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一、B0D₅基本原理

定義

生化需氧量(BOD₅)定義為水中需氧微生物消耗溶

解氧的量，當(dāng)樣品放在培養(yǎng)箱中，培養(yǎng)溫度為20℃

培養(yǎng)五天時(shí)，測(cè)定所消耗溶解氧的含量來確定水樣的

BOD₅值。

生化需氧量（英文縮寫BOD），是指在特定條件下，通過水中需氧微生物的繁殖和呼吸作用，分解水中有機(jī)物質(zhì)時(shí)所消耗或所需要溶解氧量。水中的BOD₅值通常以樣品在20℃放置5天所消耗溶解氧的量(mg/L數(shù))表示，記為“BOD₅”。

二、測(cè)定原理

將預(yù)先選好量程并按量程范圍量好體積的水樣倒入培養(yǎng)瓶中，在主機(jī)攪拌器上連續(xù)攪拌。并將主機(jī)和培養(yǎng)瓶放入培養(yǎng)箱中。調(diào)節(jié)培養(yǎng)箱內(nèi)溫度為20℃±1℃，待樣品恒溫后進(jìn)行五日培養(yǎng)。培養(yǎng)瓶中的水樣在連續(xù)攪拌的情況下保證了足夠的溶解氧供微生物進(jìn)行生化反應(yīng)。水樣中的有機(jī)物經(jīng)過生物氧化作用，轉(zhuǎn)變成氮、碳和硫的氧化物。在這一過程中，從水樣中溢出的**氣體二氧化碳被氫氧化鈉(或氫氧化鉀)吸收。此時(shí)，培養(yǎng)瓶中空氣壓力減少量，相當(dāng)于微生物所消耗的溶解氧含量，即水樣BOD₅值與瓶中空氣壓力減少的程度成正比，所以BOD₅的值可以由空氣壓力減少值來測(cè)定，增加或減少所取樣品的量可以增加或降低壓力減少值。這樣操作者就能準(zhǔn)確測(cè)量很寬范圍的BOD₅值。培養(yǎng)瓶中空氣壓力的變化是通過壓力計(jì)中汞柱高度的變化來進(jìn)行檢測(cè)的，通過簡(jiǎn)單的計(jì)算即能讀出水樣的BOD₅值。

三、環(huán)境條件和主要技術(shù)指標(biāo)

1、環(huán)境溫度：0℃～40℃

2、測(cè)定方法：差壓法

3、測(cè)量范圍：0mg/L～1000mg/L(BOD₅值超過測(cè)量范圍時(shí)需要稀釋)

4、批處理量：每次8份水樣

5、準(zhǔn) 確 度：符合國(guó)標(biāo)“GB7488-87”標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定

(葡萄糖谷氨酸標(biāo)液BOD₅值在180mg/L～230mg/L范圍內(nèi))

6、顯 示：從壓力計(jì)刻度尺上可直讀出樣品BOD₅值（mg/L）

7、培養(yǎng)溫度：20℃±1℃

8、電 源：DC12V

9、主機(jī)尺寸：400mm×270mm×350mm

10、主機(jī)重量：5kg

11、功 耗：儀器18W

四、儀器的組成

本儀器由主機(jī)、BOD培養(yǎng)瓶、配件盒及生化培養(yǎng)箱組成。

五、安裝和使用

(一)本儀器的安裝環(huán)境條件：

1、溫度：0℃～40℃

2、濕度：≤80％

(二)儀器部件說明（如圖1）

圖1

1、攪拌子 2、壓力計(jì)管 3、旋鈕 4、培養(yǎng)瓶 5、水樣

6、刻度尺 7、NaOH（固） 8、密封杯 9、培養(yǎng)瓶蓋 10、接頭

11、連接管 12、水柱蓋 13、密封圈 14、水柱 15、水

16、汞 17、密封管

1、 主機(jī)

在實(shí)驗(yàn)時(shí)，主機(jī)放入培養(yǎng)箱內(nèi)，主機(jī)內(nèi)有8只磁力攪拌器，實(shí)驗(yàn)過程中它帶動(dòng)培養(yǎng)瓶?jī)?nèi)的攪拌子對(duì)水樣進(jìn)行攪拌，以促進(jìn)培養(yǎng)瓶?jī)?nèi)空氣中的氧氣溶解于樣品液中，保證在整個(gè)實(shí)驗(yàn)過程中，水樣中的微生物有足夠的溶解氧進(jìn)行生化反應(yīng)。

