呼吸計(jì)量法）是近年來(lái)新興BOD測(cè)量法，在我國(guó)應(yīng)用不普遍且未列入國(guó)標(biāo)，但美國(guó)標(biāo)準(zhǔn)方法委員會(huì)已于2001年將此法列入美國(guó)《水和廢水標(biāo)準(zhǔn)檢測(cè)方法》中，該法與稀釋接種法（簡(jiǎn)稱(chēng)傳統(tǒng)法）相比，有很多優(yōu)勢(shì)，測(cè)量結(jié)果可比性強(qiáng)。

1 方法原理

主要依據(jù)測(cè)壓法(呼吸計(jì)量法)進(jìn)行測(cè)定，將經(jīng)稀釋接種或含菌的水樣置于特制的密閉培養(yǎng)瓶中，水樣中溶解氧被消耗，使密閉系統(tǒng)的壓力降低，由壓力傳感器測(cè)出此壓差，即可求出水樣的BOD值［3］。

2 實(shí)驗(yàn)部分

2.1 主要儀器與試劑

測(cè)壓法BOD測(cè)試儀：Hach BODTrakTMⅡ型，WTW生化培養(yǎng)箱，該測(cè)量系統(tǒng)設(shè)有6個(gè)獨(dú)立的密閉樣品測(cè)試通道，美國(guó)Hach公司；

試劑：BOD生化營(yíng)養(yǎng)液、KOH片劑、接種液、硝化抑制劑。

2.2 測(cè)定步驟

根據(jù)樣品性質(zhì)選擇不同的儀表量程、接種液量及取樣量。

2.2.1 地表雨水

地表雨水的BOD5值一般較低，且有微生物滋長(zhǎng)，無(wú)需額外添加接種液就可測(cè)定?？芍苯尤?20 mL于樣品瓶中，倒入2包BOD專(zhuān)用營(yíng)養(yǎng)液，上端密封杯中放入2片KOH片劑，擰緊蓋子，選取傳感器頻道編碼（1～6）及量程，啟動(dòng)測(cè)試即可。

2.2.2 污水處理場(chǎng)出水

污水處理場(chǎng)出水一般經(jīng)過(guò)生化處理，微生物眾多，但因含有一定數(shù)量的硝化細(xì)菌，若同時(shí)含氮化合物較高，則應(yīng)在樣品中另加哈希專(zhuān)用硝化抑制劑約0.48 g。其它步驟同2.2.1。

2.2.3 城市生活污水

城市生活污水BOD5值較高，微生物眾多且營(yíng)養(yǎng)豐富，按BOD5/COD=75%估算出BOD5值后，根據(jù)表1確定取樣體積或稀釋測(cè)定。其它步驟同2.2.1。

表1 無(wú)需接種樣品取樣體積

2.2.4 工業(yè)污水

工業(yè)污水應(yīng)接種，接種方法同傳統(tǒng)《稀釋接種法》，前者按標(biāo)準(zhǔn)BOD5值，后者按BOD5/COD=60%大概推算出BOD5值后，根據(jù)表2確定樣品及接種水取樣體積，也可將廢水適當(dāng)稀釋后再確定取樣體積進(jìn)行測(cè)定(稀釋用水為稀釋接種水)，其它步驟同2.2.1。同時(shí)做稀釋接種水空白試驗(yàn)。

表2 標(biāo)準(zhǔn)樣品及其它需接種樣品取樣體積及系數(shù)表

2.3 結(jié)果計(jì)算

BOD5值=測(cè)定值×稀釋因子–空白值。

3 結(jié)果與討論

3.1 葡萄糖–谷氨酸標(biāo)準(zhǔn)溶液驗(yàn)證試驗(yàn)

分析葡萄糖–谷氨酸含量均為150 mg/L的標(biāo)準(zhǔn)溶液（以新鮮生活污水上清液作接種液），其結(jié)果如表3，5日BOD曲線如圖1。驗(yàn)證試驗(yàn)表明，準(zhǔn)確度與精密度在方法控制范圍內(nèi)。

表3 葡萄糖–谷氨酸標(biāo)準(zhǔn)溶液測(cè)試結(jié)果

3.2 樣品測(cè)試及與傳統(tǒng)方法的比較試驗(yàn)

