準(zhǔn)確快速檢測(cè)水中BOD方法的探討

楊海燕 陳清玉 趙 林

(中國(guó)石油新疆獨(dú)山子石化分公司，新疆獨(dú)山子 833600)

準(zhǔn)確快速檢測(cè)水中BOD方法的探討

楊海燕 陳清玉 趙 林

(中國(guó)石油新疆獨(dú)山子石化分公司，新疆獨(dú)山子 833600)

針對(duì)經(jīng)典的BOD250稀釋接種法分析周期長(zhǎng)，勞動(dòng)強(qiáng)度大等問(wèn)題，從基礎(chǔ)理論和實(shí)驗(yàn)研究出發(fā)，綜合分析了一些試驗(yàn)條件對(duì)測(cè)定結(jié)果影響，所研究的BODTrak法利用生化培養(yǎng)箱和微機(jī)處理系統(tǒng)，將培養(yǎng)溫度定為37℃，時(shí)間定為34 h(1.4天)，在密閉的培養(yǎng)瓶中，根據(jù)壓差的變化和電化學(xué)分析數(shù)據(jù)可測(cè)出水樣的BOD317.4值，此BOD317.4值與BOD250值非常接近，并且通過(guò)實(shí)踐檢驗(yàn)此方法可行，且簡(jiǎn)便快速。

生化需氧量 接種液 壓差 電化學(xué)分析 培養(yǎng)溫度 培養(yǎng)時(shí)間

生化需氧量［1］(Biochemical Oxygen Damen，簡(jiǎn)稱(chēng)BOD)是指在特定條件下，通過(guò)水中需氧微生物的繁殖和呼吸作用，分解水中有機(jī)物質(zhì)時(shí)所消耗或所需要溶解的氧量，可以間接衡量有機(jī)物對(duì)水質(zhì)污染的程度。其值越高，說(shuō)明水中有機(jī)污染物質(zhì)越多，污染就越嚴(yán)重。它的測(cè)定是模擬天然水體的生物降解和好氧生化處理過(guò)程，是評(píng)價(jià)廢水可生化處理的主要手段，也是水質(zhì)評(píng)價(jià)的必測(cè)項(xiàng)目。通常以樣品在20℃培養(yǎng)5天所消耗溶解氧的量表示，記為“BO”。BO的經(jīng)典測(cè)定方法是稀釋接種法，該方法被美國(guó)公共衛(wèi)生協(xié)會(huì)標(biāo)準(zhǔn)委員會(huì)采用，成為國(guó)際上約定俗成的分析方法。國(guó)內(nèi)頒布的水質(zhì)分析方法GB7488-97也采用這種方法，但該法分析周期長(zhǎng)，(5天出一次結(jié)果)，勞動(dòng)強(qiáng)度大，對(duì)分析者素質(zhì)要求較高，稍有疏忽即前功盡棄，在開(kāi)停工過(guò)程或生產(chǎn)波動(dòng)較大時(shí)，很難滿(mǎn)足生產(chǎn)需要。

BODTrak法是一種方便且可直接測(cè)定BOD的方法。因?yàn)锽ODTrak測(cè)量?jī)x采用物理方法測(cè)定樣品消耗的氧，所以不必使用復(fù)雜的化學(xué)分析法。BODTrak法優(yōu)于稀釋法有以下幾個(gè)方面:樣品準(zhǔn)備時(shí)間短;測(cè)定時(shí)間短(無(wú)需滴定和稀釋);實(shí)驗(yàn)結(jié)果直接讀數(shù)并可隨時(shí)監(jiān)測(cè)。

BODTrak法測(cè)定原理:利用生化培養(yǎng)箱和微機(jī)處理系統(tǒng)，將培養(yǎng)溫度設(shè)為37℃，時(shí)間定為34 h(1.4天)，在密閉的培養(yǎng)瓶中，水樣中的溶解氧被微生物消耗，微生物因呼吸作用產(chǎn)生與耗氧量相當(dāng)?shù)腃O2，當(dāng)CO2被吸收劑吸收后使密閉系統(tǒng)壓力降低，根據(jù)壓差的變化和電化學(xué)分析數(shù)據(jù)可測(cè)出水樣的BO值，此 BO值與BO值非常接近，可達(dá)到快速測(cè)定的目的。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 實(shí)驗(yàn)儀器與試劑材料［2－4］

