生化需氧量测定方法的研究进展及现状

1、生化需氧量测定方法的研究进展与现状摘要：综合评述了生化需氧量测定方法的研究进展和应用现状，重点介绍了BOD的传统测量方法、快速测量方法和在线分析仪的原理、特性、应用范围和局限性，稀释接种法仍然是目前BOD测定的经典方法，广泛应用于一般监测、比较实验、评价、仲裁分析等领域，但准确、可靠、经济快速测量方法和各种新的在线分析仪的研究。关键词：生化需氧量；测量方法；研究现状中途分类编号：X832单据标识代码：a单据编号：1649944 (2013) 02013804引言1生化需氧量(BOD)表示在好氧存在条件下，微生物在水中分解氧化物质所产生的生化反应中消耗的溶解氧量，用氧的mg/L表示，是衡量水体被

2、有机物污染程度的综合重要指标之一。整个生物化学过程分两个阶段进行。第一阶段是碳化阶段，主要是微生物将有机化合物的碳和氢氧化生成为CO2和H2O，在20 完成此阶段需要大约20d。第二阶段是硝化阶段，硝化细菌产生含氮有机物和氨氧化产生亚硝酸盐和硝酸盐，在20 下完成此阶段需要约100d 1。水样经过5d的生物氧化，完成碳化阶段的大部分，开始进入硝化阶段。特别是国内污水，5d的氧消耗量相当于整体氧化分解氧消耗量的70%，因此国内外普遍规定，在201 将水样培养为5d，分别测定培养前后的溶解氧，差异为BOD5值2，3。在水环境监测中，BOD5可以相对表示微生物可氧化的有机污染物的含量，符合水体的自然

3、净化功能和大部分污水处理工艺的设计思路，是研究水样生物降解性和生化处理工艺动态的重要参数4。因此，BOD的测量对水污染控制和水环境功能评价具有重要意义。2稀释和接种方法生物化学需氧量的传统测定方法是稀释和接种法，用包含两溶液的接种稀释水适当稀释水，在201 培养5d，测定培养前后水样中溶解氧的质量浓度，并用两者的差异表示每升样品消耗的溶解氧量，以博D5表示。该法是英国皇家污水处理委员会于1913年正式出台的，美国公共卫生协会于1936年(20)制定了用于测量水和废水的标准稀释法，将5d生化需氧量稀释法测定为水和废水的标准稀释法，并推荐给ISO/TC-1475。我国1987年将该方法公布为水质分

4、析方法标准GB7488-87，环境保护部2009年修订后公布为HJ505-2009标准6。BOD5被确定为国际重要的水有机污染指标和监测参数之一后，许多研究人员和分析人士不断研究和改进其测量方法，目前国内外已将稀释和接种法作为经典方法广泛应用于现有的监测、比较实验、标准测试、仲裁分析等。但是在实际工作中，“稀释”和“接种”法有很多缺陷，例如复杂的工作、时间消耗、精度差异、干扰范围、有限的复盖范围、不适于现场监控7，8。3BOD快速确定3.1微生物传感器方法1976年首先用氧电极接种污泥法测定BOD，为生物检测技术的开发和BOD测量传感器的开发奠定了坚实的基础。1977年，ka rube9等使用

5、固定化技术测量bob的第一个微生物传感器、high kuma10等分别用多孔醋酸纤维素膜固定酵母和活性污泥浓缩菌，延长了传感器的寿命。1983年，日本大曲亚型开发了测量营养废水中BOD的连续测量装置，日本成为世界上第一个开发BOD快速测量仪的国家，1990年颁布了微生物电极法产业标准(jisk 3602-1990)。2000年，Chee12等和Koenig13等用溶解氧光纤制作了BOD传感器。国内对Bob微生物传感器的研究主要包括研究所的张西安、河北硬化理工大学的孙幼生15、上海华华化工大学的李宇英16、上海复旦大学的邓子洋17、华南理工和化学工程所的卢安福昌等7。我国2002年制定了微生物传

6、感器快速测定法(HJ/T86-2002)，BOD生物传感器也迈出了商业化的步伐。用微生物传感器方法测量BOD的原理是，正在测试的样品和空气以一定的流动进入循环测量台，与微生物传感器接触，在样品中溶解状态可生物降解有机物被细菌膜中的微生物分解，并减少扩散到氧电极表面的氧气量，如果样品中可生物降解有机物对生物膜的扩散速度恒定，则扩散到氧电极表面的氧气也将恒定到达并产生一定电流，该电流与样品中可生物降解有机物的差异和氧气减少量相关，并据此计算样品的BOD，并与样品中BOD5标准样品进行比较。微生物传感器法与标准稀释法相比，具有测定时间短、准确度高、重现性好的优点，但是水样中对BOD有贡献的悬浮物的含