2、BOD培養(yǎng)瓶

樣品放人培養(yǎng)瓶中進(jìn)行生化培養(yǎng)，該培養(yǎng)瓶經(jīng)過篩選處理，各臺(tái)儀器之間一般不可互換，亦不容許用其它類似的瓶代替。

六、分析方法及分析步驟

(一)四種無機(jī)鹽的制備

1、緩沖液

用蒸餾水溶解下列試劑并稀釋至1升。

(1)21.75g磷酸氫二鉀（K₂HPO₄）。

(2)8.5g磷酸二氫鉀（KH₂PO₄）。

(3)33.4g磷酸氫二鈉（Na₂HPO₄·7 H₂O濕度在61.07％～80.51％穩(wěn)定）。

(4)1.7g氯化銨（N H₄Cl）。

2、硫酸鎂溶液

在蒸餾水中溶解22.5克硫酸鎂（MgSO₄·7H₂O）并稀釋至1升。

3、氯化鈣溶液

在蒸餾水中溶解27.5克氯化鈣（CaCl₂）并稀釋至1升。

4、三氯化鐵溶液

在蒸餾水中溶解0.25克三氯化鐵（FeCl₃·6H₂O）并稀釋至1升。

制備無機(jī)鹽溶液所使用的蒸餾水不應(yīng)含有微生物生長(zhǎng)抑制劑（如堿、無機(jī)酸、余氯和重金屬）。

(二)實(shí)際樣品BOD₅的測(cè)量

1、接通培養(yǎng)箱電源，將培養(yǎng)箱上溫度設(shè)置顯示溫度為20℃，保持溫度為20℃。把主機(jī)放在培養(yǎng)箱上，將BOD主機(jī)電源線的一端插入儀器后部插座上，另一端插入培養(yǎng)箱內(nèi)對(duì)應(yīng)插座上，打開儀器電源開關(guān)，儀器前側(cè)電源指示燈亮，8只攪拌器正常攪拌。

2、預(yù)先估計(jì)被測(cè)樣品的BOD₅值范圍，選擇接近的量程。如無法估計(jì)，有條件的亦可先測(cè)定該樣品的COD值，然后根據(jù)該樣品COD值來確定該樣品的BOD₅值，(通常樣品BOD₅值為該樣品COD值的0.8倍)。對(duì)BOD₅值在1000mg／L以下，含有足夠的需氧微生物的樣品，不需接種，可以直接根據(jù)選定的測(cè)量范圍，從取水樣量表中查得取樣量。根據(jù)所測(cè)樣品數(shù)量的多少（*多可同時(shí)測(cè)定8個(gè)樣品）來確定用幾個(gè)培養(yǎng)瓶測(cè)定其中一個(gè)樣品。如果只有兩個(gè)水樣，可選擇2～4個(gè)培養(yǎng)瓶測(cè)定其中一個(gè)水樣，預(yù)先估計(jì)該水樣的BOD₅值的范圍，確定每個(gè)培養(yǎng)瓶的取樣量，從而確定幾個(gè)培養(yǎng)瓶所需的總?cè)恿?。將該水樣上清液倒入燒杯?/span>1000mL或2000mL）中，如需接種則按5%或10%的比例對(duì)水樣接種。在燒杯放入一攪拌子，將燒杯放入培養(yǎng)箱內(nèi)主機(jī)上恒溫?cái)嚢?/span>2～3小時(shí)。一般情況下調(diào)節(jié)該水樣的pH值，至6.7～7.5之間（**點(diǎn)為pH 7.2）。如超出這一范圍，可用適當(dāng)濃度的氫氧化鈉或硫酸溶液中和。然后用量筒按所選量程取樣量量取水樣體積倒入培養(yǎng)瓶中。同理，可測(cè)定另幾個(gè)水樣。（見圖3）

