第三讲 BOD的测定

医学技术学院李诚 第三讲BOD的测定 生化需氧量 biochemicaloxygendemand BOD 是指水中有机物在好氧微生物 主要是好氧及兼性细菌 作用下 进行好氧分解过程中所消耗水中溶解氧的量 结果用氧的mg L表示 定义 生化需氧过程两个阶段 第一阶段 碳物质氧化阶段 被氧化物 含碳元素的易于氧化的有机物质 氧化产物 二氧化碳和水 也可能有氨 CHO有机物 CO2 H2O 能量CHONPS有机物 CO2 H2O NH3 H2S 能量主要是C CO2因此又称碳化过程 第二阶段 硝化阶段 被氧化物 含氮的有机物 氧化产物 亚硝酸盐和硝酸盐 亚硝化细菌硝化细菌NH3 N NO2 NO3 H2S SO42 硝化抑制剂 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具备适合微生物利用的营养物 有机物 我们通常所说的生化需氧量是指 碳化生化需氧量 即第一阶段生化需氧量 不包括硝化过程所消耗的氧量 WHY 用BOD来衡量有机污染程度时 最好能测出有机物完全氧化分解所消耗的氧气量 通常是在规定条件下测定一定时间内的生化需氧量 来衡量有机物污染的程度 意义 BOD5可使水体中溶解氧减少 BOD5越大 水质越差 BOD能相对的表示出微生物可分解的有机物量 比较符合水体自净的实际情况和利于废水处理时的实际应用 缺点 以实验室试验模拟河流中或生化处理池的溶解氧对废 污 水的作用 有其局限性的一面 不能重复外环境的诸多因素 我国GB在3838 2002中规定地面水BOD5 如果进行生物氧化的时间为五天就称为五日生化需氧量 不超过3 10mg L 工业废水排放标准为 60mg L 环保标准 BOD CODcr CODMn三者关系 一般来说 COD BOD20 BOD5 CODmn其中BOD5 COD比值可作为废水是否适宜生化法处理的一个衡量指标 比值越大 越容易被生化处理 一般认为BOD5 COD比值大于0 3的废水才适宜采用生化处理 地面水BOD5 高锰酸盐指数比值常因水样中有机物组分的不同出现大于1或小于1的情况 在实际测试中 会经常发现受污染的地表水 BOD5值会高于高锰酸盐指数值 分析BOD的物理化学特点 实测含碳 C 有机化合物 烷烃 醛酮 醇 酸 芳香烃 可被微生物氧化 微生物氧化过程中的变化 如溶解氧 测定方法 标准稀释 稀释培养 法具有稳定性和重现性好 准确度高的优点 是目前测定BOD的标准方法 已广泛应用于地面水 生活污水和工业废水的测定 BOD仪器测定法近年来取得了重大进展 以检压法和库仑法为原理研制的BOD仪 操作简单 节约试剂 准确度好 可同时测定数个水样 测定BOD的水样 采样方法同DO 尽量用棕色玻璃瓶 不得加防腐剂 并尽快测定 如果水样含有强酸或强碱 应当先中和至pH7左右 如果水样有余氯应先用0 005mol LNa2S2O3溶液除去 以免余氯影响微生物活动 采样及样品前处理 如果水样中有藻类 应过滤除去 比如作为自来水源水的地表水用溶解氧瓶采四瓶水样 取两瓶先测其溶解氧含量 另两瓶水封好用塑料薄膜包好瓶口后在20度生化培养箱里放5天 再测这两瓶溶解氧 将两次测得的值相减就是BOD5的值 什么时候用非稀释法 什么时候用稀释法 一 标准稀释 稀释培养 法 一 非稀释法 前处理 pH值调节 去除余氯 均质化 去除藻类 调含盐量 非稀释水样准备 温度达到20 溶解氧低 曝气15min 氧过饱和 赶饱和氧 非稀释法直接取样 非稀释接种法加入适量接种液 分别测定15min中和5天后样品DO 稀释水样准备 温度达到20 溶解氧低 曝气15min 氧过饱和 赶饱和氧 按照稀释倍数 虹吸管吸取一定体积试样 分别测定15min中和5天后样品DO 测定水样的CODMn或CODcr 确定稀释倍数 稀释容器加部分稀释水或接种 加稀释水或接种稀释水到刻度 混匀 什么是接种 BOD5实验要求水样含有供生物氧化的有机物和适量的氧化有机物的需氧细菌 以及吞食有机物和增进需氧细菌生长的其他微生物 对于不含或含少量微生物的工业废水 如酸性 碱性 高温 冷冻保存的废水或经氯化杀菌处理的废水 