7、量高，或者含有不能生化分解的有机物，测定结果将发生偏差，不能用于包括高浓度氰化物、杀菌剂、农药和游离氯的水样的测定。3.2压力测量方法压力测定法将水样放在密封的培养瓶里出来，但将带科赫的小杯子放在瓶里，培养瓶里的氧气被微生物消耗的同时，由微生物呼吸，氧气消耗量相同的CO2气体被碱吸收，密封系统的压力减少，通过用压力计测量压降，可以求出水样的BOD5值。该方法操作方便，节省人力和试剂，可以直接读取BOD值，随时方便确认，仪器结构简单，性能相对稳定，比较适合批量样品的测量。张爱丽丝20，21等改进了差压直读BOD测量仪及其测试方法，可以有效提高仪器的灵敏度和精度，扩大测量范围，持续测量，提高了仪器

8、的使用效率。目前测量BOD5的压力测定法有较多的仪器型号，国外主要有德国WTW公司生产的TS606-G/4-i和意大利生产的ET99724ABOD分析器，国产仪器有江苏电气分析仪器厂生产的890英寸微型计算机bo D5分析器4。2013年2月绿色技术2号陈立琼等：生化需氧量测定方法研究进展及现状环境和安全性3.3压力检测库仑法库仑检测法测定BOD的方法是，在特殊装置中，微生物分解正在测试的样品中的有机物，消耗其中的氧气，释放出CO2，释放出的CO2被吸收剂吸收，降低瓶子的压力，消耗的氧气由电解产生的氧气持续补充，因此培养瓶内的压力总是保持平衡，微生物分解样品时的氧气消耗量可以计算BOD5的值。

9、该方法将化学分析转化为物理量测量，其操作过程更加简单。指压法最初由西德Sierp提出1，但设备不完善，Galdwell、Langelire、Gelman 22等基于Sierp设备进行了改进，并通过用bob计测量BOD，证明了该方法的灵敏度更高，测量范围更广。Dillingom 23经鉴定为纯葡萄糖溶液，还发现巴布式方法比稀释法更准确。3.4变暖法变暖法是以稀释接种法培养温度为基础，适当提高反应温度，激化微生物活性，加快其分解作用，加快样品内BOD的快速测定，缩短水样培养时间。张演化24反映了根据BOD的力学原理，应用快速测量BOD5培养时间的变暖法，计算了高温条件下适合绝大多数水样的培养时间。

10、他分析了变暖法的理论正确性和可行性，以及大量的应用案例，证明了可以用变暖法测量水样的BOD。Young25也认为样品在35c到2.5 d的BOD值在20c到5d之间培养没有区别。3.5活性污泥曝气分解方法温度为30 35 ，用活性污泥强制曝气将分解样品分解为2h，重铬酸钾，去除生物降解前后样品，测定生物降解前和生物降解后化学需氧量，其差异是根据与标准方法的比较实验结果转换样品的BOD5值的BOD。黄平路等26地表水和工业废水中用活性污泥曝气法测定BOD5，结果表明，该方法操作简单，分析快，准确度高，测量范围大，能及时提供监测结果，但不能准确控制培养瓶内的气流，造成体积的量化，因此该方法尚未在日

11、常监测工作中得到推广。3.6紫外线曝气法紫外线(UV)曝气是用紫外线扫描样品，样品中的有机物被紫外线吸收，不同种类和结构的有机物的max不同于，水样结构越复杂，毒性越高，难以分解的有机物的吸收值越大，也越大。UV曝气确定BOD的过程主要包括生化处理池曝气、生物膜处理水及污水排入河后的实际模拟部分，其真实性比BOD5强，因此，用此方法测量的BOD值对各种水体有机污染的程度和污水处理效果、相关处理设备的操作参数曹征等具有实际指导意义27。3.7分光光度法光谱技术采用现有5天测定法的I3-郑秀晶紫罗兰-聚乙烯醇(PVA)系统，测定5d前后培养水样中溶解氧的浓度，生成元素碘，与碘化钾过量反应，在新生成

