五日生化需氧量(BOD5)的測定-稀釋與接種法

本方法參照采用國際標(biāo)準(zhǔn)ISO5815-1983，國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定采用稀釋與接種法作為測定水中生化需氧量的標(biāo)準(zhǔn)方法。

1 范圍

本方法適用于BOD5 大于或等于2mg/L，并且不超過6000mg/L 的水樣。BOD5 大于6000mg/L的水樣仍可用本方法，但由于稀釋會造成誤差，有必要要求對測定結(jié)果做慎重的說明。

本試驗(yàn)得到的結(jié)果是生物化學(xué)和化學(xué)作用共同產(chǎn)生的結(jié)果，它們不象單一的、有明確定義的化學(xué)過程那樣具有嚴(yán)格和明確的特性，但是它能提供用于評價(jià)各種水樣質(zhì)量的指標(biāo)。

本試驗(yàn)的結(jié)果可能會被水中存在的某些物質(zhì)所干擾，那些對微生物有毒的物質(zhì)，如殺菌劑、有毒金屬或游離氯等，會抑制生化作用。水中的藻類或硝化微生物也可能造成虛假的偏高結(jié)果。

2 定義

生物化學(xué)需氧量(BOD)：在規(guī)定條件下，水中有機(jī)物和無機(jī)物在生物氧化作用下所消耗的溶解氧(以質(zhì)量濃度表示)。

3 原理

將水樣注滿培養(yǎng)瓶，塞好后應(yīng)不透氣將瓶置于恒溫條件下培養(yǎng)5天。培養(yǎng)前后分別測定溶解氧濃度，由兩者的差值可算出每升水消耗掉氧的質(zhì)量，即BOD5 值。
由于多數(shù)水樣中含有較多的需氧物質(zhì)，其需氧量住往超過水中可利用的溶解氧(DO)量，因此在培養(yǎng)前需對水樣進(jìn)行稀釋，使培養(yǎng)后剩余的溶解氧(DO)符合規(guī)定。

一般水質(zhì)檢驗(yàn)所測BOD5，只包括含碳和物質(zhì)的耗氧量和無機(jī)還原性物質(zhì)的耗氧量。有時(shí)需要分別測定含碳物質(zhì)耗氧量和硝化作用的耗氧量。常用的區(qū)別含碳和氮的硝化耗氧的方法是向培養(yǎng)瓶中投加硝化抑制劑，加入適量硝化抑制劑后，所測出的耗氧量，即為含碳物質(zhì)的耗氧量。在5 天培養(yǎng)時(shí)間內(nèi)，硝化作用的耗氧量，取決于是否存在足夠數(shù)量的能進(jìn)行此種氧化作用的微生物，原污水或初級處理的出水中，這種微生物的數(shù)量不足，不能氧化顯著量的還原性氮，而許多二級生化處理的出水和受污染較久的水體中，往往含有大量硝化微生物，因此測定這種水樣時(shí)應(yīng)抑制其硝化反應(yīng)。

在測定BOD5 的同時(shí)，需用葡萄糖和谷氨酸標(biāo)準(zhǔn)溶液完成驗(yàn)證試驗(yàn)。

4 試劑

分析時(shí)，只采用公認(rèn)的分析純試劑和蒸餾水或同等純度的水(在全玻璃裝置中蒸餾的水或去離子水)，水中含銅不應(yīng)高于0.01mg/L，并不應(yīng)有氯、氯、胺、苛性堿有機(jī)物和酸類。

4.1 接種水

如試驗(yàn)樣品本身不含有足夠的合適性微生物，應(yīng)采用下述方法之一以獲得接種水

a. 城市廢水，取自污水管或取自沒有明顯工業(yè)污染的住宅區(qū)污水管。這種水在使用前應(yīng)傾出上清液備用。

b. 在1L 水中加入100g花園土壤，混合并靜置10min，取10mL上清液用水稀釋至lL。

c. 含有城市污水的河水或湖水

d. 污水處理廠出水

e. 當(dāng)待分析水樣為含難降解物質(zhì)的工業(yè)廢水時(shí)，取自待分析水排放口下游約3~8km 的水或所含微生物適宜于待分析水并經(jīng)實(shí)驗(yàn)室培養(yǎng)過的水。

4.2 鹽溶液

下述溶液至少可穩(wěn)定一個(gè)月，應(yīng)貯存在玻璃瓶內(nèi)，置于暗處。一旦發(fā)現(xiàn)有生物滋長跡象則應(yīng)棄去不用。

4.2.1 磷酸鹽緩沖溶液

將8.5g 磷酸二氫鉀(KH2PO4)、21.75g 磷酸氫二鉀(K2HPO4)、33.4g 七水磷酸氫二鈉(Na2HPO4 7H2O)和l.7g 氯化銨(NH4Cl)溶于約500mL水中，稀釋1000mL并混合均勻。