圖3 圖4

3、每只培養(yǎng)瓶中放入1只攪拌子，培養(yǎng)瓶放在主機(jī)相應(yīng)位置上，對(duì)試驗(yàn)水樣進(jìn)行攪拌，直至水樣溫度在20℃±1℃范圍內(nèi)（約需1～2小時(shí)）。（見圖4）

4、取8只清洗干凈并干燥的密封杯，杯中放入5～6粒NaOH或KOH顆粒，將培養(yǎng)瓶放置在主機(jī)對(duì)應(yīng)位置上，使溶液開始攪拌，輕輕擰上水柱蓋和培養(yǎng)瓶蓋。（見圖5）

表1 取水樣量表

由于不同儀器所配培養(yǎng)瓶規(guī)格不一樣，所以取水樣量在出廠前由生產(chǎn)廠家填寫。

圖5

5、穩(wěn)定30min～60min，同時(shí)擰緊培養(yǎng)瓶蓋和水柱蓋，接著松開固定壓力計(jì)刻度尺的旋鈕，并調(diào)節(jié)刻度尺，使0刻度正好與汞柱的頂端水平重合，然后重新擰緊旋鈕。（如圖6）

6、如果不能調(diào)節(jié)到0刻度，再次松開培養(yǎng)瓶蓋和水柱蓋，并重新調(diào)整刻度尺的位置。如果仍不能調(diào)節(jié)到0刻度，可用吸耳球在培養(yǎng)瓶接頭塑料管入口處反復(fù)小心抽吸，直至汞柱中沒有氣隙，刻度尺調(diào)節(jié)到0刻度。然后擰緊培養(yǎng)瓶蓋和水柱蓋。零刻度調(diào)節(jié)后，汞柱的高度在1小時(shí)內(nèi)可能會(huì)有所上升或下降，若偏離了零刻度重新調(diào)整0點(diǎn)。這種現(xiàn)象可能是由于培養(yǎng)瓶中空氣膨脹或收縮所引起的。

7、在坐標(biāo)圖紙上畫出各個(gè)樣品BOD₅—t曲線，從曲線上，可判定測(cè)量開始后120小時(shí)內(nèi)任一時(shí)間樣品BOD₅的數(shù)值。（見圖7）

圖6

圖7 BOD₅生化曲線圖

(三)標(biāo)準(zhǔn)樣品BOD₅試驗(yàn)方法

BOD₅壓差測(cè)定法和稀釋法能產(chǎn)生相似的結(jié)果，為檢查儀器的性能和操作方法可用葡萄糖——谷氨酸標(biāo)準(zhǔn)樣品進(jìn)行BOD₅平行試驗(yàn)。葡萄糖——谷氨酸標(biāo)準(zhǔn)樣品BOD₅試驗(yàn)方法如下：

1、制備稀釋水

取1只2000mL燒杯，用量筒量取2000mL蒸餾水倒入燒杯中，在燒杯中加入四種無機(jī)鹽各2mL。

2、將制備好的稀釋水倒出約200mL用于溶解300mg葡萄糖（C₆H₁₂O₆）和300mg谷氨酸（如實(shí)驗(yàn)室用葡萄糖帶一個(gè)結(jié)晶水，葡萄糖稱量330mg，這種標(biāo)準(zhǔn)溶液應(yīng)在每次使用前新鮮配制），溶解后再倒入盛有稀釋水的燒杯中。在燒杯中放一攪拌子，燒杯放在培養(yǎng)箱內(nèi)主機(jī)上恒溫?cái)嚢?～3小時(shí)。

3、用1000mL燒杯取新鮮的生活污水作為接種液，把燒杯放在培養(yǎng)箱內(nèi)的主機(jī)上與標(biāo)準(zhǔn)樣品同時(shí)恒溫2～3小時(shí)。

4、待標(biāo)準(zhǔn)樣品全部溶解后，按10％接種，用量筒倒出200mL，再用量筒取200mL生活污水倒人標(biāo)準(zhǔn)樣品中，將接種后的標(biāo)準(zhǔn)樣品仍放在培養(yǎng)箱內(nèi)攪拌器上恒溫?cái)嚢?～2小時(shí)。

5、按說明書表格中0～300mg/L量程規(guī)定的取水樣量量取接種后的標(biāo)準(zhǔn)樣品，分別倒人7個(gè)培養(yǎng)瓶中，另一個(gè)培養(yǎng)瓶按0～100測(cè)量范圍取接種水進(jìn)行平行測(cè)定。

