王 賢，李 慧，管 蕾，倪曉曉

（1.青島市排水運(yùn)營服務(wù)中心，山東 青島 266000；2.青島市城市排水監(jiān)測站，山東 青島 266000）

1 BOD5 測定的作用及方法

BOD5是反應(yīng)水體中有機(jī)物和其他需氧污染物濃度的綜合指標(biāo)，是衡量水體污染的重要指標(biāo)。水體中的劣質(zhì)廢水造成水體污染，是因?yàn)閺U水中含有大量的有機(jī)物，有機(jī)物的氧化分解消耗了水體中大量的溶解氧，使水體中的氧平衡受到破壞，導(dǎo)致水體中一些好氧水生生物因缺氧而死亡，水體受到破壞[1]。BOD5指標(biāo)具有精密的模擬特性，能準(zhǔn)確反映水體中有機(jī)物總量，模擬水體的自凈能力。一個(gè)是衡量廢水的可生化程度的指標(biāo)，如果BOD5/COD 大于0.3，說明廢水可以進(jìn)行生化處理；如果低于0.3，則很難進(jìn)行生化處理。比值在0.5～0.6 時(shí)，生化處理容易。二是廢水處理廠的出水量與BOD5的比值，表明廢水處理廠的總處理能力和對(duì)水環(huán)境的影響程度。三是反映廢水中有機(jī)物的濃度。工廠出水的有機(jī)物濃度與進(jìn)水出水的有機(jī)物濃度相似。城市污水處理廠廢水的BOD5通常在150～1 000 mg/L 之間。四是用來表示污水處理廠的處理效率。BOD5去除率是一個(gè)重要指標(biāo)，BOD5的測定很重要，是污水處理廠最重要的測量要素之一。BOD5值表示廢水流中的有機(jī)物被氧化劑氧化所需的氧氣量，其值接近于總有機(jī)物的需氧量。城市污水廠的總COD﹥BOD5，如果廢水中的有機(jī)物種類變化較少，那么COD 和BOD5就會(huì)有一定的比例，所以可以用BOD5值來預(yù)測COD 值。根據(jù)各地方污水處理廠的運(yùn)行數(shù)據(jù)，COD 和BOD5值通?；鞠嗤蚵愿?。例如，上海廢水中的平均ρ（SS）比BOD5高約50 mg/L。如果BOD5和SS 在進(jìn)入的污水中成倍增加，則可能是高濃度的有機(jī)污水或大量的糞便進(jìn)入工廠，這不僅增加了處理廠的處理負(fù)荷，還降低了處理效率，甚至堵塞了管道。

五日生化需氧量，即BOD5，是在適當(dāng)?shù)臏囟认?，通常?0 ℃為標(biāo)準(zhǔn)溫度進(jìn)行測定。在20 ℃的BOD測定條件下（氧氣充足，無攪拌），總有機(jī)物為20 d，所以基本上可以完成第一階段的氧化分解過程（99%的完成過程）。這意味著第一階段SD 的測定需要20 d，這在實(shí)踐中是很難做到的。所以，為了保證標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間，通常把5 d 作為測定BOD 的標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間，因此被稱為五日生化需氧量，所以表示為BOD5[2]。因此對(duì)于污水處理廠來說五日生化需氧量BOD5是一項(xiàng)重要的污水廠進(jìn)出水水質(zhì)監(jiān)測參數(shù)。BOD5值越高，說明水中的有機(jī)污染物越多，污染越嚴(yán)重。

