BOD5 测定仪在污水厂进水样品BOD5 分析中的应用研究

王 贤，李 慧，管 蕾，倪晓晓

（1.青岛市排水运营服务中心，山东 青岛 266000；2.青岛市城市排水监测站，山东 青岛 266000）

1 BOD5 测定的作用及方法

BOD5是反应水体中有机物和其他需氧污染物浓度的综合指标，是衡量水体污染的重要指标。水体中的劣质废水造成水体污染，是因为废水中含有大量的有机物，有机物的氧化分解消耗了水体中大量的溶解氧，使水体中的氧平衡受到破坏，导致水体中一些好氧水生生物因缺氧而死亡，水体受到破坏[1]。BOD5指标具有精密的模拟特性，能准确反映水体中有机物总量，模拟水体的自净能力。一个是衡量废水的可生化程度的指标，如果BOD5/COD 大于0.3，说明废水可以进行生化处理；如果低于0.3，则很难进行生化处理。比值在0.5～0.6 时，生化处理容易。二是废水处理厂的出水量与BOD5的比值，表明废水处理厂的总处理能力和对水环境的影响程度。三是反映废水中有机物的浓度。工厂出水的有机物浓度与进水出水的有机物浓度相似。城市污水处理厂废水的BOD5通常在150～1 000 mg/L 之间。四是用来表示污水处理厂的处理效率。BOD5去除率是一个重要指标，BOD5的测定很重要，是污水处理厂最重要的测量要素之一。BOD5值表示废水流中的有机物被氧化剂氧化所需的氧气量，其值接近于总有机物的需氧量。城市污水厂的总COD﹥BOD5，如果废水中的有机物种类变化较少，那么COD 和BOD5就会有一定的比例，所以可以用BOD5值来预测COD 值。根据各地方污水处理厂的运行数据，COD 和BOD5值通常基本相同或略高。例如，上海废水中的平均ρ（SS）比BOD5高约50 mg/L。如果BOD5和SS 在进入的污水中成倍增加，则可能是高浓度的有机污水或大量的粪便进入工厂，这不仅增加了处理厂的处理负荷，还降低了处理效率，甚至堵塞了管道。

五日生化需氧量，即BOD5，是在适当的温度下，通常以20 ℃为标准温度进行测定。在20 ℃的BOD测定条件下（氧气充足，无搅拌），总有机物为20 d，所以基本上可以完成第一阶段的氧化分解过程（99%的完成过程）。这意味着第一阶段SD 的测定需要20 d，这在实践中是很难做到的。所以，为了保证标准时间，通常把5 d 作为测定BOD 的标准时间，因此被称为五日生化需氧量，所以表示为BOD5[2]。因此对于污水处理厂来说五日生化需氧量BOD5是一项重要的污水厂进出水水质监测参数。BOD5值越高，说明水中的有机污染物越多，污染越严重。

目前测定BOD5的方法分为4 种。第1 种是标准稀释法：将稀释后的水样在20 ℃恒温下培养5 d，测定培养前和培养后水中溶解氧量，差值即为BOD5。该方法是目前实验室应用最为广泛的国标方法。缺点是实验步骤比较复杂。第2 种是微生物电极法：是以一定的流量使水样及空气进入流通测量池中与微生物传感器接触，水样中溶解性可生化降解的有机物受菌膜中微生物的作用，使扩散到氧电极表面上氧的质量减少，当水样中可生化降解的有机物向菌膜的扩散速度达到恒定时，扩散到氧电极表面上的氧的质量也达到恒定并产生一恒定电流，由于该电流与水样中可生化降解的有机物的差值与氧的减少量存在定量关系，据此可换算出水样的生化需氧量。通常采用与BOD5标准样品比对换算出水样的BOD5值。第3 种是活性污泥曝气降解法：利用活性污泥强制曝气降解样品2 h，温度控制在30～35 ℃，经重铬酸钾消解生物降解前后的样品，测定生物降解前后的化学需氧量，其差值即为BOD5。根据与标准方法的对比实验结果，可换算为BOD5值。第4 种是测压法：在密闭的培养瓶中，水样中溶解氧被微生物消耗，微生物因呼吸作用产生与耗氧量相当的CO2，当CO2被吸收剂吸收后使密闭系统的压力降低，根据压力计测得的压降可求出水样的BOD5值[3]。

本文主要针对第四种方法BOD5仪在污水BOD5分析中的应用展开讨论。

本文主要针对WTW BOD5仪在污水厂进水样品BOD5分析中的应用展开讨论。

2 实验部分

2.1 实验原理

当待测样品中的微生物分解有机物进行生物化学反应时，将消耗样品溶液中的溶解氧并释放CO2，而释放的CO2被密封盖中的氢氧化钠吸收，密闭压力系统呈现负压状态。压力传感器持续监测样品瓶中气体压力的变化，读取压力传感器五日后显示的数值可换算为BOD5的数值。

