測壓法測定水中BOD的方法研究

陳小蕓

(中國石化鎮海煉化分公司環境監測站，浙江寧波 315207)

測壓法測定水中BOD的方法研究

陳小蕓

(中國石化鎮海煉化分公司環境監測站，浙江寧波 315207)

對測壓法（連續耗氧量–呼吸計量法）測定水中BOD的方法進行了研究。分別用測壓法和傳統方法測定了標準溶液和實際樣品的BOD值，結果表明，測壓法測定BOD具有生化效率高、操作簡單、測試方便的優點，可連續測定BOD值并儲存測量數據。測壓法測定的BOD值更能表征水體可生化降解性，與傳統法的測定結果有較好的可比性。

BOD；測壓法；傳統法

生化需氧量(BOD)作為水質有機污染綜合指標之一，是指水中某些可氧化物質特別是有機物在好氧微生物（主要是好氧及兼性細菌）作用下，進行好氧分解過程中所消耗水中溶解氧的量，此生化過程需時很長，如生活污水在20℃培養時，完成此過程可長達100 d［1］。目前國內外普遍規定在(20±1)℃培養5 d，分別測定樣品培養前后的溶解氧，二者之差即為BOD5值，以氧的含量（mg/L）表示。我國BOD5的測定方法主要有：稀釋接種法、微生物傳感器快速測定法、活性污泥曝氣降解法［2］。其中，稀釋接種法為我國目前BOD5通用標準監測方法，測壓法（又稱連續耗氧量–呼吸計量法）是近年來新興BOD測量法，在我國應用不普遍且未列入國標，但美國標準方法委員會已于2001年將此法列入美國《水和廢水標準檢測方法》中，該法與稀釋接種法（簡稱傳統法）相比，有很多優勢，測量結果可比性強。

1 方法原理

主要依據測壓法(呼吸計量法)進行測定，將經稀釋接種或含菌的水樣置于特制的密閉培養瓶中，水樣中溶解氧被消耗，使密閉系統的壓力降低，由壓力傳感器測出此壓差，即可求出水樣的BOD值［3］。

2 實驗部分

2.1 主要儀器與試劑

測壓法BOD測試儀：Hach BODTrakTMⅡ型，WTW生化培養箱，該測量系統設有6個獨立的密閉樣品測試通道，美國Hach公司；

試劑：BOD生化營養液、KOH片劑、接種液、硝化抑制劑。

2.2 測定步驟

根據樣品性質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，無需額外添加接種液就可測定。可直接取420 mL于樣品瓶中，倒入2包BOD專用營養液，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，啟動測試即可。

2.2.2 污水處理場出水

污水處理場出水一般經過生化處理，微生物眾多，但因含有一定數量的硝化細菌，若同時含氮化合物較高，則應在樣品中另加哈希專用硝化抑制劑約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，微生物眾多且營養豐富，按BOD5/COD=75%估算出BOD5值后，根據表1確定取樣體積或稀釋測定。其它步驟同2.2.1。

表1 無需接種樣品取樣體積

2.2.4 工業污水

工業污水應接種，接種方法同傳統《稀釋接種法》，前者按標準BOD5值，后者按BOD5/COD=60%大概推算出BOD5值后，根據表2確定樣品及接種水取樣體積，也可將廢水適當稀釋后再確定取樣體積進行測定(稀釋用水為稀釋接種水)，其它步驟同2.2.1。同時做稀釋接種水空白試驗。

表2 標準樣品及其它需接種樣品取樣體積及系數表

2.3 結果計算

BOD5值=測定值×稀釋因子–空白值。

3 結果與討論

3.1 葡萄糖–谷氨酸標準溶液驗證試驗

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

表3 葡萄糖–谷氨酸標準溶液測試結果

3.2 樣品測試及與傳統方法的比較試驗

圖1 葡萄糖–谷氨酸標準溶液5日BOD曲線

測壓法中標準溶液BOD曲線見圖1，樣品BOD曲線見圖2。用兩種方法同時測定不同樣品，結果如表4所示。

圖2 不同樣品5日BOD曲線

表4 傳統法與測壓法比對

由表4可得出如下結論：

（1）測壓法測得BOD5值普遍高于傳統法。其中的150 mg/L葡萄糖–谷氨酸標準溶液比傳統法平均高出44 mg/L，高達246 mg/L，按最終BOD理論值308～321 mg/L［4］計算得兩者5日生化效率分別為78.2%，62.9%。這是因為與傳統的接種稀釋法相比，測壓法最大限度模擬自然環境，給微生物提供足夠的溶解氧及與有機物充分混合的條件，加快BOD反應速率，提高有機物生化效率。