此緩沖溶液的pH 應(yīng)為7.2

4.2.2 七水硫酸鎂22.5g/L 溶液

將22.5g七水硫酸鎂(MgSO4 7H2O)溶于水中，稀釋至1000mL并混合均勻。

4.2.3 氯化鈣27.5g/L 溶液

將27.5g 的無水氯化鈣(CaCl2)(若用水合氯化鈣要取相當(dāng)?shù)牧?溶于水，稀釋至1000mL并混合均勻

4.2.4 六水氯化鐵(III) 0.25g/L 溶液

將0.25g六水氯化鐵( )(FeCl3 6H2O)溶解于水中，稀釋至1000mL并混合均勻

4.3 稀釋水

取每種鹽溶液(4.2.1 4.2.2 4.2.3 和4.2.4)各1mL，加入約500mL水中，然后稀釋至1000mL并混合均勻。將此溶液置于20℃下恒溫，曝氣1h以上。采取各種措施使其不受污染。特別是不被有機(jī)物質(zhì)氧化、氧化還原性物質(zhì)或金屬污染。建議采用壓縮空氣瓶或采用空氣不與任何潤滑油接觸的壓縮機(jī)(隔膜泵壓縮機(jī))，空氣在用前應(yīng)過濾和洗滌確保溶解氧濃度不低于8mg/L。

此溶液的5 日生化需氧量不得超過0.2mg/L

此溶液應(yīng)在8h 內(nèi)使用

4.4 接種的稀釋水

根據(jù)需要和接種水的來源，向每升稀釋水(4.3)中加1.0~5.0mL 接種水(4.1) ，將已接種的稀釋水在約20℃下保存8h后盡早應(yīng)用。

已接種的稀釋水的5 天(20 )耗氧量應(yīng)在每升0.3~1.0mg 之間

4.5 鹽酸(HCl)溶液：0.5mol/L

4.6 氫氧化鈉(NaOH)溶液：20g/L

4.7 亞硫酸鈉(Na2SO3)溶液：1.575g/L，此溶液不穩(wěn)定需每天配制

4.8 葡萄糖谷氨酸標(biāo)準(zhǔn)溶液：

將一些無水葡萄糖(C6H12O6)和一些谷氨酸(HOOC-CH2-CH2-CHNH2-COOH)在103下干燥1h，每種稱量150mg，溶于蒸餾水中，稀釋至1000mL并混合均勻。 此溶液于臨用前配制

5 儀器

使用的玻璃器皿要認(rèn)真清洗，不能吸有毒的或生物可降解的化合物，并防止沾污。常用的實(shí)驗(yàn)室設(shè)備如下

5.1 培養(yǎng)瓶: 細(xì)口瓶的容量在250~300mL之間，帶有磨口玻璃塞，并具有供水封用的鐘形口最好是直肩的。

5.2 培養(yǎng)箱能控制在20±1℃

5.3 測定溶解氧儀器溶解氧的測定可采用碘量法(GB 7489-87)

5.4 用于樣品運(yùn)輸和貯藏的冷藏手段(0~4℃ )

5.5 稀釋容器：帶塞玻璃瓶，刻度精確到毫升，其容積大小取決于使用稀釋樣品的體積。

6 樣品的貯存

樣品需充滿并密封于瓶中，置于2~5℃保存到進(jìn)行分析時(shí)，一般應(yīng)在采樣6h 之內(nèi)進(jìn)行檢驗(yàn)。若需遠(yuǎn)距離轉(zhuǎn)運(yùn)，在任何情況下貯存皆不得超過24h。

樣品也可以深度冷凍貯存

7 操作步驟

7.1 樣品預(yù)處理

7.1.1 樣品的中和

如果樣品的pH不在6~8 之間，先做單獨(dú)試驗(yàn)，確定需要用的鹽酸溶液(4.5)或氫氧化鈉溶液(4.6)的體積，再中和樣品，不管有無沉淀形成。

7.1.2 含游離氯或結(jié)合氯的樣品

加入所需體積的亞硫酸鈉溶液(4.7)，使樣品中自由氯和結(jié)合氯失效，注意避免加過量。

7.2 試驗(yàn)水樣的準(zhǔn)備

將試驗(yàn)樣品溫度升至約20℃，然后在半充滿的容器內(nèi)搖動樣品，以便消除可能存在的過飽和氧。

將已知體積樣品置于稀釋容器(5.5)中，用稀釋水(4.3)或接種稀釋水(4.4)釋，輕輕地混合，避免夾雜空氣泡，稀釋倍數(shù)可參考下表

測定BOD5 時(shí)建議稀釋的倍數(shù)

