五日生化需氧量（BOD5）測定方法探討

泰安市生態(tài)環(huán)境局新泰分局 強(qiáng)麗

BOD5是一個重要的測量指標(biāo)，它是用來測量微生物代謝的臭氧所消耗的水的溶解氧量的指標(biāo)，同時(shí)它也可以用來測量水的質(zhì)量被其他有機(jī)物污染的程度。主要定義公式為：5天內(nèi)一氧化氮微生物的一氧化氮和分解氮的單位數(shù)是體積水中各種有機(jī)物消耗的所有游離氮和氧的平均值，這意味著水的單位體積是游離氧的毫克/升。

一、什么是五日生化需氧量BOD5

我們?nèi)粘Ｋ懦鰜淼纳钗鬯约肮I(yè)廢水中含有大量的有毒性有機(jī)物質(zhì)，這會消耗大量的溶解氧。造成水質(zhì)惡化的原因是當(dāng)那些有機(jī)物在水中分解時(shí)會破壞氧氣在水中的平衡程度，進(jìn)而造成水質(zhì)惡化，甚至造成魚類和其他水生生物死亡。水中有機(jī)物的組成復(fù)雜，很難確定每一種成分，通常利用水體中有機(jī)物在一定時(shí)間下消耗的氧氣來表示這類水體中所研究有機(jī)物的含量，生化需氧量（BOD）就是其中一個重要的指標(biāo)，同時(shí)也反映了廢水中有機(jī)物的可生化性。

生化需氧量（BOD）指的通常是在國家規(guī)定的水環(huán)境下為了分解某些有機(jī)物必須進(jìn)行的各種主要化學(xué)反應(yīng)分解過程需要消耗的氧氣。例如，溶解液態(tài)水和混合氧等的使用量。此類大型微生物體在進(jìn)行氨基氧化酶完全化的培養(yǎng)過程中需要每天進(jìn)行的氧化培養(yǎng)過程時(shí)間一般很長，如在20℃的氧化培養(yǎng)過程時(shí)間內(nèi)完成氧化培養(yǎng)大約需要100多天。目前國內(nèi)外普遍認(rèn)為此方法規(guī)定于20±1℃之內(nèi)低溫培養(yǎng)5天，分別主要用于實(shí)驗(yàn)測定每個培養(yǎng)樣品在進(jìn)入低溫培養(yǎng)前后的時(shí)間是否需要溶解氧化氫和碳為氧，二者之差即為BOD5，以樣品溶解氫和氧的毫克/每英寸毫升（mg/L）的氧含量數(shù)值表示，BOD值越大，水中有機(jī)物越多、污染越嚴(yán)重。五日的這種正確說法一種都認(rèn)為是因?yàn)?天的時(shí)間消耗主要為各種有機(jī)化學(xué)物質(zhì)的大量耗氧明顯，不會直接導(dǎo)致諸如一氧氨氮等其他有機(jī)化學(xué)物質(zhì)的大量耗氧。還有一種認(rèn)為，因?yàn)?天內(nèi)集群微生物的兩個抗體聯(lián)合降解已經(jīng)完全能夠達(dá)到一個較高的聯(lián)合降解抗體比例，檢測明顯。微生物對土壤有機(jī)物的大量降解與土壤溫度變化有關(guān)，一般最適宜的降解溫度范圍是15～30℃，所以在我們測定生化生物需要含氧量時(shí)一般以20℃左右作為需要測定的生物標(biāo)準(zhǔn)降解溫度。在20℃的溫度測定混合條件（溶解氧充足、不易于攪動）下，一般分解有機(jī)物20天才開始能夠基本安全完成第一和二階段的分解氧化物和分解反應(yīng)過程（大約完成整個過程的99%)。原則上BOD5比例濃度越高，則其廢水的生物可生化性相對越好。

二、影響B(tài)OD5測定結(jié)果準(zhǔn)確性的主要影響因素

（1）優(yōu)質(zhì)種類水樣的采集、保存、運(yùn)輸。各種水質(zhì)不同、水質(zhì)相同的水樣，在從物理采集到分析運(yùn)輸?shù)恼麄€過程中都會發(fā)生變化，影響B(tài)OD測定結(jié)果。因此，必須及時(shí)采取一系列安全保護(hù)措施，力求確保水樣在盡量短的運(yùn)輸時(shí)間內(nèi)被迅速送達(dá)相關(guān)實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行檢測。例如，水樣最好同時(shí)采用隔熱玻璃或環(huán)氧聚乙烯兩種容器進(jìn)行盛裝，并在水樣采集時(shí)盡量充滿各種容器且完全密封。運(yùn)輸儲存過程中，水樣最好進(jìn)行低溫冷藏（2～5℃低溫避光保存），必要時(shí)還可考慮配備一種專用高溫隔熱冷凍容器，使用高溫制冷劑，盡量保證水樣的原始狀況。水樣采集后最好6h內(nèi)進(jìn)行分析，冷藏貯存時(shí)間不得超過24h。

