稀釋與接種法測定生活污水BOD5的影響因素探析

陳 燕

(福州市城區水系聯排聯調中心，福建 福州 350007)

生活污水和工業廢水中含有大量的有機污染物，有機物在水體分解時消耗大量的溶解氧，破壞水體中氧的平衡，使水質惡化，因缺氧造成魚類及其他水生生物的死亡[1]。水中有機污染物被好氧微生物分解時所需的氧量稱為生化需氧量，間接反映了水中可降解的有機物量。生化需氧量越高，表示水中耗氧有機污染物越多。目前以5天作為測定生化需氧量的標準時間，測得的生化需氧量簡稱五日生化需氧量(用BOD5表示)[2]。五日生化需氧量在污水處理廠的進水濃度評定、水域的有機物污染和水環境的功能評價等方面具有非常重要的意義。因此,準確進行五日生化需氧量的測定尤其重要。本文就測定生活污水中五日生化需氧量的影響因素進行分析探討。

1 實驗部分

1.1 主要儀器設備

溶解氧測定儀，維賽Model 5000；生化培養箱，上海博迅 BSP-150；去離子水機；溶解氧瓶和曝氣裝置。

1.2 主要實驗試劑

生化需氧量標樣、谷氨酸-葡萄糖標準溶液、磷酸鹽緩沖液、丙烯基硫脲抑制劑。

1.3 稀釋水準備

在 20 L 的玻璃瓶中加入足量稀釋水，控制水溫在(20±1)℃，曝氣 2 h，加入鹽溶液和接種液，期間避免有機物、金屬、氧化物或還原物的影響，在 20 ℃ 的環境條件下進行檢測。溶解氧的測定結果因季節原因的不同所導致的溫度的不同，初始檢測結果分布在 8.1～9.3 mg/L 范圍內。在曝氣時，應注意充分曝氣，尤其在稀釋水盛裝量較大時，否則，在虹吸管與曝氣裝置位置一致的前提下，容易導致溶解氧值初始值隨著檢測樣品的增加逐漸降低的現象。

1.4 接種液的加入

因接種液來源的不同，會導致空白的檢測結果發生變化。本實驗室選擇污水處理廠進水口的樣品作為接種液進行實驗。本實驗中的接種液均為福州城區某污水處理廠進水，添加量為 1 mL/L。空白值的檢測結果集中在 0.3～0.8 mg/L 之間。

2 過程與討論

2.1 稀釋倍數的影響

首先進行COD的檢測，并由COD的檢測結果進行BOD5的預判。根據HJ 505-2009所建議的稀釋倍數對檢測樣品進行稀釋后測定。每份樣品的稀釋倍數及對應COD、BOD5的檢測結果詳見表1。丁小嬌等[3]研究發現，在稀釋倍數為1000及以下時，用直接稀釋法；稀釋倍數在1000以上的時，可選用間接稀釋法。因本實驗對象均為生活污水，生化需氧量的結果不會達到1000倍的稀釋值，因此所有水樣均采用直接稀釋法。經實驗檢測,樣品1的稀釋倍數由20倍變更為25倍時，檢測結果由 74.1 mg/L 變化至 76.2 mg/L，該數值變化不大。當稀釋倍數由25倍變更至50倍時，檢測結果上升至 97.5 mg/L。樣品2～7的檢測結果顯示，隨著稀釋倍數的增大，樣品的BOD5檢測結果均呈不同程度的上升趨勢。由實驗可知，因每份樣品的成分差別較大，無法用統一的稀釋倍數和典型的比值系數進行稀釋倍數的確定。因此，在進行五日生化需氧量的實驗時，一方面應注意經驗數據的積累，另一方面應多選擇幾個稀釋倍數進行實驗，以得到準確客觀的檢測結果。