6、校正所取得的樣品BOD₅值，參見“接種”和數(shù)據(jù)處理。

如果校正的BOD₅值在180～230mg/L范圍內(nèi)則表明儀器所用方法是適宜的，結(jié)果正確。若測(cè)定結(jié)果偏移出上述范圍，就要檢查儀器性能和操作及接種水是否符合要求（參見“常見故障的排除”）。

(四)影響BOD₅測(cè)定的因素

1、溶解氧

冬季所取的樣品由于試驗(yàn)溫度設(shè)在20℃，使得溶解氧過飽和，夏季所取的樣品在20℃時(shí)溶解氧可能欠飽和。在BOD₅測(cè)定前應(yīng)對(duì)這些樣品進(jìn)行攪拌和曝氣，以便使溶解氧調(diào)節(jié)到20℃飽和點(diǎn)左右。

2、pH

應(yīng)調(diào)節(jié)試驗(yàn)水樣的pH為6.7～7.5（**點(diǎn)為pH 7.2），BOD₅讀數(shù)下降可能是由于正在試驗(yàn)樣品的pH值超出了這個(gè)范圍，含有大量酸或堿的樣品BOD₅讀數(shù)可能會(huì)低于實(shí)際含量。

酸性或堿性水樣應(yīng)用適當(dāng)濃度的Na0H或H₂S0₄中和。

如果工業(yè)廢水中含有酸性或鹽的氧化物，或者需要高倍稀釋，對(duì)標(biāo)準(zhǔn)五日BOD₅測(cè)定，可使用pH 7.2的磷酸緩沖液作為稀釋劑。

3、溫度

實(shí)驗(yàn)時(shí)將儀器放大器放置在20℃±1℃的培養(yǎng)箱中。BOD的測(cè)定也能超出這一溫度范圍，例如，在35℃或37℃時(shí)，測(cè)定BOD所需要的時(shí)間可以縮短為34小時(shí)，其測(cè)定結(jié)果與五日20℃ BOD₅測(cè)定相似。提高溫度所獲得的BOD值與五日20℃條件下測(cè)定的結(jié)果有很好的相關(guān)性。

如果在采樣時(shí)樣品溫度超過20℃，或樣品溫度不足20℃，可將樣品放在培養(yǎng)箱中恒溫。在樣品測(cè)定前要求對(duì)樣品進(jìn)行處理。

4、稀釋

BOD-1000型直讀式BOD₅測(cè)定儀測(cè)定范圍為0～1000mg/L。如果試驗(yàn)樣品的BOD₅估計(jì)值高于1000mg/L可用稀釋水稀釋樣品。所加入的稀釋水也應(yīng)保持為20℃，并曝氣使氧達(dá)到飽和，如需要若干份相同的樣品試驗(yàn)時(shí)，應(yīng)稀釋足夠量的原水樣，并從稀釋樣中取出與量程對(duì)應(yīng)的體積。例如，當(dāng)試驗(yàn)原水樣稀釋兩倍時(shí)，稀釋倍數(shù)為2；當(dāng)原水樣按1:10稀釋時(shí)，則應(yīng)為10，所測(cè)結(jié)果應(yīng)乘上稀釋倍數(shù)。

5、接種

什么是接種

BOD₅實(shí)驗(yàn)要求水樣含有供生物氧化的有機(jī)物和適

量的氧化有機(jī)物的需氧細(xì)菌，以及吞食有機(jī)物和增進(jìn)

需氧細(xì)菌生長(zhǎng)的其他微生物。如果水樣中根本沒有或

幾乎沒有這類微生物，就必須對(duì)水樣按一定比例加入

這類微生物溶液。這個(gè)過程應(yīng)稱之為接種。

與生活污水不同，工業(yè)廢水可能不含有足夠量的細(xì)菌以供樣品中所含有機(jī)物完全的生化分解，如果所測(cè)定的樣品為這種廢水，應(yīng)加入接種溶液。

接種方法

制備接種溶液

接種溶液

用于接種的溶液為20℃放置24～36小時(shí)的未經(jīng)

