细说生化需氧量（BOD）

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【导读】细说生化需氧量（BOD）　生化需氧量由哪两部分组成?　可分解的有机物是指可以作为微生物食料的有机物。微生物可以分为好氧、厌氧和兼性3种，其中好氧微生物氧化分解有机物的过程可用图1来...

细说生化需氧量（BOD）　

生化需氧量由哪两部分组成?
　可分解的有机物是指可以作为微生物食料的有机物。微生物可以分为好氧、厌氧和兼性3种，其中好氧微生物氧化分解有机物的过程可用图1来表示。

图1氧化与合成的关系

从上图可以看出，微生物通过自身的生命活动呼吸、氧化、合成等过程，把一部分吸收的有机物氧化成简单的无机物（如C02等），并放出其生长、活动所需要的能量。而把另一部分有机物转化为生物体所必需的营养物，组成新的细胞物质。Oa表示微生物氧化吸收的那一部分有机物所消耗的氧量。在微生物的生长过程中，除吸收入细菌体内的一部分有机物被氧化，放出能量外，组成微生物的细胞物质也在进行氧化，同时放出能量。这种细胞物质的氧化称为内源呼吸。Ob表示这部分细胞物质的氧化所消耗的氧量。Oa和Ob之和即是生化需氧量。

生化需氧量（BOD）的意义是什么?
　生化需氧量是指在规定的条件下，好氧微生物在分解水中某些可氧化物质，尤其是有机物的生物化学氧化过程中所消耗的溶解氧量。其中亦包括如硫化物、亚铁等还原性无机物质氧化所消耗的氧量，但这部分通常占很小比例。
生化需氧量是反映水体被有机物污染程度的综合指标，也是研究废水的可生化降解性和生化处理效果，以及生化处理废水工艺设计和动力学研究中的重要参数。
有机物质的生物氧化过程相当缓慢，在20℃培养时，完全氧化需要100多天，BOD的测定时间国内外普遍规定为5d，即五日生化需氧量（BOD5），此时氧化大约完成70％～80％。
有机物在微生物作用下的好氧分解大体上分两个阶段。diyi阶段主要是含碳有机物氧化为二氧化碳和水，以及含氮有机物转化成氨；第二阶段主要是氨在硝化菌的作用下进一步氧化为亚硝酸盐和硝酸盐。生化需氧量测定的主要是diyi阶段的需氧量-因为根据生化需氧量的定义，只要求有机物质无机化，而氨已经是
无机物质了。
　

怎样用稀释与接种法测定BOD5?
　稀释与接种法测定BOD5可参见《水质五日生化需氧量（BOD5）的测定稀释与接种法》（GB748887）。BOD5测定的是五日培养过程中溶解氧的损失量，故对于较清洁的水（损失量小于7mg／L）可以不必稀释，直接测定；对于有机物浓度较高的水则需先进行稀释，稀释倍数视有机物浓度而定。
直接测定时，常先调整水温至20℃左右，而后用曝气法增加或减少水中的溶解氧至几乎饱和。取生化需氧量培养瓶（即溶解氧瓶）数个，将其充满水样，有一个立即测定其水中的溶解氧，其余各瓶则在（20±1）℃的温度下培养5d（培养温度增减1℃，引进的误差约为±4．7％）。5d后测定瓶中剩余的溶解氧。5d内溶解氧的损失即为BOD5。结果以02的mg／L表示。
对于不含或少含微生物的工业废水，如酸性废水、碱性废水、高温废水或经过氯化处理的废水，在测定BOD5时应进行接种，接种应选择能降解废水中有机物的微生物。当废水中存在着难被一般生活污水中的微生物以正常速度降解的有机物或剧毒物质时，应将驯化后的微生物引入水样中进行接种。如从相应的污水处理厂取水接种。
水样含有铜、铅、锌、镉、铬、砷、氰等有毒物质时，对微生物活性有YZ，可使用经驯化微生物接种的稀释水，或提高稀释倍数，以减小毒物的影响。如含少量氯，一般放置1～2h可自行消失；对游离氯短时间不能消散的水样，可加入亚硫酸钠除去，加入量由实验确定。
本方法适用于测定BOD5大于或等于2mg／L，Zda不超过6000mg／L的水样；大于6000mg／L，会因稀释带来更大误差

稀释水需要符合哪些要求?

对于污染的地面水和大多数工业废水，因含较多的有机物，需要稀释后再培养测定，以保证在培养过程中有充足的溶解氧。
稀释水一般用蒸馏水配制，先通入经活性炭吸附及水洗处理的空气，曝气2～8h，使水中溶解氧接近饱和，然后再在20℃下放置数小时。临用前加入少量氯化钙、氯化铁、硫酸镁等营养盐溶液及磷酸盐缓冲溶液，混匀备用。稀释水的pH值应为6.5～8.5，BOD5应小于0．2mg／L。
如水样中无微生物，则应于稀释水中接种微生物，一般在每升稀释水中加入生活污水上清液1～10mL，或表层土壤浸出液20～30mL，或河水、湖水10～100mL；测定含难降解有机物废水时需接种驯化后的微生物。这种水称为接种稀释水。
为检查稀释水和接种液的质量，以及化验人员的操作水平，将每升含葡萄糖和谷氨酸各150mg的标准溶液以1：5O稀释比稀释后，与水样同步测定BOD5，测得值应在180～230mg／L之间，否则，应检查原因，予以纠正。
怎样确定水样的稀释倍数?
水样需要稀释的百分数应该根据水样的性质来考虑。通常每种水样Z好配制3～4种不同的稀释比数。如果稀释不好，不在合适的范围内，则培养后水样中剩余的溶解氧太多或太少，都不能得到可靠的结果。Z佳的稀释比数应使稀释试样培养5d后的溶解氧减少40％～70％。因此，习惯上要求稀释试样培养终了时的溶解氧大于1mg／L，而培养期间溶解氧损失大于2mg／L。
估计适宜稀释比数通常先测出水样的高锰酸盐指数，然后按它的2～4倍估算出该水样的BOD5可能值，查表32得到适宜的稀释比数。为了得到可靠的结果，还应在此比数的上下共配制3～4种不同稀释比数的稀释试样。例如查得适宜的稀释比数为2％，则应至少配制1％，2％，5％三种比数的稀释试样。这种方法适合于普通的污水和废水，如果某些工业废水性质特殊，则初次BOD5测定试验所配制的稀释比数的种类还应更多一些。