表1 不同稀釋倍數對檢測結果的影響

2.2 硝化抑制劑對檢測結果的影響

對6份污水處理廠的進水口水樣進行檢測，編號分別為樣品1～6，檢測數據詳見表2。由檢測結果可知，添加抑制劑后的BOD5檢測結果相對比較穩定，樣品1的BOD5與COD比值(以下簡稱B/C)穩定在30%，樣品2 的B/C在38%，樣品3的B/C在27%，樣品4的B/C在25%，樣品5的B/C在20%，樣品6的B/C在33%。對于不添加抑制劑的樣品，B/C集中在40%～80%。從樣品B/C比的合理性進行分析，不加抑制劑的檢測結果優于添加抑制劑的檢測結果，但添加抑制劑的檢測結果的穩定性優于不添加抑制劑的結果。鑒于此，進行污水處理廠進水不同采樣點對檢測結果影響的實驗。

表2 添加抑制劑對檢測結果的影響

2.3 不同采樣點位對檢測結果的影響

大部分污水處理廠的采樣點位設置在細格柵后沉砂池前，一方面可以降低污水中大顆粒雜質或漂浮物對自動采樣器的采樣管堵塞的幾率，另一方面便于進行自動采樣。但在污水處理工藝中，污泥上清液會回流至提升泵房，這對進水污染物質量濃度產生一定的影響。鑒于此，分別在提升泵房前和提升泵房后設置自動采樣器的采樣點，進行實驗，檢測結果詳見表3。其中，采樣點位設置在泵房前所采集到的樣品為泵前樣品，采樣點位設置在泵房后的樣品為泵后樣品。

表3 不同采樣點位對檢測結果的影響

由檢測結果可知，泵前樣品的進水COD明顯低于泵后樣品，泵前樣品的B/C比值無論是否添加抑制劑檢測結果的穩定性都明顯優于泵后樣品，且加抑制劑后的BOD5檢測結果泵前泵后并無明顯差異。這是因為污水處理廠在污泥脫水過程中產生的上清液會回流至提升泵房，上清液的COD高于日常生活污水的進廠COD，并含有大量的硝化細菌。因此，所檢測到的BOD5為經過硝化劑對硝化細菌進行抑制后的檢測結果，但此時的COD結果并未去除污泥上清液對進水濃度的影響，所以會出現B/C異常偏低的現象。

2.4 硝化抑制劑添加量對檢測結果的影響

選擇實驗室同一樣品，進行不同硝化抑制劑的添加量對于檢測結果影響測試。由表4可知，當抑制劑添加量從 0.5 mL 變更為 1 mL 時，BOD5結果下降較大，當抑制劑添加量從 1 mL 增加至 2 mL 時，檢測結果下降趨于平緩，在抑制劑添加量由 2 mL 到 5 mL 時，BOD5檢測結果顯示已經較為穩定，沒有明顯變化。因此，對于添加抑制劑的樣品，2 mL 的抑制劑添加量足夠讓樣品達到較為穩定的檢測狀態。

表4 添加抑制劑不同量對檢測結果的影響

2.5 樣品冷凍保存對檢測結果的影響

分別選取不同質量濃度的污染物樣品進行冷凍保存實驗，三周后進行回溫均質。檢測結果如表5所示。檢測結果表明，當樣品進行冷凍保存后，添加消化抑制劑的樣品檢測結果冷凍前后無明顯差異；未添加抑制劑的樣品檢測結果呈急劇降低趨勢，降至與添加抑制劑結果相同，推測這是因為硝化細菌在冷凍條件下死亡導致對水質硝化作用的影響減弱，從而導致檢測結果急劇降低。

表5 冷凍保存條件對檢測結果的影響

3 結論

谷氨酸-葡萄糖質控樣的添加和不添加抑制劑的檢測結果證明，2 mL 的丙烯基硫脲抑制劑的添加量對不含有硝化細菌的樣品檢測結果無影響。

1)所有生活污水的BOD5的檢測過程均應添加丙烯基硫脲抑制劑，用以抑制可能存在的硝化細菌對檢測結果的影響。

2)因稀釋倍數對檢測結果影響明顯，因此在實驗的過程中，對于常規檢測樣品，應形成稀釋倍數的檢測經驗，并關注空白樣品和質控樣品的變化趨勢；對于非常規檢測樣品，無經驗值依據時，應先根據COD結果進行預判，并且做多個稀釋倍數。

3)發現B/C比檢測異常時應及時查找異常原因，必要時可更換采樣點位。

4)在冷凍條件下保存三周的樣品檢測結果無明顯變化，可以很好的應用于結果異常時的溯源。