（2）對于BOD5值極低的樣品（如地表河水），因耗氧量低、有機物含量少，測壓法中優越的生化條件對測定結果的影響不明顯，BOD5值差別不大。

（3）與傳統法可比性好。對某些典型樣品，測壓法中2～3 d的BOD值能表征傳統法中BOD5，這些典型樣品為葡萄糖–谷氨酸標準溶液、生活污水、污水處理場出水。工業廢水2可比性也較好，大致在2～3 d內，但對BOD較低的樣品（如地表河水）和工業廢水1相關性不確定。

3.3 測壓法相對傳統法的優點

（1）模擬自然條件，結果真實、準確

傳統法中樣品由接種稀釋水稀釋后滿瓶測量，不再為樣品提供多余氧氣，且靜置放置5 d，這樣瓶內微生物代謝產物容易集結，且易產生區域性溶解氧匱乏，生化反應受抑制可能性加大，不利于有機物充分代謝；測壓法中樣品上方所含21%氧氣不斷溶入水樣中，攪拌子連續攪拌，微生物生長有充分的溶解氧和有機物。

（2）操作簡單、測試方便

傳統法操作繁瑣、準備樣品時間長，量程窄（一般BOD5值大于100 mg/L時需稀釋［1］）且需人工測量初始、最終溶解氧量，在5 d培養過程中需要專門看管。測壓法操作簡單，當BOD5值小于700 mg/L時無需稀釋，自動連續測量溶解氧，到達設定時間（可設定5，7，10 d）后，測試系統自動關閉，無需看管。

（3）測壓法可連續顯示BOD并存儲測量數據

傳統法監測到的是樣品在5 d內總的耗氧量，若需了解5 d內某一時段內耗氧情況，操作比較困難。測壓法中，儀器以圖形形式同步連續顯示各時間點的耗氧量并存儲BOD數據，讀取便捷，可直觀了解樣品耗氧速率與趨勢。

（4）可作為生化條件診斷工具

根據樣品耗氧曲線可判斷生化降解反應中的滯后過長（因微生物數量缺乏引起）、氧過飽和、硝化等異常。圖3、圖4分別為正常、異常情況下的耗氧曲線，本實驗中標準溶液及實際樣品的耗氧曲線均正常，說明培養過程正常，測試數據能真實反映樣品的BOD值。

圖3 正常BOD曲線

圖4 異常BOD曲線

4 注意事項

（1）選擇合適的菌種數量，防止時滯過長

微生物數量缺乏時，因沒有足夠的微生物分解樣品有機物，耗氧量過少，反應在BOD曲線中就是在測試后較長階段測不出耗氧量，如圖4中曲線3所示，因此要保證有足夠的微生物量。

（2）防止氧過飽和

樣品溫度過低或富營養化時，會含過飽和溶解氧，在(20±1)℃培養箱中攪拌，過飽和氧氣溢出導致壓力增加，數據顯負值，如圖4中曲線4所示。應將水樣迅速升溫至20℃左右，充分振搖樣品或空氣曝氣2 h以趕出過飽和溶解氧。

（3）硝化曲線的處置

對一般工業廢水或新鮮生活污水，硝化細菌的發展比其它類型的細菌緩慢，通常5 d或9～10 d后才發生有機氮生物氧化，如圖4中曲線2所示。污水處理場出水可能會含較多的硝化菌，若含氮化合物較高，則應加入硝化抑制劑。

（4）量程與體積必須適當且匹配，否則將出現如圖4中曲線1。

（5）測試瓶蓋必須擰緊防漏，以免出現如圖4中曲線5。

5 結語

BOD5測定是一種經驗方法，是由生物化學和化學作用共同產生的結果。與傳統的接種稀釋法相比，測壓法（又稱連續耗氧量–呼吸計量法）最大限度模擬自然環境，給微生物提供足夠的溶解氧及與有機物充分混合的條件，加快BOD反應速率，提高有機物分解率，其測定值比傳統法更能表征水中有機物含量及可生化性。基于測壓法原理的Hach BODTrakTMⅡ測試儀操作簡單、安全（無汞測壓），且測量值為直讀式，便于隨時觀測，不受測定時間限制(測定時間內，數據自動存儲可于日后再讀取數據)，準確度、精密度均能滿足要求，是一種值得推廣的測定方法。

［1］ 水和廢水監測分析方法指南編委會.水和廢水監測分析方法指南［M］.北京：中國環境科學出版社，1990: 215，220.

［2］ 中國環境保護總局、水和廢水監測分析方法指南編委會.水和廢水監測分析方法［M］.4版.北京：中國環境科學出版社，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

聯系人：陳小蕓；E-mail: chenxiaoy.zhlh@sinopec.com

2012–03–08