處理新鮮生活污水的上清液。

在下次實(shí)驗(yàn)中，若要使用以前測(cè)定過的水樣作為

接種液應(yīng)經(jīng)濾紙過濾，這種濾液在冷藏（約20℃）、

避光的條件下保存，一般在一個(gè)月內(nèi)是有效的。

將準(zhǔn)備測(cè)定的樣品放入培養(yǎng)瓶中，使用吸管將一定量的接種液加入到樣品中（根據(jù)樣品量）。按步驟測(cè)定BOD₅，五日后獲得的讀數(shù)可以作為試驗(yàn)樣品真實(shí)的BOD₅值。

注意：當(dāng)使用上述方法接種時(shí)。不必校正接種的BOD₅讀數(shù)。因?yàn)樗尤虢臃N液的量相對(duì)水樣量來說實(shí)在太少了，以致于不影響BOD₅的讀數(shù)。如果上述方法未能引起水樣中有機(jī)物的生物分解，可增加所加入接種液的量。如果由于接種液的加入影響了BOD₅讀數(shù)，可將接種液與樣品同時(shí)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行平行樣測(cè)定。

接種量常取5％，10％二種。

6、數(shù)據(jù)處理

對(duì)于既無稀釋又無接種預(yù)處理的樣品，只需將儀器上的汞壓力計(jì)的讀數(shù)讀出，乘上所選量程的標(biāo)尺系數(shù)，即得到樣品BOD₅值。

對(duì)于作了稀釋和接種預(yù)處理的樣品，可把汞壓力計(jì)讀數(shù)讀出，樣品實(shí)際BOD₅按下面公式計(jì)算：

樣品BOD₅讀數(shù)×標(biāo)尺系數(shù)-接種液BOD₅讀數(shù)×標(biāo)尺系數(shù)×接種液%

BOD₅（mg/L）＝ ×稀釋倍數(shù)

樣品液%

式中：樣品BOD₅讀數(shù)——對(duì)應(yīng)樣品的汞壓力計(jì)讀數(shù)，厘米；

接種液BOD₅讀數(shù)——對(duì)應(yīng)接種液的汞壓力計(jì)讀數(shù)，厘米；

標(biāo)尺系數(shù)——根據(jù)所選量程范圍從取水樣量表1中查得；

接種液％——體積百分比，％；

樣品液％——體積百分比，％。

例一、有一污水樣品，估計(jì)其BOD₅值超過1000mg/L，因而作了稀釋預(yù)處理，稀釋倍數(shù)為2倍（即一份樣品加一份稀釋水）選取0～600mg/L檔量程，培養(yǎng)五天后汞壓力計(jì)讀數(shù)8.8厘米汞柱。

BOD₅值（mg/L）=×2＝1056（mg/L）

例二、有一工業(yè)廢水水樣估計(jì)其BOD₅值約為80mg/L，現(xiàn)有合適的生活污水對(duì)其接種培養(yǎng)測(cè)定，接種量為10％（即廢水水樣：生活污水=9：1）

生活污水的BOD₅值約在30mg/L左右，現(xiàn)選取0～50mg/L量程檔，工業(yè)廢水選取0～100mg/L量程檔（取樣量按說明書表1提供的各檔量程取樣量分別用量筒量之）平行樣試驗(yàn)。五天后廢水水樣與生活污水水樣汞壓力讀數(shù)分別為7.8厘米汞柱和4.0厘米汞柱。此種廢水BOD₅值為：

BOD₅值（mg/L）＝＝84.4（mg/L）

例三、有一種工業(yè)廢水有毒，估計(jì)BOD₅值約700mg/L左右，測(cè)定前對(duì)樣品進(jìn)行了10倍稀釋，同時(shí)用生活污水進(jìn)行接種，接種液BOD₅值60mg／L左右，接種量為10％，查表1，經(jīng)過處理的工業(yè)廢水和接種液取0～100mg／L量程檔進(jìn)行取樣試驗(yàn)，培養(yǎng)五天后汞壓力計(jì)讀數(shù)分別為5.2厘米汞柱和6.1厘米汞柱。此種工業(yè)廢水BOD₅為：

BOD₅值（mg/L）＝×10＝510（mg/L）