圖1 葡萄糖–谷氨酸標(biāo)準(zhǔn)溶液5日BOD曲線

測(cè)壓法中標(biāo)準(zhǔn)溶液BOD曲線見(jiàn)圖1，樣品BOD曲線見(jiàn)圖2。用兩種方法同時(shí)測(cè)定不同樣品，結(jié)果如表4所示。

圖2 不同樣品5日BOD曲線

表4 傳統(tǒng)法與測(cè)壓法比對(duì)

由表4可得出如下結(jié)論：

（1）測(cè)壓法測(cè)得BOD5值普遍高于傳統(tǒng)法。其中的150 mg/L葡萄糖–谷氨酸標(biāo)準(zhǔn)溶液比傳統(tǒng)法平均高出44 mg/L，高達(dá)246 mg/L，按最終BOD理論值308～321 mg/L［4］計(jì)算得兩者5日生化效率分別為78.2%，62.9%。這是因?yàn)榕c傳統(tǒng)的接種稀釋法相比，測(cè)壓法最大限度模擬自然環(huán)境，給微生物提供足夠的溶解氧及與有機(jī)物充分混合的條件，加快BOD反應(yīng)速率，提高有機(jī)物生化效率。

（2）對(duì)于BOD5值極低的樣品（如地表河水），因耗氧量低、有機(jī)物含量少，測(cè)壓法中優(yōu)越的生化條件對(duì)測(cè)定結(jié)果的影響不明顯，BOD5值差別不大。

（3）與傳統(tǒng)法可比性好。對(duì)某些典型樣品，測(cè)壓法中2～3 d的BOD值能表征傳統(tǒng)法中BOD5，這些典型樣品為葡萄糖–谷氨酸標(biāo)準(zhǔn)溶液、生活污水、污水處理場(chǎng)出水。工業(yè)廢水2可比性也較好，大致在2～3 d內(nèi)，但對(duì)BOD較低的樣品（如地表河水）和工業(yè)廢水1相關(guān)性不確定。

3.3 測(cè)壓法相對(duì)傳統(tǒng)法的優(yōu)點(diǎn)

（1）模擬自然條件，結(jié)果真實(shí)、準(zhǔn)確

傳統(tǒng)法中樣品由接種稀釋水稀釋后滿(mǎn)瓶測(cè)量，不再為樣品提供多余氧氣，且靜置放置5 d，這樣瓶?jī)?nèi)微生物代謝產(chǎn)物容易集結(jié)，且易產(chǎn)生區(qū)域性溶解氧匱乏，生化反應(yīng)受抑制可能性加大，不利于有機(jī)物充分代謝；測(cè)壓法中樣品上方所含21%氧氣不斷溶入水樣中，攪拌子連續(xù)攪拌，微生物生長(zhǎng)有充分的溶解氧和有機(jī)物。

（2）操作簡(jiǎn)單、測(cè)試方便

傳統(tǒng)法操作繁瑣、準(zhǔn)備樣品時(shí)間長(zhǎng)，量程窄（一般BOD5值大于100 mg/L時(shí)需稀釋?zhuān)?］）且需人工測(cè)量初始、最終溶解氧量，在5 d培養(yǎng)過(guò)程中需要專(zhuān)門(mén)看管。測(cè)壓法操作簡(jiǎn)單，當(dāng)BOD5值小于700 mg/L時(shí)無(wú)需稀釋?zhuān)詣?dòng)連續(xù)測(cè)量溶解氧，到達(dá)設(shè)定時(shí)間（可設(shè)定5，7，10 d）后，測(cè)試系統(tǒng)自動(dòng)關(guān)閉，無(wú)需看管。

（3）測(cè)壓法可連續(xù)顯示BOD并存儲(chǔ)測(cè)量數(shù)據(jù)

傳統(tǒng)法監(jiān)測(cè)到的是樣品在5 d內(nèi)總的耗氧量，若需了解5 d內(nèi)某一時(shí)段內(nèi)耗氧情況，操作比較困難。測(cè)壓法中，儀器以圖形形式同步連續(xù)顯示各時(shí)間點(diǎn)的耗氧量并存儲(chǔ)BOD數(shù)據(jù)，讀取便捷，可直觀了解樣品耗氧速率與趨勢(shì)。