BOD5与试验稀释比
┏━━━━━━━━━┳━━━━━━━━┳━━━━━━━━┳━━━━━━━┓
┃BOD5范围／（mg／L）┃稀释比／％┃BOD5范围/（mg/L）┃稀释比/%┃
┣━━━━━━━━━╋━━━━━━━━╋━━━━━━━━╋━━━━━━━┫
┃20000～70000┃O．Ol┃100～350┃2．0┃
┣━━━━━━━━━╋━━━━━━━━╋━━━━━━━━╋━━━━━━━┫
┃10000～35000┃O．02┃40～140┃5．0┃
┣━━━━━━━━━╋━━━━━━━━╋━━━━━━━━╋━━━━━━━┫
┃4000～14000┃O．05┃20～70┃10┃
┣━━━━━━━━━╋━━━━━━━━╋━━━━━━━━╋━━━━━━━┫
┃2000～7000┃0．1┃10～35┃20┃
┣━━━━━━━━━╋━━━━━━━━╋━━━━━━━━╋━━━━━━━┫
┃1000～3500┃0．2┃4～14┃50┃
┣━━━━━━━━━╋━━━━━━━━╋━━━━━━━━╋━━━━━━━┫
┃400～1400┃0．5┃O～7┃100┃
┣━━━━━━━━━╋━━━━━━━━╋━━━━━━━━╋━━━━━━━┫
┃200～700┃1．0┃┃┃
┗━━━━━━━━━┻━━━━━━━━┻━━━━━━━━┻━━━━━━━┛

用稀释与接种法测量BOD5应怎样计算结果?

对不经稀释直接培养的水样，用下式计算BOD5。

BOD5（mg／L）=c1-c2

式中，c1为水样在培养前溶解氧的浓度，mg／L；c2为水样经5d培养后，剩余溶解氧浓度，mg／L。
对稀释后培养的水样，BOD5的计算如下。

BOD5（mg/L）=（（c1-c2）-（B1-B2）f1）/f2
　

式中，B1为稀释水（或接种稀释水）在培养前的溶解氧的浓度，mg／L；B2为稀释水（或接种稀释水）在培养后的溶解氧的浓度，mg／L；f1为稀释水（或接种稀释水）在培养液中所占比例；f2为水样在培养液中所占比例。

怎样用微生物传感器快速测定水中的BOD?
用微生物传感器快速测定水中BOD可参见《水质生化需氧量（BOD）的测定微生物传感器快速测定法》（HJ/T862002）。
测定水中BOD的微生物传感器是由氧电极和微生物菌膜构成的，其原理是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时，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。当样品中可生化降解的有机物向菌膜扩散速度（质量）达到恒定时，扩散到氧电极表面上氧的质量也达到恒定，因此产生一个恒定电流。由于恒定电流的差值与氧的减少量存在定量关系，据此可计算出样品中的生化需氧量。
此方法适用于地表水、生活污水和不含对微生物有明显毒害作用的工业废水中BOD的测定，对微生物膜内菌种有毒害作用的高浓度杀菌剂、农药类污水不适用。
　

生化需氧量在工程实践中有哪些实际应用?

生化需氧量是一项极为重要的水质指标，在环境工程实践中有着广泛的应用具体如下。
（1）生化需氧量能表示生活污水和工业废水中有机物质的多少以及确定为达到无机化而需要的溶解氧量。
（2）由于生化需氧量的测定与自然条件下有机物质的氧化分解过程相似，因此在水体污染控制中，它是确定水体净化能力和限定有机物质排放量的重要指标。
（3）在水污染治理工程中，常用生化需氧量与化学需氧量的比值来判定废水是否可采用生物化学处理的方法，即确定废水的可生化性。一般认为BOD5／COD比值越大，可生化性越强。废水可生化性的参考数据见下表。不可分解的有机物质数量很多，需寻求其他的处理途径。
　

BOD5／COD与废水生物降解性能的关系
┏━━━━━━━┳━━━━━━┳━━━━━━━━┳━━━━━━━━┳━━━━━┓
┃BOD5／COD┃<0．20┃0．20～0．80┃0．80～0．45┃0．45┃
┣━━━━━━━╋━━━━━━╋━━━━━━━━╋━━━━━━━━╋━━━━━┫
┃生物降解性能┃不宜┃较难┃可┃易┃
┗━━━━━━━┻━━━━━━┻━━━━━━━━┻━━━━━━━━┻━━━━━┛
　

（4）当确定某种废水采用生化处理方法时，生化需氧量的数据是生化处理构筑物（特别是曝气池和生物滤池）的重要设计参数之一，用以计算处理构筑物的数目和尺寸。
（5）在生化处理构筑物的运转管理和科学研究中，生化需氧量也是衡量处理效率的重要指标。
（6）生化需氧量数据还用来作为环境保护和市政设施管理部门对工业废水排人城市下水道系统和天然水体的收费稽查标准。

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2004-11-23 09:23:08

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