生化需氧量

1、簡(jiǎn)介

　　生化需氧量（Biochemical oxygen demand，簡(jiǎn)寫(xiě)為BOD），是水體中的好氧微生物在一定溫度下將水中有機(jī)物分解成無(wú)機(jī)質(zhì)，這一特定時(shí)間內(nèi)的氧化過(guò)程中所需要的溶解氧量。

2、應(yīng)用

　　雖然生化需氧量并非一項(xiàng)精確定量的檢測(cè)，但是由于其間接反映了水中有機(jī)物質(zhì)的相對(duì)含量，故而B(niǎo)OD長(zhǎng)期以來(lái)作為一項(xiàng)環(huán)境監(jiān)測(cè)指標(biāo)被廣泛使用；在水環(huán)境模擬中，由于對(duì)水中每種化合物分別考慮也并不現(xiàn)實(shí)，同樣使用BOD來(lái)模擬水中有機(jī)物的變化。

　　生化需氧量和化學(xué)需氧量(COD)的比值能說(shuō)明水中的難以生化分解的有機(jī)物占比，微生物難以分解的有機(jī)污染物對(duì)環(huán)境造成的危害更大。通常認(rèn)為廢水中這一比值大于0.3時(shí)適合使用生化處理。

　　在BOD的測(cè)量中，通常規(guī)定使用20℃、5天的測(cè)試條件，并將結(jié)果以氧的mg/L表示，記為五日生化需氧量，符號(hào)，這一指標(biāo)系由英國(guó)皇家污水處理委員會(huì)確定。

　　對(duì)于一般的生活污水有機(jī)廢水，硝化過(guò)程在5-7天以后才能顯著展開(kāi)，因此不會(huì)影響有機(jī)物BOD5的測(cè)量；對(duì)于特殊的有機(jī)廢水，為了避免硝化過(guò)程耗氧所帶來(lái)的干擾，可以在樣本中添加抑制劑。

3、概念

　　地面水中的污染物，在以微生物為媒介的氧化過(guò)程中要消耗水中的溶解氧，其所消耗的溶解氧量稱作生化需氧量（或生物耗氧量，即BOD，以mg/L為單位），間接反映了水中可生物降解的有機(jī)物量。

4、意義

　　測(cè)定儀器-三角瓶

　　生化需氧量又稱生化耗氧量，英文（biochemical oxygen demand）縮寫(xiě)B(tài)OD，是表示水中有機(jī)物等需氧污染物質(zhì)含量的一個(gè)綜合指標(biāo)，它說(shuō)明水中有機(jī)物出于微生物的生化作用進(jìn)行氧化分解，使之無(wú)機(jī)化或氣體化時(shí)所消耗水中溶解氧的總數(shù)量。其值越高，說(shuō)明水中有機(jī)污染物質(zhì)越多，污染也就越嚴(yán)重。加以懸浮或溶解狀態(tài)存在于生活污水和制糖、食品、造紙、纖維等工業(yè)廢水中的碳?xì)浠衔?、蛋白質(zhì)、油脂、木質(zhì)素等均為有機(jī)污染物，可經(jīng)好氣菌的生物化學(xué)作用而分解，由于在分解過(guò)程中消耗氧氣，故亦稱需氧污染物質(zhì)。若這類污染物質(zhì)排入水體過(guò)多，將造成水中溶解氧缺乏，同時(shí)，有機(jī)物又通過(guò)水中厭氧菌的分解引起腐敗現(xiàn)象，產(chǎn)生甲烷、硫化氫、硫醇和氨等惡臭氣體，使水體變質(zhì)發(fā)臭。

　　污水中各種有機(jī)物得到完會(huì)氧化分解的時(shí)間，總共約需一百天，為了縮短檢測(cè)時(shí)間，一般生化需氧量以被檢驗(yàn)的水樣在20℃下，五天內(nèi)的耗氧量為代表，稱其為五日生化需氧量，簡(jiǎn)稱BOD5，對(duì)生活污水來(lái)說(shuō)，它約等于完全氧化分解耗氧量的70%。

