生化需氧量(BOD5)

稀釋與接種法(HJ 505-2009)

本標(biāo)準(zhǔn)參照采用國際標(biāo)準(zhǔn)ISO5815--1983，本國家標(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，這是一種經(jīng)驗(yàn)性的常規(guī)方法。

適用范圍:本方法適用于BOD5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。

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)，其需氧量往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，所測出的耗氧量既為含碳物質(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)，需要葡萄糖和谷氨酸標(biāo)準(zhǔn)溶液完成驗(yàn)證試驗(yàn)。

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、氯氨、可性堿、有機(jī)物和酸類。

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)傾出上清夜備用。

b.在1L水中加入100g花園土壤，混合并靜置10min。取10ml上清夜用水稀釋至1L。

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

2鹽酸液

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。

2.1磷酸鹽:緩沖溶液。

降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1.7g氯化銨(NH4CI)溶于約500ml水中，稀釋至1000ml并混合均勻。

此緩沖溶液的pH應(yīng)為7.2。

2.2七水硫酸鎂:22.5g/L溶液。

將22.5g的七水硫酸鎂(MgSO4·7H2O)溶于水中，稀釋至1000ml并混合均勻。

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。

2.4六水氯化鐵(FeCl3·6H2O):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。

3稀釋水

取每種鹽溶液各1ml，加入約500ml水中，然后稀釋至1000m并混合均勻，將此溶液置于20oC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)、氧化或還原性物質(zhì)或金屬污染，確保溶解氧濃度不低于8mg/L。此溶液的五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接種的稀釋水

根據(jù)需要和接種水的來源，向每升稀釋水中加1.0-5.0ml接種水，將已接種的稀釋水在約20oC下保存，8h后盡早應(yīng)用。已接種的稀釋水的5天(20oC)耗氧量應(yīng)在每升0.3-1.0mg之間。

5鹽酸(HCl)溶液:0.5g/L。

6氫氧化鈉(NaOH)溶液:20g/L。

7亞硫酸鈉(NaSO3)溶液:1.575g/L，此溶液不穩(wěn)定，需每天配制。

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103oC下干燥1h，每種稱量150±1mg，溶于蒸餾水中，稀釋至1000ml并混合均勻。此溶液于臨用前配制。

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解物的化合物，并防止沾污。常用的實(shí)驗(yàn)室設(shè)備如下:

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型口，最好是直尖的。

2培養(yǎng)箱:能控制在20±1oC。

3測定溶解氧儀器。

4用于樣品運(yùn)輸和貯藏的冷藏手段(0-4oC)。

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水樣品的體積。

樣品的貯存

樣品需充滿并密封于瓶中，置于2-5oC保存到進(jìn)行分析時(shí)。一般應(yīng)在采樣后6h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。

操作步驟

1樣品預(yù)處理

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或氫氧化鈉溶液的體積，再稱樣品，不管有無沉淀形成。

1.2含游離氯或結(jié)合氯的樣品

加入所需體積的氫氧化鈉溶液，使樣品中自由氯和結(jié)合氯失效，注意避免過量。

2試驗(yàn)水樣的準(zhǔn)備

將試驗(yàn)樣品溫度升至約20oC，然后再半充滿的容器內(nèi)搖動(dòng)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中，用稀釋水或接種稀釋水稀釋，輕輕地中和，避免夾雜空氣泡。

微生物對有機(jī)物的降解與溫度有關(guān)，一般最適宜的溫度是15~30℃，所以在測定生化需氧量時(shí)一般以20℃作為測定的標(biāo)準(zhǔn)溫度。20℃時(shí)在BOD的測定條件(氧充足、不攪動(dòng))下，一般有機(jī)物20天才能夠基本完成在第一階段的氧化分解過程(完成過程的99%)。就是說，測定第一階段的生化需氧量，需要20天，這在實(shí)際工作中是難以做到的。為此又規(guī)定一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間，一般以5日作為測定BOD的標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間，因而稱之為五日生化需氧量，以BOD5表示之。BOD5約為BOD20的70%左右。

除了生化需氧量(BOD)指標(biāo)外，反映水質(zhì)污染的指標(biāo)還有臭味、水溫、渾濁度、pH值、電導(dǎo)率、溶解性固體、懸浮性固體、總氮、總有機(jī)碳(TOC)、溶解氧(DO)、化學(xué)需氧量(COD)、細(xì)菌總數(shù)、大腸菌群。