培养时应进行接种 接种溶液用于接种的溶液为20 放置24 36小时的未经处理新鲜生活污水的上清液 接种量常取5 10 二种 结果计算 1非稀释法 式中 五日生化需氧量质量浓度 mg L 1 水样在培养前的溶解氧质量浓度 mg L 2 水样在培养后的溶解氧质量浓度 mg L 结果计算 2非稀释接种法 式中 五日生化需氧量质量浓度 mg L 1 接种水样在培养前的溶解氧质量浓度 mg L 2 接种水样在培养后的溶解氧质量浓度 mg L 3 空白样在培养前的溶解氧质量浓度 mg L 4 空白样在培养后的溶解氧质量浓度 mg L 空白试样 即每升稀释水中加入与试样中相同量的接种液作为空白试样 需要时每升试样中加入2mL丙烯基硫脲作硝化抑制剂 测定水样或稀释水样培养前的DO值和在20 培养5天后的DO值 根据培养前后DO值之差和稀释倍数计算出水样BOD值 若样品中的有机物含量较多 BOD5的质量浓度大于6mg L时 样品需适当稀释后测定 水样经20 培养后 溶解氧下降40 70 测得的BOD值与水中的有机物含量呈线性关系 所以水样在稀释时要有合适的稀释倍数 二 稀释法 水样BOD 8mg L未稀释DO0 9mg L DO5 1mg L BOD 8mg L 稀释的重要性 水样BOD 80mg L未稀释DO0 9mg L DO5 0mg L BOD 0mg L 稀释2倍DO0 9mg L DO5 0mg L BOD 9 0 150 300 18mg L 稀释10倍DO0 9mg L DO5 1mg L BOD 9 1 30 300 80mg L 1试验水样的准备根据估计的稀释倍数对水样进行稀释 稀释操作一般是在1000ml的量筒中进行 先用虹吸的方法加一半稀释水于量筒中 再将按照稀释倍数计算出来的所需水样体积加入其中 用稀释水稀释至1000ml刻度 用特定的搅拌棒混匀 玻棒头带有一圆形塑料片的的自制搅拌器 测定步骤 2测定按采用的稀释比配制得到试验水样 用虹吸管充满两个培养瓶至稍溢出 倾倒的话应避免产生气泡 将所有附着在瓶壁上的空气泡赶掉 盖上瓶盖 小心避免夹杂空气泡 将瓶子分为两组 每组都含有一瓶选定稀释比的稀释水样和空白溶液 测量一组的稀释水样和空白溶液的溶解氧浓度 同时放另一组于培养箱中 在 20 1 下暗处放置5天 培养5天后 测定放在培养箱中的稀释水样和空白溶液的溶解氧浓度 黑暗的環境下以避免光合作用的產生 會釋出氧氣 可以将碘量瓶倒置在水浴中 加水到BOD瓶喇叭口的上方 用纸或塑料帽或金属箔帽放在瓶的喇叭口上方 防止水蒸发 应该在密封前迅速升温至20度左右 在不满瓶具塞的情况下充分震摇 并不时开盖放气 驱除过多的溶解氧 水温过高相反处置 一个0 1ml的小气泡在标态下含有0 6mg的氧气 前处理 pH值调节 去除余氯 均质化 去除藻类 调含盐量 非稀释水样准备 温度达到20 溶解氧低 曝气15min 氧过饱和 赶饱和氧 第三部分 测定步骤 非稀释法直接取样 非稀释接种法加入适量接种液 分别测定15min中和5天后样品DO 稀释水样准备 温度达到20 溶解氧低 曝气15min 氧过饱和 赶饱和氧 按照稀释倍数 虹吸管吸取一定体积试样 分别测定15min中和5天后样品DO 测定水样的CODMn或CODcr 确定稀释倍数 稀释容器加部分稀释水或接种 加稀释水或接种稀释水到刻度 混匀 根据水样的性质和工作经验估计 对严重污染水的可稀释到0 1 1 0 生活污水稀到1 5 经过氧化处理的污水可稀释到5 25 较清洁的河水可稀释到25 100 估计水样稀释倍数的方法 根据COD值来估计 稀释倍数 CODMn n n值看书 P62 通过预试验来估计 无论采用哪种方法估计稀释倍数 水样同时作多个稀释倍数的测定 确保至少有一个样品稀释的程度应使消耗的溶解氧不小于2mg L 培养后样品中剩余溶解氧浓度不小于2mg L 中剩余的溶解氧浓度为开始浓度的1 3 2 3为最佳 如没有一个稀释倍数符合上述要求 应重做 估计水样稀释倍数的方法 对稀释水的要求 测定前还应制备好稀释水 稀释水样用的水不是普通的蒸馏水 而是特制的稀释水 其作用是为微生物分解水样中的有机物提供必要条件和适宜的环境 