浅析五日生化需氧量测定的影响因素

浅析五日生化需氧量测定的影响因素

刘秋艳

鄂托克旗环境监测站 内蒙 016100

摘要：五日生化需氧量（BOD5）是指在一定的条件下，用微生物降解水中还原性物质时消耗的溶解氧的量，目前国内普遍采用稀释与接种法测定BOD5。在测定过程中，有多种因素可影响BOD5的测定结果。本文探讨了水样pH、接种液种类、接种液溶解氧浓度三个因素对BOD5测定结果的影响。

关键词：水和废水； 五日生化需氧量； 影响因素

生化需氧量是指在规定的条件下，微生物分解水中的某些可氧化的物质，特别是分解有机物的生物化学过程消耗的溶解氧。生化需氧过程的发生需具备以下条件 ：好氧微生物的存在，有足够的溶解氧和具备适合微生物利用的营养物和有机物等。目前我国普遍规定于 20±1℃培养 5d，分别测定样品培养前后的溶解氧 , 二者之差即为值，以氧的毫克 / 升（mg/L）表示。BOD5 属于地表水水质检测的一个常规监测项目，并且是水质有机污染综合指标之一。因此，在测定过程中，如何消除影响因素。对于及时获得科学有效的监测数据具有十分重要的意义。

一、方法原理

稀释接种法（五日生化需氧量），将水样置于（20± 1）℃温度条件下培养5d，分别测定培养前后的溶解氧的量，两者之差即五日生化需氧量的值。如遇到溶解氧含量较高，有机物含量较少的地表水时，可不经过稀释接种，直接将其装满于培养瓶中待测。 取样时注意不可摇动水样，取上层清液。当含有饱和溶解氧的样品进入流通池中与微生物传感器接触，样品中溶解性可生化降解的有机物受到微生物菌膜中菌种的作用而消耗一定的氧，使扩散到氧电极表面上氧的质量减少。由于恒定电流的差值与氧的减少量存在定量关系，在其线性范围内，消耗的溶解氧与有机物的浓度成正比，溶解氧电极测出溶解氧的减少量，从而计算出BOD值。

二、测定五日生化需氧量的影响因素

1、样品的保存。生化需氧量测定中，由于水样中微生物的作用将直接影响 BOD5 值。一般情况下，使用棕色玻璃瓶收集样品，样品充满瓶子并密封不与空气接触，在 0～ 4℃暗处保存和运输，低温保存能减缓微生物分解活动。但是，贮存期间即使采用最好的冷却条件，一些生物活性作用还是发生着，因此，贮存时间应尽可能短。具体可采用以下方法 ：把水样采集并充满密封于溶解氧采样瓶中，如样品采集后不能在2h 以内开始分析，则应在 4℃或低于4℃保存并在 6h 内开始分析，当不能在 6h 以内分析时，则应将储存时间和温度与分析结果一起报告，不可超过24h 分析。

2、水样 pH 值调节。应调节试验水样的 pH 为 6.5 ～ 7.5（最佳 pH 值 7.2），五日生化需氧量值偏高或偏低是由于 pH 超出这个范围，含有大量酸或碱的样品的 BOD5 读数可能会低于实际含量，酸性或碱性水样应用稀的氢氧化钠溶液或盐酸调节pH 近于 7，但用量不要超过水样体积的 0.5％。以含谷氨酸和葡萄糖质量浓度均为 150mg/L 的标准培养液作为研究对象，用氢氧化钠（4％）和盐酸（1∶11）来调节其 pH 值，并计算不同 pH 值下测定的 BOD5 值，可知pH 值对 BOD5 值影响很大。最佳的 pH 应该介于 6.5 ～ 7.5 之间，此时测得的 BOD5相对比较稳定。因此，实际应用中应该注意将被测液与稀释液的 pH 调节在这个范围内，一般调节为 7.2。

3、水样温度控制。BOD5 测定过程与微生物的活性和增长速率有关，一般认 为在20℃～ 40℃是微生物最适宜生长的温度，分解有机物的能力最强。在该范围内温度要提高 10℃，微生物的活性提高 1～2 倍，由于培养温度每相差1℃都会引起 5％左右的测定误差。因此在整个测定过程中应严格控制水样温度在（20±1）℃，确保测定结果精密度和准确度。冬季采集水样、冷藏保存水样及冷冻保存水样温度远低于 20℃，测定前须在待测水样中 ( 溶解氧瓶 ) 插入水银温度计，敞口放入20℃恒温水浴锅中进行快速升温并达到平衡。当水温达到要求时（20±1）℃再测定，以减小分析误差。