目前測定BOD5的方法分為4 種。第1 種是標(biāo)準(zhǔn)稀釋法：將稀釋后的水樣在20 ℃恒溫下培養(yǎng)5 d，測定培養(yǎng)前和培養(yǎng)后水中溶解氧量，差值即為BOD5。該方法是目前實(shí)驗(yàn)室應(yīng)用最為廣泛的國標(biāo)方法。缺點(diǎn)是實(shí)驗(yàn)步驟比較復(fù)雜。第2 種是微生物電極法：是以一定的流量使水樣及空氣進(jìn)入流通測量池中與微生物傳感器接觸，水樣中溶解性可生化降解的有機(jī)物受菌膜中微生物的作用，使擴(kuò)散到氧電極表面上氧的質(zhì)量減少，當(dāng)水樣中可生化降解的有機(jī)物向菌膜的擴(kuò)散速度達(dá)到恒定時(shí)，擴(kuò)散到氧電極表面上的氧的質(zhì)量也達(dá)到恒定并產(chǎn)生一恒定電流，由于該電流與水樣中可生化降解的有機(jī)物的差值與氧的減少量存在定量關(guān)系，據(jù)此可換算出水樣的生化需氧量。通常采用與BOD5標(biāo)準(zhǔn)樣品比對(duì)換算出水樣的BOD5值。第3 種是活性污泥曝氣降解法：利用活性污泥強(qiáng)制曝氣降解樣品2 h，溫度控制在30～35 ℃，經(jīng)重鉻酸鉀消解生物降解前后的樣品，測定生物降解前后的化學(xué)需氧量，其差值即為BOD5。根據(jù)與標(biāo)準(zhǔn)方法的對(duì)比實(shí)驗(yàn)結(jié)果，可換算為BOD5值。第4 種是測壓法：在密閉的培養(yǎng)瓶中，水樣中溶解氧被微生物消耗，微生物因呼吸作用產(chǎn)生與耗氧量相當(dāng)?shù)腃O2，當(dāng)CO2被吸收劑吸收后使密閉系統(tǒng)的壓力降低，根據(jù)壓力計(jì)測得的壓降可求出水樣的BOD5值[3]。

本文主要針對(duì)第四種方法BOD5儀在污水BOD5分析中的應(yīng)用展開討論。

本文主要針對(duì)WTW BOD5儀在污水廠進(jìn)水樣品BOD5分析中的應(yīng)用展開討論。

2 實(shí)驗(yàn)部分

2.1 實(shí)驗(yàn)原理

當(dāng)待測樣品中的微生物分解有機(jī)物進(jìn)行生物化學(xué)反應(yīng)時(shí)，將消耗樣品溶液中的溶解氧并釋放CO2，而釋放的CO2被密封蓋中的氫氧化鈉吸收，密閉壓力系統(tǒng)呈現(xiàn)負(fù)壓狀態(tài)。壓力傳感器持續(xù)監(jiān)測樣品瓶中氣體壓力的變化，讀取壓力傳感器五日后顯示的數(shù)值可換算為BOD5的數(shù)值。

2.2 主要儀器

WTW BOD 測定儀、恒溫培養(yǎng)箱（20 ℃±1 ℃）、溶解氧瓶、酸式滴定管、量筒。

2.3 化學(xué)試劑

硝化抑制劑；氫氧化鈉藥片。

BOD5標(biāo)準(zhǔn)溶液：將葡萄糖和谷氨酸在103 ℃的恒溫下干燥1 h，然后稱量150 mg 并溶于去離子水，轉(zhuǎn)移到1 000 mL 容量瓶中并稀釋至標(biāo)線，使用前準(zhǔn)備好。

營養(yǎng)鹽溶液

氯化鈣溶液：27.5 g 無水氯化鈣溶于水，稀釋至1 000 mL；

硫酸鎂溶液：22.5 g 硫酸鎂（MgSO4·7H2O）溶于水，稀釋至1 000 mL；

氯化鐵溶液：0.25 g 六水合氯化亞鐵（FeCL3·6H2O）溶于水，稀釋至1 000 mL。

磷酸鹽緩沖溶液：將8.5 g 磷酸二氫鉀（KH2PO4），21.75 g 磷酸二氫鉀（KH2PO4），33.4 g 七水磷酸二氫鈉（NaH2PO4·7H2O）和1.7 g 氯化銨（NH4Cl）溶于水，稀釋至1 000 mL。

2.4 實(shí)驗(yàn)流程

2.4.1 樣品預(yù)處理

待測樣品儲(chǔ)存在4 ℃冰箱冷藏保存，測定前穩(wěn)定至室溫。

2.4.2 取樣體積的確定

實(shí)驗(yàn)前測定樣品的化學(xué)需氧量，根據(jù)化學(xué)需氧量值預(yù)測樣品的BOD5值，然后根據(jù)表1 WTW BOD5測定儀測定范圍與樣品體積，選擇出所需待測樣品的體積。