實(shí)驗(yàn)儀器為BodTrak型BOD測(cè)定儀、SPX－250BZ型微電腦生化培養(yǎng)箱和酸度計(jì)。

試驗(yàn)方法中所用的試劑和水，在沒(méi)有注明其他要求時(shí)，均指分析純?cè)噭囼?yàn)用水均為蒸餾水或同等純度的水;BOD標(biāo)準(zhǔn)樣品，BOD值為(198±12)mg/L;BOD營(yíng)養(yǎng)緩沖液粉末包;二氧化碳吸收劑，氫氧化鋰粉末包;活塞潤(rùn)滑劑，每管75 g;鹽酸溶液，0.5 mol/L;氫氧化鈉溶液，20 g/L;如實(shí)驗(yàn)室本身不含有足夠的合適性微生物，應(yīng)在1 L水中加入100 g花園土壤，混合并靜止10 min，取10 mL上清液用水稀釋至1L或采用污水處理廠出水，以獲得接種水;將1包BOD營(yíng)養(yǎng)緩沖液粉末包加入到水中并稀釋至1 L，在20℃恒溫下曝氣1 h以上，使其不受污染以此獲得稀釋水;500 mL棕色帶橡膠密封蓋的樣品瓶;3.8 cm磁力攪拌子;1 L量筒;小漏斗。

1.2 試驗(yàn)方法［5］

加熱或冷卻樣品至實(shí)驗(yàn)溫度(一般為37℃)，準(zhǔn)確量取一定體積的樣品加入樣品瓶中，在每個(gè)樣品瓶中加入一個(gè)磁力攪拌子、一包營(yíng)養(yǎng)緩沖液粉末。在每個(gè)樣品瓶的密封口和密封蓋的上部都涂上活塞潤(rùn)滑劑，用小漏斗向每一個(gè)密封蓋內(nèi)加入一包氫氧化鋰粉末(應(yīng)該避免氫氧化鋰顆粒進(jìn)入樣品，如果發(fā)生氫氧化鋰顆粒進(jìn)入樣品的情況，應(yīng)倒掉樣品并重新準(zhǔn)備新樣品)，將樣品瓶放置在測(cè)量?jī)x的底盤(pán)，并將樣品瓶與對(duì)應(yīng)的管道相連(每一根管都標(biāo)記上通道序號(hào)，通道序號(hào)設(shè)置顯示在控制面板上)，擰緊管帽。將儀器放入恒溫培養(yǎng)箱中，溫度控制在(37±1)℃。開(kāi)啟儀器，確認(rèn)所有的攪拌子都在旋轉(zhuǎn)后，按下每個(gè)樣品瓶的通道序號(hào)，設(shè)置好實(shí)驗(yàn)時(shí)間(一般為34 h)和BOD的測(cè)定范圍選項(xiàng)，開(kāi)始進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)過(guò)程中或結(jié)束后，通過(guò)點(diǎn)擊每個(gè)樣品瓶相應(yīng)的通道鍵，即可從儀器的顯示屏查看BOD的測(cè)量結(jié)果。

2 結(jié)果與討論［6］

2.1 樣品的采集、保存和樣品體積的選擇

采集樣品用干凈的塑料或玻璃瓶，采樣時(shí)用采集的水樣清洗采樣瓶，然后，采用具有代表性的水樣500～1000 mL，蓋嚴(yán)瓶蓋。

采集的水樣應(yīng)盡快分析測(cè)定，如需放置，應(yīng)儲(chǔ)存在4℃冷藏箱中，但時(shí)間最長(zhǎng)不得超過(guò)3天。

根據(jù)實(shí)驗(yàn)設(shè)定的BOD測(cè)定范圍選項(xiàng)，選擇合適的樣品體積，詳見(jiàn)表1。

表1 樣品體積的選擇

2.2 選定恒溫培養(yǎng)溫度縮短檢測(cè)時(shí)間

工業(yè)廢水BOD的測(cè)定是一種經(jīng)驗(yàn)的生物試驗(yàn)方法。根據(jù)微生物學(xué)理論，溫度升高，微生物活動(dòng)增強(qiáng)，反應(yīng)分子活化能提高，可加快反應(yīng)速度，提高微生物含量，而增加微生物含量可更強(qiáng)烈地推動(dòng)微生物耗氧速度的提高，經(jīng)過(guò)試驗(yàn)驗(yàn)證，將培養(yǎng)溫度設(shè)為37℃、時(shí)間定為34 h(BOD371.4)和培養(yǎng)溫度為20℃、時(shí)間為5天(BOD205)的BOD的測(cè)定結(jié)果有很好的相關(guān)性和線性關(guān)系，可以達(dá)到高溫快速測(cè)定BOD的目的。驗(yàn)證試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表2。

表2 乙烯工業(yè)水裝置水樣的BOD

2.3 pH值的影響

因?yàn)榻到庥袡C(jī)物的微生物只能在pH值為6～8存活，因此當(dāng)實(shí)驗(yàn)水樣的pH值超出6～8時(shí)，BOD的實(shí)驗(yàn)結(jié)果將偏低。操作者可將pH值調(diào)整到中性，可用鹽酸或氫氧化鈉分別中和含堿或酸的水樣至中性。