5、應(yīng)用

　　廣泛應(yīng)用于衡量廢水的污染強(qiáng)度和廢水處理構(gòu)筑物的負(fù)荷與效率，也用于研究水體的氧平衡（見(jiàn)河流自凈）。將試樣或經(jīng)過(guò)稀釋的水樣存放培養(yǎng)一段時(shí)間，存放前后試樣的溶解氧的差就是它的生化需氧量。存放時(shí)間的長(zhǎng)短和溫度都影響耗氧量。現(xiàn)在各國(guó)采用的培養(yǎng)時(shí)間都是5天，溫度是20°C，參數(shù)稱五日生化需氧量，用符號(hào)BOD5，20°C表示，溫度下標(biāo)常略去不寫(xiě)，即用符號(hào)BOD5表示，也有只用符號(hào)BOD表示的。延長(zhǎng)存放時(shí)間，可以測(cè)得微生物降解水中有機(jī)物所需的全部氧量，稱總生化需氧量，一般則按生化耗氧規(guī)律以BOD5推算。生化需氧量的檢測(cè)不易準(zhǔn)確。水樣的儲(chǔ)放、稀釋、接種等檢測(cè)程序都應(yīng)按照標(biāo)準(zhǔn)方法進(jìn)行。對(duì)于有毒的工業(yè)廢水常采用專門(mén)的設(shè)備處理，有時(shí)甚至無(wú)法測(cè)定。 高濃度有機(jī)工業(yè)廢水的BOD5可達(dá)數(shù)千、數(shù)百萬(wàn)毫克/升。城市污水的BOD5在200毫克/升左右。未受廢水污染的水體，BOD5常低于2毫克/升。

6、標(biāo)準(zhǔn)

　　一般清凈河流的五日生化需氧量不超過(guò)2毫克/升，若高于10毫克/升，就會(huì)散發(fā)出惡臭味。工業(yè)、農(nóng)業(yè)、水產(chǎn)用水等要求生化需氧量應(yīng)小于5毫克/升，而生活飲用水應(yīng)小于1毫克/升。

　　我國(guó)污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，在工廠排出口，廢水的生化需氧量二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)的最高容許濃度為60毫克/升，地面水的生化需氧量不得超過(guò)4毫克/升。

　　城鎮(zhèn)污水處理廠 一級(jí)A標(biāo)準(zhǔn) 10mg/L 一級(jí)B標(biāo)準(zhǔn) 20mg/l 二級(jí)標(biāo)準(zhǔn) 30mg/l 三級(jí)標(biāo)準(zhǔn) 60mg/l

7、測(cè)定方法

　　微生物電極法原理

　　測(cè)定儀器-測(cè)量筒

　　測(cè)定水中生化需氧量的微生物傳感器是由氧電極和微生物菌膜構(gòu)成，其原理是當(dāng)含有飽和溶解氧的樣品進(jìn)入流通池中與微生物傳感器接觸，樣品中溶解性可生化降解的有機(jī)物受到微生物菌膜中菌種的作用，而消耗一定量的氧，使擴(kuò)散到氧電極表面上氧的質(zhì)量減少。當(dāng)樣品中可生化降解的有機(jī)物向菌膜擴(kuò)散速度（質(zhì)量）達(dá)到恒定時(shí)，此時(shí)擴(kuò)散到氧電極表面上氧的質(zhì)量也達(dá)到恒定，因此產(chǎn)生一個(gè)恒定電流。由于恒定電流的差值與氧的減少量存在定量關(guān)系，據(jù)此可換算出樣品中生化需氧量。測(cè)定水和污水中生化需氧量的微生物傳感器快速測(cè)定法。該標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的生物化學(xué)需氧量是指水和污水中溶解性可生化降解的有機(jī)物在微生物作用下所消耗溶解氧的量。

　　適用范圍

　　該測(cè)定方法方法適用于地表水、生活污水和不含對(duì)微生物有明顯毒害作用的工業(yè)廢水中生化需氧量的測(cè)定。

　　干擾及消除

　　水中以下物質(zhì)對(duì)改方法測(cè)定不產(chǎn)生明顯干擾的最大允許量為：CO2+ 5毫克/升；Mn2+ 5毫克/升；Zn2+ 4毫克/升；Fe2+ 5毫克/升；Cu2+ 2毫克/升；Hg2+ 5毫克/升；pb2+ 5毫克/升；Cd2+ 5毫克/升；Cr6+ 0.5毫克/升；CN- 0.05毫克/升；懸浮物250毫克/升。對(duì)含有游離氯或結(jié)合氯的樣品可加入1.575克/升的亞硫酸鈉溶液使樣品中游離氯或結(jié)合氯失效，應(yīng)避免添加過(guò)量。對(duì)微生物膜內(nèi)菌種有毒害作用的高濃度殺菌劑、農(nóng)藥類的污水不適用本測(cè)定方法。

　　流通式

　　水樣或清洗液在蠕動(dòng)泵的作用下連續(xù)不斷地將樣品或清洗液在單位時(shí)間內(nèi)按一定量比連續(xù)不斷地被送入測(cè)量池中。

　　加入式

　　將緩沖溶液加入到測(cè)量池中，使微生物傳感器（微生物菌膜）與緩沖溶液保持接觸狀態(tài)，然后加入定量的被測(cè)水樣，測(cè)得被測(cè)水樣的生化需氧量值。

