生化需氧量在污水检测中的应用研究

【摘要】近年来,城市水污染越来越严重,为适应城市可持续发展的需求，对城市污水检测、处理水平提出更高的要求。目前，运用生化需氧量检测污水表现出明显的优势,本文将对此展开初步探讨，仅供参考。

【关键词】生化需氧量；污水检测；应用研究

1 生化需氧量的概念及意义

地面水中的污染物，在以微生物为媒介的氧化过程中要消耗水中的溶解氧，其所消耗的溶解氧量称作生化需氧量（或生物耗氧量，即BOD）。生化需氧量又称生化耗氧量，英文（biochemicaloxygendemand）缩写BOD，是表示水中有机物等需氧污染物质含量的一个综合指标，它说明水中有机物出于微生物的生化作用进行氧化分解，使之无机化或气体化时所消耗水中溶解氧的总数量。其值越高，说明水中有机污染物质越多，污染也就越严重。加以悬浮或溶解状态存在于生活污水和制糖、食品、造纸、纤维等工业废水中的碳氢化合物、蛋白质、油脂、木质素等均为有机污染物，可经好气菌的生物化学作用而分解，由于在分解过程中消耗氧气，故亦称需氧污染物质。若这类污染物质排入水体过多，将造成水中溶解氧缺乏，同时，有机物又通过水中厌氧菌的分解引起腐败现象，产生甲烷、硫化氢、硫醇和氨等恶臭气体，使水体变质发臭。污水中各种有机物得到完会氧化分解的时间，总共约需一百天，为了缩短检测时间，一般生化需氧量以被检验的水样在20℃下，五天内的耗氧量为代表，称其为五日生化需氧量，简称BOD5，对生活污水来说，它约等于完全氧化分解耗氧量的70%。

2 生化需氧量的测定方法及应用范围

生化需氧量测定方法是利用微生物电极法原理测定水中生化需氧量的微生物传感器是由氧电极和微生物菌膜构成，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，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，而消耗一定量的氧，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，此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，据此可换算出样品中生化需氧量。测定水和污水中生化需氧量的微生物传感器快速测定法。该标准规定的生物化学需氧量是指水和污水中溶解性可生化降解的有机物在微生物作用下所消耗溶解氧的量。在科技发展的今天被广泛应用于衡量废水的污染强度和废水处理构筑物的负荷与效率，也用于研究水体的氧平衡。

3 在污水检测中生化需氧量的测定

3.1 用稀释与接种法测定BOD5

稀释与接种法测定BOD5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，对微生物活性有抑制，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。

3.2 稀释水需要符合的具体要求

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。

3.3 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。通常每种水样最好配制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。最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。

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。

3.4 用微生物传感器快速测定水中的BOD

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。

4 结束语：

总之，运用生化需氧量检测污水表现出明显的优势，但在水污染日趋严重的形势下，应加大对城市污水检测、处理技术的研究，以减轻环境破坏的压力，为充分体现出现代城市的文明景象。

参考文献：

[1]许春向;生物敏传感器及其应用[J];传感器技术;1987年Z1期

[2]盛炳乾;生物传感器及其应用[J];食品与生物技术学报;1987年02期

[3]李子明，王分，张立成，史秀亭;生化需氧量（BOD）测定的新发展[J];天津轻工业学院学报;1995年02期