2.2 主要仪器

WTW BOD 测定仪、恒温培养箱（20 ℃±1 ℃）、溶解氧瓶、酸式滴定管、量筒。

2.3 化学试剂

硝化抑制剂；氢氧化钠药片。

BOD5标准溶液：将葡萄糖和谷氨酸在103 ℃的恒温下干燥1 h，然后称量150 mg 并溶于去离子水，转移到1 000 mL 容量瓶中并稀释至标线，使用前准备好。

营养盐溶液

氯化钙溶液：27.5 g 无水氯化钙溶于水，稀释至1 000 mL；

硫酸镁溶液：22.5 g 硫酸镁（MgSO4·7H2O）溶于水，稀释至1 000 mL；

氯化铁溶液：0.25 g 六水合氯化亚铁（FeCL3·6H2O）溶于水，稀释至1 000 mL。

磷酸盐缓冲溶液：将8.5 g 磷酸二氢钾（KH2PO4），21.75 g 磷酸二氢钾（KH2PO4），33.4 g 七水磷酸二氢钠（NaH2PO4·7H2O）和1.7 g 氯化铵（NH4Cl）溶于水，稀释至1 000 mL。

2.4 实验流程

2.4.1 样品预处理

待测样品储存在4 ℃冰箱冷藏保存，测定前稳定至室温。

2.4.2 取样体积的确定

实验前测定样品的化学需氧量，根据化学需氧量值预测样品的BOD5值，然后根据表1 WTW BOD5测定仪测定范围与样品体积，选择出所需待测样品的体积。

表1 WTW BOD 测定仪测定范围与样品体积

2.4.3 实验步骤

1）取合适体积的污水样品或标准溶液于棕色瓶中，每个棕色样品瓶放入一粒搅拌子、滴入两滴硝化抑制剂，将密封杯内加入2 粒NaOH 片，并将密封杯插入样品瓶口。

2）拧紧瓶盖，同时按“S”和“M”键将LED 显示屏示数归零。将WTW BOD 仪放到连接托盘上，搅拌子开始连续搅拌，保证微生物充分反应条件。按M键开始计数。

3）将WTW BOD 仪放入20 ℃±1 ℃恒温培养箱中培养五天。

4）WTW BOD 仪每天记录压力传感器的数值，按键可分别读取第1 天、第2 天、第3 天、第4 天及第5天压力传感器读数。按键可快速读取5 d 后压力传感器读数。压力传感器读数乘以稀释倍数可计算出BOD5值。

2.4.4 稀释接种法操作步骤

将样品稀释到与接种的稀释水相应的浓度，并在20 ℃±1 ℃下培养5 d。然后用碘测定法测定培养前后水样的溶解氧含量，用两个值的差值乘以稀释系数直接计算BOD5值。

3 实验结果与讨论

3.1 BOD5 仪测定准确度实验

采用标准溶液（210 mg/L）对BOD 仪的准确度进行验证，分别用稀释水和去离子水配制210 mg/L 标准溶液，按照表1 中给出的样品体积进行实验。实验结果见表2。

表2 BOD5 仪测定标准样品准确度实验数据

实验结果表明：BOD5仪测定稀释水配置的葡萄糖-谷氨酸标准溶液（210 mg/L）结果分别为220、220、210 mg/L，测定结果与由稀释水配成的标准值的相对误差在0%～4.8%之间，准确度较高，完全能够满足稀释接种法中给出标准溶液真值的要求。但BOD5仪测定去离子水配制的葡萄糖-谷氨酸标准溶液（210 mg/L）结果分别为110、50、70 mg/L，结果准确度较差，说明在无营养盐的环境下，微生物的生化反应并不充分,测定标准溶液数据结果不理想。

3.2 BOD5 仪和稀释接种法测定4 座污水厂进水样品对比实验

本实验分别测定了4 座污水处理厂的4 个进水样品，采取双平行样品测定，同时应用BOD5仪法和稀释接种法方法（GB11896—89）比对，实验结果见表3。

表3 BOD5 仪法与稀释接种法测定4 家污水厂进水样品实验数据对比

通过比对BOD5仪法和稀释接种法，测定的相对偏差在10%以内，由于污水样品的复杂性和不确定性较高，运用仪器法与标准方法相比较，结果的准确度相对较高。因此，可以应用BOD5仪法在样品繁多的情况下，节省实验时间、减少人工成本。