4、水样溶解氧调控。水样中溶解氧的含量与水温成反比，水温高，则溶解氧含量少；水温低，则溶解氧含量多。测定前，须严格控制好水样初始溶解氧浓度，当水样初始溶解氧浓度低于 2.0mg/L，由于其未能给微生物生理生化活动提供足够溶解氧，致使该生化反应很难进行，可采用稀释或接种稀释方法以提高水样溶解氧浓度。从水温较低的水域或富营养化的湖泊中采集的水样，可遇到含有过饱和溶解氧，此时应将水样迅速升温至 20℃左右，在不满瓶的情况下，充分振摇，并同时开塞放气，以赶出过饱和的溶解氧。从水温较高的水域或废水排放口取得的水样，则应迅速使其冷却至 20℃左右，并充分振摇，使与空气中氧分压接近平衡。

5、稀释水与接种稀释水。稀释水是在 5～ 20L 的玻璃瓶中加入一定量的水，控制水温在（20±1）℃，用曝气装置至少曝气 1h，使稀释水中的溶解氧达到 8mg/L 以上。使用前每升水加入磷酸盐、 硫酸镁、氯化钙、氯化铁四种盐溶液各 1mL，混匀，20℃保存。在曝气的过程中防止污染，特别是防止带入有机物、金属、氧化物或还原物。稀释水的质量好与坏，直接影响BOD5 的测定结果。它是通过空白值的大小反映出来的，在对稀释水要求是 BOD5 ＜ 0.5mg/L，一般情况下，在稀释水中加入的化学试剂量不大，而且都是分析纯以上的级别，可以认为对稀释水的质量影响不大。而影响稀释水质量的主因素是实验用水的纯度，因此 BOD5 用的纯水必须具有较高的质量（电导率达到18.2MΩ·μs/cm），水质才能满足测定BOD5 的要求。添加过微生物的稀释水叫接种水，接种的目的是给稀释水引入可氧化分解有机物的微生物，天然地表水中一般都存在这类微生物，但在很多工业废水中，常常缺少足够的可以分解有机物的微生物，因此在测定这类水样时，需要在稀释水中加入适量的微生物。临用前向每升稀释水中加入 1～10mL该接种液以制得接种稀释水。采用城镇生活污水处理厂新鲜出水作为接种液，进行水样接种稀释培养，其空白值低于国标法规定的检出限（1.5mg/L），样品值在标准值误差范围之内，符合接种稀释水质量控制要求。

6、确定水样稀释倍数。按照国标法（HJ505）测定BOD5 操作过程并不复杂，但测定条件要求严格，要求培养前水样 DO 浓度为 7.0 ～ 9.1mg/L，经 5d±4h 培养后水样剩余 DO 浓度≥ 2.0mg/L，培养前后水样消耗 DO 量≥ 2.0mg/L，同时要求稀释水 BOD5 ≤ 0.5mg/L，接种稀释水BOD5 ≤ 1.5mg/L。对于任意未知水样，样品稀释比例的选择对整个实验是非常关键的。实际检测过程中，除了部分地表水，大部分水样都是需要使用稀释法或者接种稀释法。由于实验周期长，稀释比选择不当，得不到有效的数据，样品已经无法再次测定。为了保证实验得到有效数据，一个样品至少进行 3 个不同的稀释比例。有许多类型的污水，生化需氧量范围大，稀释比例一般可根据 TOC、CODMn、CODcr 的值来确定。实际检测中，由于 BOD5 在样品采集后进行分析，都是在没有 COD 等结果的参考情况下，确定稀释比例，只能根据经验判断稀释比。由于现在 C0Dcr 有快速测定法，工作中遇到不好判断的样品可以抽取一定比例样品进行测定 COD 值来判断，确保实验成功。

三、结论

五日生化需氧量是地表水水质检测的一个常规监测项目，并且是水质有机污染综合指标之一。由于整个测定过程是一个复杂的生化过程，受到很多环境、人为等因素的影响。对样品的保存、水样 pH 值调节、水样温度控制、水样溶解氧调控、稀释水与接种稀释水、样品稀释比例等影响测定结果准确性的关键因素进行了分析，提出了严格控制样品保存的时间和温度，利用酸和碱调节最佳 pH值，调控水样中溶解氧和严格控制测试过程中的温度在（20±1）℃，根据水样性质配置稀释水和接种稀释水，参考 COD 结果和进行多个稀释比例来确定合理的水样稀释倍数等有效的解决方法，尽量减少外界因素对实验所产生的影响，保证实验数据的准确性。

参考文献：

［1］郭立新，葛伟年，赵国君.五日生化需氧量快速测定方法的研究［J］.长春理工大学学报，2017（2）

［2］张信宝，陈玉德，孙力平.膜电极法测定生活污水的 BOD［J］.中国给水排水，2019，（9）

［3］任 兰.浅谈膜电极法测定五日生化需氧量的影响因素［J］.仪器仪表与分析监测，2019（2）.