实验七、生物化学需氧量的测定

1. 实验七、生物化学需氧量的测定 • BOD被正式定为水质有机污染物指标始于1913年，当时，英国皇家污水处理委员会确定了在65℉(18.3℃)和培养5天的条件下测定BOD值的方法。 • 1936年美国公众健康协会将20℃、五日生化、稀释水样的方法列为水和废水中BOD值测定的标准检验法。此后，这种方法在具体测定步骤和所用试剂方面经过多次改进，目前已为包括我国在内的许多国家所采用。

2. 最近10多年来，研究者们还陆续提出一些新的测定方法，包括自动测定法、快速测定法及最近几年出现的利用生物膜传感技术的BOD测定法。最近10多年来，研究者们还陆续提出一些新的测定方法，包括自动测定法、快速测定法及最近几年出现的利用生物膜传感技术的BOD测定法。

3. 以BOD值作为污染程度的水质指标还有许多不足之处。首先，测定时间需5天．所得数据对于了解水污染情况并进一步采取措施以控制污染已经失去意义；其次，单一的BOD数据往往不足以确定水体受污染的严重程度，例如受某些难降解有机污染物严重污染的水体样品。反倒测不到有很高的BOD值；以BOD值作为污染程度的水质指标还有许多不足之处。首先，测定时间需5天．所得数据对于了解水污染情况并进一步采取措施以控制污染已经失去意义；其次，单一的BOD数据往往不足以确定水体受污染的严重程度，例如受某些难降解有机污染物严重污染的水体样品。反倒测不到有很高的BOD值；

4. 此外，BOD测定实验技术要求较高，其准确度和重复性都很差，相对标准偏差通常大于±15％；最后，5天生化需氧量的测定只能表征水体受碳水化合物污染的程度。尽管如此，目前仍然被采用的BOD参数对于估量天然水体自净能力和待处理废水可生化程度等方面还是具有很大的意义。此外，BOD测定实验技术要求较高，其准确度和重复性都很差，相对标准偏差通常大于±15％；最后，5天生化需氧量的测定只能表征水体受碳水化合物污染的程度。尽管如此，目前仍然被采用的BOD参数对于估量天然水体自净能力和待处理废水可生化程度等方面还是具有很大的意义。

5. （1）BOD测定中的生物学原理 生活在天然水体中的细菌是影响水质的最重要因素，因其在水体中数量最多，氧化能力最强。其次是原生动物，它们以吞食水中细菌为食。在对水样作BOD测定时，因藻类有发生光合作用的能力而干扰测定，因此测定试验要在避光条件下进行。

6. 细菌的生活特性表现在一定环境条件下(如适宜的温度20～40℃和pH值6～8)，摄取水体中有机营养物质以进行体内呼吸作用和同化作用。所谓呼吸作用，就是在内酶催化下进行生物氧化反应从而产生能量的过程，所得能量可供细菌活动和生长繁殖之需。细菌的生活特性表现在一定环境条件下(如适宜的温度20～40℃和pH值6～8)，摄取水体中有机营养物质以进行体内呼吸作用和同化作用。所谓呼吸作用，就是在内酶催化下进行生物氧化反应从而产生能量的过程，所得能量可供细菌活动和生长繁殖之需。

7. 所谓同化作用，就是细菌吸收化学能并将其转为自用形式的过程。水体中含碳有机物(如糖类)是细菌的最好食料。经好氧细菌分解，最终产物是CO2和H2O；经厌氧细菌分解，最终产物有有机酸、乙醇、CO2、CH4、H2等。水体中含硫、氮有机物经好氧细菌分解产物有SO42-、NO3-、CO2和H2O等；经厌氧细菌分解产物有H2S、硫醇、吲哚等。所谓同化作用，就是细菌吸收化学能并将其转为自用形式的过程。水体中含碳有机物(如糖类)是细菌的最好食料。经好氧细菌分解，最终产物是CO2和H2O；经厌氧细菌分解，最终产物有有机酸、乙醇、CO2、CH4、H2等。水体中含硫、氮有机物经好氧细菌分解产物有SO42-、NO3-、CO2和H2O等；经厌氧细菌分解产物有H2S、硫醇、吲哚等。