　　恒溫控制裝置

　　微生物電極的反應(yīng)性能依賴于一定的溫度條件，因此要求在試驗(yàn)過(guò)程中要有一穩(wěn)定的溫場(chǎng)。該裝置在儀器中稱之為恒溫控制裝置。

　　清洗液

　　清洗液（緩沖溶液）是由磷酸二氫鉀和磷酸氫二鈉配制而成。其主要作用是作為緩沖液調(diào)節(jié)樣品的pH值，清洗和維持微生物傳感器使其正常工作，并具有沉降重金屬離子的作用。

　　試劑

　　分析純?cè)噭┖驼麴s水，蒸餾水使用前應(yīng)煮沸2—5分鐘左右，放置室溫后使用。磷酸鹽緩沖溶液：0.5摩爾/升將68克磷酸二氫鉀（KH2PO4）和134克磷酸氫二鈉（Na2HPO4·7H2O）溶于蒸餾水中，稀釋至1000毫升，備用。此溶液的pH值約為7。 磷酸鹽緩沖使用液（清洗液）：0.005摩爾/升 鹽酸（HCL）溶液：0.5摩爾/升 氫氧化鈉（NaOH）溶液：20克/升 亞硫酸鈉（Na2SO3）溶液：1.575克/升，此溶液不穩(wěn)定，臨使用前配制。 葡萄糖－谷氨酸標(biāo)準(zhǔn)溶液稱取在103℃下干燥1小時(shí)并冷卻至室溫的無(wú)水葡萄糖（C6H12O6）和谷氨酸（HOOC—CH2—CH2—CHNH2－COOH）各1.705克，溶于4.2磷酸鹽緩沖溶液的使用液中，并用此溶液稀釋至1000毫升混合均勻即得250毫克/升的生化需氧量標(biāo)準(zhǔn)溶液。 葡萄糖－谷氨酸標(biāo)準(zhǔn)使用溶液（臨用前配制）取4.6中標(biāo)準(zhǔn)溶液10.00毫升置于250毫升容量瓶中，用0.005摩爾/升磷酸鹽緩沖使用液定容至標(biāo)線，搖勻，此溶液濃度為100毫克/升。

　　儀器

　　使用的玻璃儀器及塑料容器要認(rèn)真清洗，容器壁上不能存有毒物或生物可降解的化合物，操作中應(yīng)防止污染。微生物傳感器生化需氧量快速測(cè)定儀。 微生物菌膜：微生物菌膜內(nèi)菌種應(yīng)均勻，膜與膜之間應(yīng)盡可能一致。其保存方法能濕法保存也可在室溫下干燥保存。微生物菌膜的連續(xù)使用壽命應(yīng)大于30天。微生物菌膜的活化：將微生物菌膜放入0.005摩爾/升磷酸鹽緩沖使用液中浸泡48小時(shí)以上，然后將其安裝在微生物傳感器上。10升聚乙烯塑料桶。

　　樣品的貯存

　　樣品采集后不能在2小時(shí)內(nèi)分析時(shí)，則應(yīng)在0℃—4℃的條件下保存，并在6天內(nèi)分析，當(dāng)不能在6小時(shí)內(nèi)分析時(shí)，則應(yīng)將貯存時(shí)間和溫度與分析結(jié)果一起報(bào)出。無(wú)論在任何條件下貯存決不能超過(guò)24小時(shí)。

8、計(jì)算

　　生化需氧量的計(jì)算方式如下：

　　BOD（mg / L）=（D1-D2） / P

　　D1：稀釋后水樣之初始溶氧（mg / L）

　　D2：稀釋后水樣經(jīng) 20 ℃ 恒溫培養(yǎng)箱培養(yǎng) 5 天之溶氧（mg / L）

　　P=【水樣體積（mL）】 / 【稀釋后水樣之最終體積（mL）】

　　化學(xué)需氧量

　　生化需氧量與化學(xué)需氧量（COD，Chemical Oxygen Demand）區(qū)別：COD，化學(xué)需氧量是以化學(xué)方法測(cè)量水樣中需要被氧化的還原性物質(zhì)的量。水樣在一定條件下，以氧化1升水樣中還原性物質(zhì)所消耗的氧化劑的量為指標(biāo)，折算成每升水樣全部被氧化后，需要的氧的毫克數(shù)，以mg/L表示。它反映了水中受還原性物質(zhì)污染的程度。該指標(biāo)也作為有機(jī)物相對(duì)含量的綜合指標(biāo)之一。生化需氧量和化學(xué)需氧量的比值能說(shuō)明水中的有機(jī)污染物有多少是微生物所難以分解的。微生物難以分解的有機(jī)污染物對(duì)環(huán)境造成的危害更大。