表1 WTW BOD 測定儀測定范圍與樣品體積

2.4.3 實(shí)驗(yàn)步驟

1）取合適體積的污水樣品或標(biāo)準(zhǔn)溶液于棕色瓶中，每個(gè)棕色樣品瓶放入一粒攪拌子、滴入兩滴硝化抑制劑，將密封杯內(nèi)加入2 粒NaOH 片，并將密封杯插入樣品瓶口。

2）擰緊瓶蓋，同時(shí)按“S”和“M”鍵將LED 顯示屏示數(shù)歸零。將WTW BOD 儀放到連接托盤上，攪拌子開始連續(xù)攪拌，保證微生物充分反應(yīng)條件。按M鍵開始計(jì)數(shù)。

3）將WTW BOD 儀放入20 ℃±1 ℃恒溫培養(yǎng)箱中培養(yǎng)五天。

4）WTW BOD 儀每天記錄壓力傳感器的數(shù)值，按鍵可分別讀取第1 天、第2 天、第3 天、第4 天及第5天壓力傳感器讀數(shù)。按鍵可快速讀取5 d 后壓力傳感器讀數(shù)。壓力傳感器讀數(shù)乘以稀釋倍數(shù)可計(jì)算出BOD5值。

2.4.4 稀釋接種法操作步驟

將樣品稀釋到與接種的稀釋水相應(yīng)的濃度，并在20 ℃±1 ℃下培養(yǎng)5 d。然后用碘測定法測定培養(yǎng)前后水樣的溶解氧含量，用兩個(gè)值的差值乘以稀釋系數(shù)直接計(jì)算BOD5值。

3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與討論

3.1 BOD5 儀測定準(zhǔn)確度實(shí)驗(yàn)

采用標(biāo)準(zhǔn)溶液（210 mg/L）對(duì)BOD 儀的準(zhǔn)確度進(jìn)行驗(yàn)證，分別用稀釋水和去離子水配制210 mg/L 標(biāo)準(zhǔn)溶液，按照表1 中給出的樣品體積進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果見表2。

表2 BOD5 儀測定標(biāo)準(zhǔn)樣品準(zhǔn)確度實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)

實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：BOD5儀測定稀釋水配置的葡萄糖-谷氨酸標(biāo)準(zhǔn)溶液（210 mg/L）結(jié)果分別為220、220、210 mg/L，測定結(jié)果與由稀釋水配成的標(biāo)準(zhǔn)值的相對(duì)誤差在0%～4.8%之間，準(zhǔn)確度較高，完全能夠滿足稀釋接種法中給出標(biāo)準(zhǔn)溶液真值的要求。但BOD5儀測定去離子水配制的葡萄糖-谷氨酸標(biāo)準(zhǔn)溶液（210 mg/L）結(jié)果分別為110、50、70 mg/L，結(jié)果準(zhǔn)確度較差，說明在無營養(yǎng)鹽的環(huán)境下，微生物的生化反應(yīng)并不充分,測定標(biāo)準(zhǔn)溶液數(shù)據(jù)結(jié)果不理想。

3.2 BOD5 儀和稀釋接種法測定4 座污水廠進(jìn)水樣品對(duì)比實(shí)驗(yàn)

本實(shí)驗(yàn)分別測定了4 座污水處理廠的4 個(gè)進(jìn)水樣品，采取雙平行樣品測定，同時(shí)應(yīng)用BOD5儀法和稀釋接種法方法（GB11896—89）比對(duì)，實(shí)驗(yàn)結(jié)果見表3。

表3 BOD5 儀法與稀釋接種法測定4 家污水廠進(jìn)水樣品實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)對(duì)比

通過比對(duì)BOD5儀法和稀釋接種法，測定的相對(duì)偏差在10%以內(nèi)，由于污水樣品的復(fù)雜性和不確定性較高，運(yùn)用儀器法與標(biāo)準(zhǔn)方法相比較，結(jié)果的準(zhǔn)確度相對(duì)較高。因此，可以應(yīng)用BOD5儀法在樣品繁多的情況下，節(jié)省實(shí)驗(yàn)時(shí)間、減少人工成本。