8. 在20℃水体中，一般经过5天后，含碳有机物中至少有70％被细菌分解，且数据稳定；经过12～14天后，可分解掉有机碳化合物的90％。约在第8天前后，水体中细菌以水中含氮有机化合物作为主要食料，并将这些化合物作生物分解。在20℃水体中，一般经过5天后，含碳有机物中至少有70％被细菌分解，且数据稳定；经过12～14天后，可分解掉有机碳化合物的90％。约在第8天前后，水体中细菌以水中含氮有机化合物作为主要食料，并将这些化合物作生物分解。 • 例如在有氨化细菌的情况下，水中氨基酸降解为氨：

9. RCHNH2COOH+O2一RCOOH+CO2+NH3 • 在有亚硝酸菌和硝酸细菌存在的条件下，再发生硝化反应： • 2NH3十302一2NO2-+2H2O十2H+ • 2NO2-十O2一2NO3-

10. 对于天然水水样的BOD值测定，可直接利用水体内原有细菌；对氯化过的或经过高温处理过的工业排水，则要作微生物接种后再测定BOD值；对某些含有微生物难降解有机物的工业发水，则需对微生物预先驯化。对于天然水水样的BOD值测定，可直接利用水体内原有细菌；对氯化过的或经过高温处理过的工业排水，则要作微生物接种后再测定BOD值；对某些含有微生物难降解有机物的工业发水，则需对微生物预先驯化。

11. 负压法无汞B 0 D测定仪 • 测量方法 • 生化需氧量BOD： • 是指在污水，工业流程中和地表水中采用生化过程分解水中的有机物所需的氧气．BOD的测量对于监测市政污水和工业水处理厂十分重要．

12. 2、样品的预处理(混合，沉淀，过滤和均质)： • 特定的污水样品需要预先处理。例如：造纸厂出来的水含有纤维需要均质：表面有藻类的污水需要过滤。应该注意的是样品必须通过相同的预处理后BOD测量值才具有可比性。

13. BOD感应器： • 感应器直接测量BOD值，数字显示，优于传统的稀释法测量BOD,样品可以稀释，也可以不稀释。测量范围更加宽泛，绘制耗氧曲线更加简单，减少操作人员的输入工作量。

14. 测量原理： • 在带有BOD感应器的采样瓶内准备好样品．在一个封闭的环境内，细菌将消耗溶解于样品中的氧，而瓶内空间的氧气不断地补充这种消耗．位于瓶内的橡胶盖内的氢氧化钾吸收微生物产生的二氧化碳，感应器将检测出压力的变化，并将其转换成BOD值并显示出来(以mg／L为单位)．

15. 操作 • 操作步骤简述 • 开始操作 • 1、同时按下S和M按钮，屏幕上将显示 • “--” 2、持续按住两个按钮两秒钟以清除以前的内存，然后显示两个零 • 显示当前值 • 3、按住M按钮约一秒钟：将会显示当前值 • 调出存储值

16. 4、按住S按钮约一秒钟，将会显示“-” • 5、几秒钟后再按S按钮，将会显示每一天的BOD值，并从第一天的BOD值开始。先显示天数，紧接着显示BOD值。 • 6、显示是自动调出的第一天的BOD值 • 连续按下S键，显示的是以后每天对应的BOD测量存储值

17. 系统和错误代码 • 7、清空内存．当天的BOD值丢失 • 8、BOD值小于所选的测量范围，无有效值 • 9、BOD值大于所选的测量范围，无有效值 • 10、电量低：更换电池

18. 采样量 • 样品的采样量取决于有机物的含量，用户可选择7个常规的量程，从0-40到0-4000 • mg／L可选。根据不同的测量范围选择采样量，结果等于显示的测量值乘以系数，参考下表1。