12、的i3-PVA存在下与郑秀晶紫罗兰结合的电中性离子结合体，最大吸收量为550nm用沙鸥等28，29方法测定了博D5标准样品、葡萄糖-谷氨酸标准溶液和污水厂进出口水样品，结果与国家标准法测定结果一致，证明了该方法对试剂用量小、分析误差小、测定灵敏度高，为环境水样中博D5的测定提供了更敏感、更准确的方法。3.8近红外光谱近红外光谱法建立了用标准方法测定的BOD值和相关曲线，方法是在短波近红外区域(8001350nm)中使用水样有机污染物的吸收峰，通过样品的近红外光谱法计算水样的BOD5值为曲线。用近红外光谱快速测定水质的新方法，操作简单，测量速度快，没有二次污染，也适用于现场检查，与光纤技术相结合

13、，具有建立大规模、远距离、自动化、网络化的在线监测系统的潜力，但由于存在于水中的杀菌剂、游离氯、藻类、硝化微生物等，测量结果可能发生偏差333.9重铬酸钾紫外光谱重铬酸钾紫外线法在规定的条件下，将试验中的样品分解为活性污泥，然后分解为重铬酸钾，分解为生物降解前和生物降解后样品，紫外线扫描反应前后重铬酸钾的变化量，求出生物降解前和生物降解后的化学需氧量，差异用BOD，转换为bo D5值。谢伟和刘静等32，33研究表明，重铬酸钾紫外光谱法测定水中BOD5是一种操作简单、经济、精度高、测量范围广、应用面广等水中有机物污染物的好方法，但是bob实验的稳定性差、软件设计不灵活、数据标记未知等诸多缺点。3

14、.10坪价值法平台值方法是在驯化微生物的系统中，在一定时间内样品静态曝气，可生物降解有机物被微生物群体代谢完全吸收，混合液大邱和滤液在时间曲线上出现一定的平台值时，差异表明样品的BOD值。BOD pingtai值重现性好，但仅适用于水样中有机物强度的测量，与水BOD5的测量相比1。4BOD联机显示器随着环境保护事业的持续发展和污水处理的努力，BOD在线显示器的开发和推广已经势在必行。到目前为止，bob在线监测标准方法在国内外尚未开发，市场上常用生物反应器方法、微生物电极方法、UV方法三类7。生物反应反应器采用特殊的中空材料吸附大量微生物的方法，可测试的水进入反应器后，在混合条件下，微生物快速分

15、解水样中的有机物，测定水样分解前和分解后的溶解氧，并与反应器内的标准曲线进行比较，计算出bob值，使多个反应器连续运行，实现水样的在线监测。此BOD在线显示器的代表产品是北京北美仪器公司生产的BIOX-1010系列，可以用作工业或城市污水BOD的在线连续测量。微生物电极方法与前面介绍的微生物传感器方法相同，但是在线显示器的结构复杂，需要定期添加标准溶液，更换吸入管和微生物膜。我国生产的这种BOD快速分析器不仅测量范围广，而且可以实时、准确地进行在线监控，达到国际先进水平。UV方法是根据特定波长条件下样品中有机物的光谱吸收强度与所测量溶液浓度的相关性，测定样品中有机物的含量。但是，用这种方法测量

16、的数据的再现性和与BOD5的相关性取决于水样的稳定性，在许多不稳定样本中，有机物在指定波长段内不能吸收光谱，因此很难用UV方法准确测量BOD，结果数据只能对水样进行定性分析。5结束语作为测定水中有机物污染程度的重要指标，生化需氧量受物理、化学、生物等多种因素的影响，因此，评价对环境影响的现有稀释和接种方法或多种BOD快速测定方法的结果也存在一定的缺陷。稀释和接种法在测量过程中很麻烦，但在国内污水及部分可降解有机物的测量方面，方法比较稳定、精度高、重视程度好，因此目前比较实验、标准测试、仲裁分析过程中也应使用这种方法。如果BOD只是判断水污染状况的综合指标，BOD对水质的及时监测和污水处理设备参数的调控将更加实际，随着环境保护事业的进行，各种新的在线分析器也将繁荣起来。参考文献：1张静、崔建胜、刘辉等。生化需氧量(BOD5)测定方法进展 j 。河北化学，2006，(1):12-15，21。 2 黄子韬shuyun。生化需氧量(BOD)测定方法分析 j 。人民长江，2012，43(12):81-85。 3 ni hongmei、muchunmei、Guo yuhua。确定BOD5的简单方法 j 。内蒙古环境保护，2006，18(1):39-40。4黄伟，书信，唯初。梁D5测量方法的研究 j 。实验室研究和探索，2006，25(9):1061-1064 5 Li guog