稀释水应满足下述要求 溶解氧含量应充分 20 时 DO 8mg L 可用充氧或曝气机 敞口防尘摆在实验室几天也行且为避免溶解氧过饱和 使用前应开口放置1h 含有微生物生长所需要的营养物质 如Na K Ca2 Mg2 Fe3 N P等 同时由这些离子造成的渗透压要和该细菌的渗透压相似 稀释水本身的有机物含量低 空白值应 0 2mg L 如水样中含有对微生物具有毒害作用的物质 如Cu2 Hg2 CN 甲醛等 则应在稀释水中接种经驯化培养的特种微生物 具有一定的缓冲作用 能维持至pH7左右 因微生物一般在pH6 2 8 5范围活动能力最强 四种无机盐的制备1 缓冲液用蒸馏水溶解下列试剂并稀释至1升 1 21 75g磷酸氢二钾 K2HPO4 2 8 5g磷酸二氢钾 KH2PO4 3 33 4g磷酸氢二钠 Na2HPO4 7H2O湿度在61 07 80 51 稳定 4 1 7g氯化铵 NH4Cl 2 硫酸镁溶液在蒸馏水中溶解22 5克硫酸镁 MgSO4 7H2O 并稀释至1升 3 氯化钙溶液在蒸馏水中溶解27 5克氯化钙 CaCl2 并稀释至1升 4 三氯化铁溶液在蒸馏水中溶解0 25克三氯化铁 FeCl3 6H2O 并稀释至1升 配稀释水时纯水曝气后 放置多久再用 是用之前才加四种盐和接种液吗 摇的话 直接放到血清瓶中盖上玻璃盖摇2分钟就好了 幅度不要太大就行了 做样之前再加的四种试剂 基本每次空白五天前后溶解氧差值不会超过0 6 结果计算 计算结果时应首先计算出每个稀释倍数的DO下降率 用DO下降率在40 70 的稀释倍数按式计算BOD mg L 值 若同时有几个稀释倍数满足上述要求 先分别计算各稀释倍数下的BOD值 用这几个稀释倍数的BOD值的均值报结果 干扰因素 水样稀释过程应避免产生气泡 防止空气进入 用虹吸法加入稀释水及分装稀释液时 虹吸管的下口要插入容器的底部 混匀时搅拌棒不能露出液面 装瓶时 溶解氧瓶内不留有气泡 溶解氧瓶塞必须是完全磨口 如果是很轻的空心塞 必须用金属夹或橡皮筋固定 否则瓶塞容易上浮 造成实验失败 培养5d后 溶解氧瓶内产生气泡 结果会不准确 产生气泡的原因主要是稀释水或水样通过低温保存 使用时温度太低 或水样含有藻类物质 在未完全避光的情况下进行培养所致 注意事项 空白试样稀释法应小于0 5mg L 接种法应小于1 5mg L 否则应检查可能的污染来源 每一批样品要求做一个标准样品 葡萄糖 谷氨酸标准溶液的BOD5结果应在180 230mg L之间 否则应检查问题 平行样测定应满足要求 P64 在两个或三个稀释比的样品中 计算取均值 剩余DO小于2mg L时 应加大稀释比 消耗小于2mg L时 一是稀释比过大 二是菌种不适应 原理 将预先选好量程并按量程范围量好体积的水样倒入培养瓶中 在主机搅拌器上连续搅拌 并将主机和培养瓶放入培养箱中 调节培养箱内温度为20 1 待样品恒温后进行五日培养 在这一过程中 从水样中溢出的唯一气体二氧化碳被氢氧化钠 或氢氧化钾 吸收 此时 培养瓶中空气压力减少量 相当于微生物所消耗的溶解氧含量 二 检压法 一 显示六个通道的实时数据 二 选择量程 BOD100 BOD1000 三 历史查询 能查询1000组历史数据 操作步骤 对BOD5值在1000mg L以下 含有足够的需氧微生物的样品 不需接种 可以直接根据选定的测量范围 从取水样量表中查得取样量 将该水样上清液倒入烧杯 1000mL或2000mL 中 如需接种则按5 或10 的比例对水样接种 在烧杯放入一搅拌子 将烧杯放入培养箱内主机上恒温搅拌2 3小时 一般情况下调节该水样的pH值 至6 7 7 5之间 最佳点为pH7 2 用量筒按所选量程取样量量取水样体积倒入培养瓶中 每只培养瓶中放入1只搅拌子 培养瓶放在主机相应位置上 对试验水样进行搅拌 直至水样温度在20 1 范围内 约需1 2小时 冬季所取的样品由于试验温度设在20 使得溶解氧过饱和 夏季所取的样品在20 时溶解氧可能欠饱和 在BOD5测定前应对这些样品进行搅拌和曝气 以便使溶解氧调节到20 饱和点左右 取清洗干净并干燥的密封杯 杯中放入5 6粒NaOH或KOH颗粒 将培养瓶放置