表中 R 河水
E 生物凈化過的污水
S 澄清過的污水或輕度污染的工業(yè)廢水
C 原污水
I 嚴(yán)重污染的工業(yè)廢水

若采用的稀釋比大于100，將分兩步或幾步進(jìn)行稀釋。若需要抑制硝化作用，則加入ATU或TCMP 試劑。

若只需要測定有機(jī)物降解的耗氧，必需抑制硝化微生物以避免氮的硝化程，為此目的在每升稀釋樣品中加入2mL 濃度為500mg/L的烯丙基硫脲(ATU) 、(C4H8N2S)溶液或一定量的固定在氯化鈉(NaCl上的2-氯代6-三氯甲基吡啶(TCMP)(C1 C5H3N CCl3) 使TCMP 在稀釋樣品中濃度大約為0.5mg/L。

恰當(dāng)?shù)南♂尡葢?yīng)使培養(yǎng)后剩余溶解氧至少有1mg/L 和消耗的溶解氧至少2mg/L。
當(dāng)難于確定恰當(dāng)?shù)南♂尡葧r(shí)，可先測定水樣的總有機(jī)碳(TOC)或重鉻酸鹽法化學(xué)需氧量(COD)，根據(jù)TOC 或COD估計(jì)BOD5可能值，再圍繞預(yù)期的BOD5值，做幾種不同的稀釋比，最后從所得測定結(jié)果中選取合乎要求條件者。

7.3 空白試驗(yàn)

用接種稀釋水(4.4)進(jìn)行平行空白實(shí)驗(yàn)測定。

7.4 測定

按采用的稀釋比(見7.2)用虹吸管充滿兩個(gè)培養(yǎng)瓶至稍溢出。
將所有附著在瓶壁上的空氣泡趕掉，蓋上瓶蓋小心避免夾空氣泡。
將瓶子分為二組，每組都含有一瓶選定稀釋比的稀釋水樣和一瓶空白溶液(見7.3)。

放一組瓶于培養(yǎng)箱(5.2)中，并在暗中放置5天。

在計(jì)時(shí)起點(diǎn)時(shí)，測量另一組瓶的稀釋水樣和空白溶液中的溶解氧濃度。

達(dá)到需要培養(yǎng)的5 天時(shí)間時(shí)，測定放在培養(yǎng)箱中那組稀釋水樣和空白溶液的溶解氧濃度。

7.5 驗(yàn)證試驗(yàn)

為了檢驗(yàn)接種稀釋水，接種水和分析人員的技術(shù)，需進(jìn)行驗(yàn)證試驗(yàn)。將20mL 葡萄糖-谷氨酸標(biāo)準(zhǔn)溶液(4.8)，用接種稀釋水(4.4)稀釋至1000mL，并且按照7.4 的步驟進(jìn)行測定。

得到的BOD5 應(yīng)在180~230mg/L 之間，否則應(yīng)檢查接種水。如果必要還應(yīng)檢查分析人員的技術(shù)。

本試驗(yàn)同試驗(yàn)樣品同時(shí)進(jìn)行。

8 結(jié)果計(jì)算

8.1 被測定溶液若滿足以下條件則能獲得可靠的測定結(jié)果。

培養(yǎng)5 天后

剩余DO ≥1mg/L

消耗DO ≥2mg/L

若不能滿足以上條件，一般應(yīng)舍掉該組結(jié)果。

8.2 五日生化需氧量(BOD5)以每升消耗氧的毫克數(shù)表示，由下式算出：

式中：c1 在初始計(jì)時(shí)時(shí)一種試驗(yàn)水樣的溶解氧濃度mg/L

c2 培養(yǎng)5 天時(shí)同一種水樣的溶解氧濃度mg/L

c3 在初始計(jì)時(shí)時(shí)空白溶液的溶解氧濃度mg/L http://www.1shui.com.cn

c4 培養(yǎng)5 天時(shí)空白溶液的溶解氧濃度mg/L

Ve 制備該試驗(yàn)水樣用去的樣品體積mL

Vt 該試驗(yàn)水樣的總體積mL

若有幾種稀釋比所得數(shù)據(jù)皆符合8.1 所要求的條件，則幾種稀釋比所得結(jié)果皆有效，以其平均值表示檢測結(jié)果。

9 試驗(yàn)報(bào)告

試驗(yàn)報(bào)告包括下列內(nèi)容：

a. 參考了本國家標(biāo)準(zhǔn)

b. 取樣的日期和時(shí)間

c. 樣品的貯存方法

d. 開始測定的日期和時(shí)間

e. 所用接種水的類型

f. 如果需要指出已抑制氮的硝化作用的細(xì)節(jié)

g. 結(jié)果及所用計(jì)算方法

h. 測定期間可能觀察到的特殊細(xì)節(jié)

i. 本方法中沒有規(guī)定的或考慮可任選的操作細(xì)節(jié)

10 參考文獻(xiàn)
GB7488-87