（2）樣品稀釋水和其他接種樣品稀釋水的影響。接種樣品在進(jìn)行測定BOD時(shí)一般均規(guī)定需要用水稀釋，因此對樣品稀釋水及其他接種樣品稀釋水的質(zhì)量要求相當(dāng)嚴(yán)格，這直接關(guān)系樣品測定的成敗，是影響樣品測定實(shí)驗(yàn)結(jié)果準(zhǔn)確性的主要因素。

（3）其他影響因素。測量標(biāo)準(zhǔn)值中要求測定樣品于20±1℃低溫培養(yǎng)5天后，消耗的硝化溶解氫及氧至少為2mg/L，且當(dāng)天培養(yǎng)后樣品剩余硝化溶解氫及氧至少為1mg/L，這樣才能真正取得可靠的BOD5測量標(biāo)準(zhǔn)值，因此測定樣品的硝化稀釋含氧倍數(shù)非常重要。另外，實(shí)驗(yàn)室在測定樣品過程中對所涉及的各種玻璃器皿應(yīng)徹底洗凈，實(shí)驗(yàn)室所用水質(zhì)量應(yīng)嚴(yán)格要求達(dá)標(biāo)等。

三、BOD檢測方法

在每次進(jìn)行BOD檢測時(shí)，我們必須確保BOD檢測法實(shí)驗(yàn)時(shí)所涉及的實(shí)驗(yàn)儀器和檢測道具的衛(wèi)生情況，以防一些微小化學(xué)元素影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果。其次，要注意實(shí)驗(yàn)的先后順序，確保實(shí)驗(yàn)的嚴(yán)謹(jǐn)性。

（1）在操作過程中，樣品通常處于恒溫冷凍狀態(tài)。樣品用水收集后，均勻放入培養(yǎng)箱中，使其穩(wěn)定溫度為20℃左右。同時(shí)，保證水中所有溶解物質(zhì)的含氧量，有效降低測量誤差。

（2）調(diào)節(jié)水樣pH值。樣品受熱溫度正常達(dá)到20℃以上時(shí)，在恒溫后，用試紙（6.4-8.0之間）檢查每個樣品的精密度和ph數(shù)值，確保實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)確性。樣品的酸堿度應(yīng)在6.7至7.5之間（最佳值為7.2)，超過該范圍的樣品生化需氧量較小。應(yīng)使用氫氧化鈉鹽酸溶液或氫化氫氧化鉀鹽酸溶液對其進(jìn)行化學(xué)中和，溶液的體積一般不應(yīng)小于實(shí)驗(yàn)樣品平均體積的0.5%。

（3）取適量水樣。測取樣品的準(zhǔn)確濃度范圍（0～20mL)，測取樣品總體積（500mL)，然后使用干凈的小容量筒或者大容量材料瓶用流量計(jì)測取準(zhǔn)確的濃度樣品的總體積，加入后放到洗凈并及時(shí)晾干的固體培養(yǎng)材料瓶中。一般來說，水樣的測量BOD值按照水化學(xué)物質(zhì)需氧量（CODcr）的60%值來估算大致的需氧濃度測量范圍。

（4）放入磁力攪拌器。將整個堿性培養(yǎng)基器皿底部過濾瓶稍微向上傾斜，將整個攪拌器直接水平放入帶培養(yǎng)桶蓋的瓶中，不要隨意讓攪拌器滑到培養(yǎng)瓶的桶蓋和瓶蓋底部，以免直接損壞整個培養(yǎng)瓶的桶蓋和瓶蓋或損壞攪拌器。用塑料鑷子往藥杯中加入幾粒氫氧化鈉顆粒（通常為3～5粒），不要將氫氧化鈉滴入培養(yǎng)瓶中。

（5）裝上測試終端。將一個大試劑杯、三個小BOD測試儀和測試終端準(zhǔn)備好，然后依次安裝在一個大培養(yǎng)瓶上，并擰緊瓶蓋做到實(shí)驗(yàn)的嚴(yán)謹(jǐn)性（這個步驟是關(guān)鍵步驟，影響到三個測試儀的使用成敗）。

（6）放入恒溫箱自動測試。將攪拌器和托盤準(zhǔn)備好，并放入溫度穩(wěn)定在20℃左右的小型恒溫冷凍培養(yǎng)箱內(nèi)，同時(shí)打開所有攪拌器和托盤。恒溫培養(yǎng)料瓶安裝在測試儀器的終端，直接放置在攪拌盤上，關(guān)閉恒溫培養(yǎng)箱的門。恒溫箱達(dá)到測試進(jìn)度后，測試儀器終端開始自動檢測實(shí)驗(yàn)內(nèi)容。測試終端上的檢測規(guī)定時(shí)間達(dá)到后，儀器會自動停止測試，并自動保存所有數(shù)據(jù)，便于查看詳細(xì)的測試數(shù)據(jù)和測試時(shí)間天數(shù)。