19. 表1

20. 例如：测量范围：0-400 mg／L；采样量：157 ml；系数：10；测量值：18； • 结果BOD值：18×10=180 mg／L

21. 准备样品 • 1、测量污水样品的酸度值将其调节在6.5到7.5之间； • BOD测量的理想pH值在6.5和7.5之间，如果样品的pH值在此范围之外，将会导致 • BOD测量值变低。在这种情况下，样品应缓冲到理想的pH值；如果pH值高，可加入0.5mol／L或者更弱的硫酸；如果pH值低，可加入1.0mol／L或者更弱的氢氧化钠。

22. 3、将样品注入相应的溢出流量瓶内直到样品流出，然后将样品注入采样瓶内，尽量使样品中的悬浮物分布均匀．建议每种BOD测量准备两个样，精确样品的采样量对于减少误差十分重要。另外如果采样量一样但是悬浮物的含量不同也会导致结果不同．如果测量结果误差很大，必须重新测量，取平均值。3、将样品注入相应的溢出流量瓶内直到样品流出，然后将样品注入采样瓶内，尽量使样品中的悬浮物分布均匀．建议每种BOD测量准备两个样，精确样品的采样量对于减少误差十分重要。另外如果采样量一样但是悬浮物的含量不同也会导致结果不同．如果测量结果误差很大，必须重新测量，取平均值。 • 精确的结果取决于使用的样品量。因此对于不同的测量范围，要求使用特别规定的溢出流量瓶。这些溢出流量瓶为BOD测量系统的选购附件。

23. 4、为抑制氨的硝化作用，建议在样品中加入硝化抑制剂B(ATH)，尤其是对于BOD测量的低量程0-40mg/L或者测量污水处理厂流出的水更加重要，加入的ATH取决于所选的测量范围，具体参考下表2。4、为抑制氨的硝化作用，建议在样品中加入硝化抑制剂B(ATH)，尤其是对于BOD测量的低量程0-40mg/L或者测量污水处理厂流出的水更加重要，加入的ATH取决于所选的测量范围，具体参考下表2。

24. 表2

25. BOD值通常不包含样品中硝化菌活动产生的需氧量，这种现象通常会在含有低浓度有机物的样品在5天培养过程中产生。在样品中加入硝化抑制剂B会抑制这种硝化作用。如果需要测量硝化需氧量，可测试两种样品，一种含有硝化抑制剂B，一种不含，两个读数之间的差值就是硝化菌的需氧量。BOD值通常不包含样品中硝化菌活动产生的需氧量，这种现象通常会在含有低浓度有机物的样品在5天培养过程中产生。在样品中加入硝化抑制剂B会抑制这种硝化作用。如果需要测量硝化需氧量，可测试两种样品，一种含有硝化抑制剂B，一种不含，两个读数之间的差值就是硝化菌的需氧量。

26. 5、在每个瓶子内加入一粒干净的磁力搅拌子，然后往干净的密封橡胶盖内加入两滴45％的氧氧化钾溶液后放入样品瓶。为确保精确的测量，所有的部件(样品瓶，密封盖，磁力搅拌子等)在每次测量之后必须彻底清洗，否则残留的微生物会继续滋生，导致不精确的BOD值。5、在每个瓶子内加入一粒干净的磁力搅拌子，然后往干净的密封橡胶盖内加入两滴45％的氧氧化钾溶液后放入样品瓶。为确保精确的测量，所有的部件(样品瓶，密封盖，磁力搅拌子等)在每次测量之后必须彻底清洗，否则残留的微生物会继续滋生，导致不精确的BOD值。

27. 瓶子必须倒空，并且用热水清洗几次后，用肥皂水或者实验室清洗液刷洗瓶子，用自来水反复清洗瓶子，最后用去离子水漂洗。彻底清洗十分重要，因为清洁剂和有机物清洗液都会产生BOD值。密封盖和磁力搅拌子也必须按同样的步骤清洗。瓶子必须倒空，并且用热水清洗几次后，用肥皂水或者实验室清洗液刷洗瓶子，用自来水反复清洗瓶子，最后用去离子水漂洗。彻底清洗十分重要，因为清洁剂和有机物清洗液都会产生BOD值。密封盖和磁力搅拌子也必须按同样的步骤清洗。