（4）可作為生化條件診斷工具

根據(jù)樣品耗氧曲線可判斷生化降解反應(yīng)中的滯后過(guò)長(zhǎng)（因微生物數(shù)量缺乏引起）、氧過(guò)飽和、硝化等異常。圖3、圖4分別為正常、異常情況下的耗氧曲線，本實(shí)驗(yàn)中標(biāo)準(zhǔn)溶液及實(shí)際樣品的耗氧曲線均正常，說(shuō)明培養(yǎng)過(guò)程正常，測(cè)試數(shù)據(jù)能真實(shí)反映樣品的BOD值。

圖3 正常BOD曲線

圖4 異常BOD曲線

4 注意事項(xiàng)

（1）選擇合適的菌種數(shù)量，防止時(shí)滯過(guò)長(zhǎng)

微生物數(shù)量缺乏時(shí)，因沒(méi)有足夠的微生物分解樣品有機(jī)物，耗氧量過(guò)少，反應(yīng)在BOD曲線中就是在測(cè)試后較長(zhǎng)階段測(cè)不出耗氧量，如圖4中曲線3所示，因此要保證有足夠的微生物量。

（2）防止氧過(guò)飽和

樣品溫度過(guò)低或富營(yíng)養(yǎng)化時(shí)，會(huì)含過(guò)飽和溶解氧，在(20±1)℃培養(yǎng)箱中攪拌，過(guò)飽和氧氣溢出導(dǎo)致壓力增加，數(shù)據(jù)顯負(fù)值，如圖4中曲線4所示。應(yīng)將水樣迅速升溫至20℃左右，充分振搖樣品或空氣曝氣2 h以趕出過(guò)飽和溶解氧。

（3）硝化曲線的處置

對(duì)一般工業(yè)廢水或新鮮生活污水，硝化細(xì)菌的發(fā)展比其它類(lèi)型的細(xì)菌緩慢，通常5 d或9～10 d后才發(fā)生有機(jī)氮生物氧化，如圖4中曲線2所示。污水處理場(chǎng)出水可能會(huì)含較多的硝化菌，若含氮化合物較高，則應(yīng)加入硝化抑制劑。

（4）量程與體積必須適當(dāng)且匹配，否則將出現(xiàn)如圖4中曲線1。

（5）測(cè)試瓶蓋必須擰緊防漏，以免出現(xiàn)如圖4中曲線5。

5 結(jié)語(yǔ)

BOD5測(cè)定是一種經(jīng)驗(yàn)方法，是由生物化學(xué)和化學(xué)作用共同產(chǎn)生的結(jié)果。與傳統(tǒng)的接種稀釋法相比，測(cè)壓法（又稱(chēng)連續(xù)耗氧量–呼吸計(jì)量法）最大限度模擬自然環(huán)境，給微生物提供足夠的溶解氧及與有機(jī)物充分混合的條件，加快BOD反應(yīng)速率，提高有機(jī)物分解率，其測(cè)定值比傳統(tǒng)法更能表征水中有機(jī)物含量及可生化性?；跍y(cè)壓法原理的Hach BODTrakTMⅡ測(cè)試儀操作簡(jiǎn)單、安全（無(wú)汞測(cè)壓），且測(cè)量值為直讀式，便于隨時(shí)觀測(cè)，不受測(cè)定時(shí)間限制(測(cè)定時(shí)間內(nèi)，數(shù)據(jù)自動(dòng)存儲(chǔ)可于日后再讀取數(shù)據(jù))，準(zhǔn)確度、精密度均能滿(mǎn)足要求，是一種值得推廣的測(cè)定方法。

［1］ 水和廢水監(jiān)測(cè)分析方法指南編委會(huì).水和廢水監(jiān)測(cè)分析方法指南［M］.北京：中國(guó)環(huán)境科學(xué)出版社，1990: 215，220.

［2］ 中國(guó)環(huán)境保護(hù)總局、水和廢水監(jiān)測(cè)分析方法指南編委會(huì).水和廢水監(jiān)測(cè)分析方法［M］.4版.北京：中國(guó)環(huán)境科學(xué)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

聯(lián)系人：陳小蕓；E-mail: chenxiaoy.zhlh@sinopec.com

2012–03–08