2.4 確定接種液和樣品BOD的實(shí)際值

某些類(lèi)型的BOD樣品中不含有足量的細(xì)菌來(lái)氧化存在于樣品中的有機(jī)物。許多工業(yè)排放的廢水即為這種情況。一些生活污水處理廠排放出水因被氯化消毒，本身是無(wú)菌的，不能直接進(jìn)行BOD實(shí)驗(yàn)。為檢測(cè)這些廢水，必須在樣品瓶中添加含有豐富細(xì)菌的水進(jìn)行接種。為檢測(cè)樣品中的BOD值，必須知道接種液中的BOD值，按照BOD設(shè)定程序?qū)臃N液和樣品分別進(jìn)行BOD測(cè)定。

在檢測(cè)出接種液和樣品的BOD值后，運(yùn)用下面的公式確定樣品BOD的實(shí)際值。

2.5 準(zhǔn)確性檢驗(yàn)

為檢驗(yàn)測(cè)試結(jié)果的準(zhǔn)確性和BodTrak測(cè)定儀運(yùn)行的正確性，對(duì)標(biāo)準(zhǔn)的BOD試劑進(jìn)行測(cè)量。

表3 進(jìn)水泵房吸水池污水樣BOD

由表3可知，在兩種試驗(yàn)條件下，該儀器測(cè)試結(jié)果均在誤差允許范圍，符合檢測(cè)要求。

2.6 做好清潔工作，確保實(shí)驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確性

倒空樣品瓶，用熱水清洗幾次，使用刷子和熱肥皂水清洗攪拌子、密封蓋、樣品瓶，因殘留物將產(chǎn)生一定的BOD值，因此必須用自來(lái)水反復(fù)沖洗以清洗掉所有的洗滌劑，最后用蒸餾水充分清洗并干燥，以保證實(shí)驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確性。

3 結(jié)論

驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)結(jié)果和準(zhǔn)確性檢驗(yàn)結(jié)果表明，兩種方法測(cè)出的BOD值非常接近，說(shuō)明在不影響測(cè)定結(jié)果準(zhǔn)確性的前提下，提高溫度可以達(dá)到加快生化反應(yīng)速率和大大縮短實(shí)驗(yàn)時(shí)間的目的。BODTrak法是一種方便且可直接測(cè)定 BOD的方法，因?yàn)锽ODTrak測(cè)量?jī)x采用物理方法測(cè)定實(shí)驗(yàn)樣品消耗的氧，所以不必使用復(fù)雜的化學(xué)分析法，省時(shí)省力，從而在確保檢測(cè)結(jié)果準(zhǔn)確性的基礎(chǔ)上，達(dá)到快速測(cè)定BOD值的目的。

［1］中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社第二編輯室.中國(guó)環(huán)境保護(hù)標(biāo)準(zhǔn)匯編［M］.北京:中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社，2001:6，119.

［2］GB/T 601－2002《化學(xué)分析標(biāo)準(zhǔn)滴定溶液的制備》［S］.

［3］GB/T 603－2002《化學(xué)試劑試驗(yàn)方法中所用制劑及制品的制備》［S］.

［4］GB/T 6682－2008《分析實(shí)驗(yàn)室用水規(guī)格和試驗(yàn)方法》.

［5］國(guó)家環(huán)保局和廢水監(jiān)測(cè)分析方法編委會(huì).水和廢水監(jiān)測(cè)分析方法［M］.北京:中國(guó)環(huán)境科學(xué)出版社，1997:408.

［6］金熙.工業(yè)水處理技術(shù)及常用數(shù)據(jù)［M］.北京:化學(xué)工業(yè)出版社 ，2001:345.

Study on Methods for Accurate Rapid Testing of BOD in Water

Yang Haiyan，Chen Qingyu，Zhao Lin
PetroChina Dushanzi Petrochemical Company(Dushanzi，Xinjiang 833600)

To find a solution to the required long time and intensive work activity of classic BOD250dilution and seeding method，the new BODTrak method，i.e.bio － incubator and computer system was studied on the theoretical and laboratory test basis as well as the analysis of impact of testing conditions on the measurement results.In BODTrak method，the water is kept in the incubator bottle at 37 ℃ temperature for 34 hours(1.4 days).The BOD317.4value is measured with electro － chemical technique based upon differential pressure variations.The BOD317.4value is very close to BOD250value.This method is verified by application and proves to be easy and rapid in operation.

BOD，seeding solution，differential pressure，electro－chemical test，incubation temperature，incubation time

X991.2

A

1007－015X(2011)04－0009－03

2011－01－ 08;

2011－07－15。

楊海燕(1968－)，女，高級(jí)工程師，1993年畢業(yè)于新疆師范大學(xué)化學(xué)系，現(xiàn)在該公司研究院從事防腐及水處理研究工作。E-mail:yjy_yhy@petrochina.com.cn