28. BOD测量 • 1、准备的样品温度必须控制在20℃，最好的方法是将瓶子放入一个恒温培养箱内，同时不断的搅拌样品。BOD测量标准方法要求温度必须恒温在20℃，否则任何偏差和波动都会影响测量结果。1到1.5之间的差异会使BOD值偏差到5-10％。恒温培养箱的控制温度在4到40℃之间，数字显示，固定加热温度。

29. 2、将LOVIBOND BOD感应器小心拧到玻璃瓶上，必须拧紧。因为整个测量系统必须 是不透气的。

30. 3、同时按下感应器S和M按钮两秒钟，将会显示00。以前存储的任何数值现在都会清除，松开按键后BOD开始测量。采样瓶放到磁力搅拌器上，然后20℃恒温培养，注意同时不断搅拌。3、同时按下感应器S和M按钮两秒钟，将会显示00。以前存储的任何数值现在都会清除，松开按键后BOD开始测量。采样瓶放到磁力搅拌器上，然后20℃恒温培养，注意同时不断搅拌。

31. 4、一旦达到控制的恒温温度(通常1到3个小时)，感应器开始BOD测量。如果可能，可在测量之前将样品温度控制在20℃，这样可避免系统内压力变化。否则，BOD感应器会自动推迟BOD测量，直到测量系统内的压力不再发生变化。4、一旦达到控制的恒温温度(通常1到3个小时)，感应器开始BOD测量。如果可能，可在测量之前将样品温度控制在20℃，这样可避免系统内压力变化。否则，BOD感应器会自动推迟BOD测量，直到测量系统内的压力不再发生变化。

32. 测量结果说明 • 1、BOD感应器记录的是在5天最长期限内每24小时记录一次的测量值，并且自动存储，只需按下M键(1秒钟)就可调出当天的BOD值．

33. 2、五天之后，5个日测量值都存储在感应器内，连续按下S键，这些测量值都会依次显示。2、五天之后，5个日测量值都存储在感应器内，连续按下S键，这些测量值都会依次显示。 • 按S一下 显示一道 • 迅速再按S一下 显示测量日(1)，和第一天的测量值 • 再按S键一下，依次出现的是第二天，第三天，第四天，第五天的测量值，测量值必须乘以相应的系数(参考图1)，得出BOD值。

34. 例如： • 测量范围 O-400mg/L • 采样量 157ml • 系数 10 • 第一天 第二天 第三天 第四天 第五天 • 测量值 1 5 22 24 25 26 • ×系数(采样量为157 ml的系数是10) • BOD值mg／L 150 220 240 250 260

35. 说明： • 1、BOD当天的值总是高于前一天的测量值 • 2、BOD值从一天到第二天的增长并不是呈线性的，而且随着测量过程增长幅度可能下降

36. 3、如果在测量的头几天内，结果显示BOD值几乎呈线性增长，则表明BOD值可能要比预料的高，而且可能超出所选择的测量范围．3、如果在测量的头几天内，结果显示BOD值几乎呈线性增长，则表明BOD值可能要比预料的高，而且可能超出所选择的测量范围． • 4、如果当天的BOD值低于头一天的测量值。必须检查瓶子是否漏气。

37. 所有这些说明都是指在一定的BOD测量环境下，在正常条件下一定的水样中所含的微生物。但是在操作过程中也会出现一些特殊情况。例如“空白值”，则可能是测量系统漏气或者抑制反应造成的．所有这些说明都是指在一定的BOD测量环境下，在正常条件下一定的水样中所含的微生物。但是在操作过程中也会出现一些特殊情况。例如“空白值”，则可能是测量系统漏气或者抑制反应造成的． • 对于工业污水水样通常需要特别注意，特别处理。以确保测量精确．例如：必须祛除样品中的强氧化物质或者有毒物质．否则会造成BOD值偏低。