四、稀釋與接種法測定BOD5

對于某些地面水及大多數(shù)大型工業(yè)廢水、生活垃圾污水，因?yàn)楹休^多的可溶有機(jī)物，需要對水稀釋后再降解培養(yǎng)進(jìn)行測定，以大幅降低其可溶濃度，保證降解培養(yǎng)過程在測定有機(jī)物足夠含量溶解水和氧的特定條件下順利進(jìn)行。特定鹽水樣品的稀釋生化需氧量倍數(shù)可以用高錳酸鉀需氧量指數(shù)或水中的需氧量（CODcr）來計(jì)算。若在BOD5中不超過6mg/L，則無需稀釋，可直接測定。對于各種不含或含少量有害微生物的工業(yè)廢水，在無菌測定BOD5時(shí)，也應(yīng)無菌接種，以引入一種能有效分解工業(yè)廢水中所含有機(jī)物的有害微生物。

HJ505-2009規(guī)定了BOD5測定的各種稀釋和接種方法。本質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)主要適用于檢測城市地表水、工業(yè)廢水和各種生活污水中的BOD5的質(zhì)量測定結(jié)果。該方法的檢出限濃度為0.5毫克/升，稀釋法和接種法測定的廢水下限濃度為2毫克/升，其他方法的上限濃度為6000毫克/升。稀釋溶解與接種法測定參數(shù)BOD5的操作步驟為：（1）按產(chǎn)品說明書要求配制稀釋接種液，并準(zhǔn)備好所需材料和實(shí)驗(yàn)所用的化學(xué)物質(zhì)以及實(shí)驗(yàn)道具。（2）準(zhǔn)備接種樣品稀釋飲用水，根據(jù)接種樣品的水來源和沒有受接種污染物的情況向備好的接種稀釋水中依次加入一定數(shù)量體積的稀釋接種液。（3）進(jìn)行樣品的前后處理：a.用氯化鹽酸的水溶液或者硫酸、氫氧化鈉的水溶液進(jìn)行調(diào)節(jié)時(shí)，該樣品的ph平均值應(yīng)達(dá)到6.7～7.5。b.去除余氯和其他游離乙酰氯。c.均質(zhì)無氧化培養(yǎng)樣品，必要時(shí)樣品需使用過濾水并除去白色綠藻，調(diào)節(jié)電導(dǎo)率至不超過小于125μs/cm2。（4）若待檢預(yù)測培養(yǎng)樣品過量溶解氮和氧含量過飽和時(shí)，則需通過微波振蕩的方法快速釋放出樣品過量溶解氧，若樣品溶解氮和氧含量不足，則樣品需要進(jìn)行曝氣。（5）根據(jù)待測樣品培養(yǎng)情況需要確定接種稀釋劑的倍數(shù)，用含有接種作為稀釋劑的水進(jìn)行稀釋待測樣品。（6）嚴(yán)格使用接種電化學(xué)分析探頭法測定所有培養(yǎng)前后期試樣樣品中的需要溶解氮和氧的試樣質(zhì)量測定濃度，嚴(yán)格規(guī)定密封一個盛有培養(yǎng)試樣的專用溶解氮和氧培養(yǎng)瓶，并將其轉(zhuǎn)移加熱至20±1℃恒溫培養(yǎng)箱內(nèi)，以避光溫度培養(yǎng)5d±4h，并嚴(yán)格測定所有培養(yǎng)后樣品中的需要溶解氮和氧的試樣質(zhì)量測定濃度。（7）嚴(yán)格依據(jù)測定培養(yǎng)前后期的試樣以及培養(yǎng)空白樣中需要溶解氮和氧的試樣質(zhì)量測定濃度、稀釋倍數(shù)，計(jì)算BOD5結(jié)果。

五、結(jié)束語

綜上所述，五日生化需氧量（BOD5）測定方法可以很好地檢測水的質(zhì)量，其BOD5比例濃度越高，則廢水的生物可生化性相對越好。但影響此檢測方法的因素很多，比如，優(yōu)質(zhì)種類水樣的物理采集、保存和物理分析后的運(yùn)輸，樣品稀釋水和其他接種樣品稀釋水的影響以及其他可能影響品質(zhì)的因素等等，所以應(yīng)用此方法時(shí)一定要遵循先后順序、嚴(yán)謹(jǐn)實(shí)驗(yàn)，才能達(dá)到實(shí)驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確。