1. 測量BOD實驗步驟
110.1.2測定方法的選擇
(1)直接培養法:此法適用於BOD5值不超過7mg/L的水樣。
(2)稀釋培養法:一般水樣BOD5在10mg/L以上採用此法。
(3)測定瞬時需氧量。對於含有硫化物、亞硫酸鹽、亞鐵等還原性無機物的水樣,有時需要測定瞬時需氧量(1DOD)。一般情況可省去此步驟。
110.1.3.5 BOD稀釋水純度的影響因素
所謂BOD,是水樣中的有機物在生物化學分解過程中所消耗氧的量。它是以水樣在一定溫度(20℃)下,在密閉容器中保存一定時間(一般為5日)後,溶解氧的減少量來表示。當耗氧量超過水樣中溶解氧時,需用配製的飽和「稀釋水」將水樣適當稀釋,再測定氧的消耗量。因此稀釋水的純度是影響測定結果的重要因素。根據實驗研究認為如下因素不可忽視。
(1)BOD稀釋水的空白值
在不控制實驗條件下,按常規方法測定81次稀釋水BODs值,將這些數據進行統行處理,其最小值為O.01mg/L,最大值為1.06mg/L,並以測定值為橫座標,檢出頻率%為縱座標,在半對數座標上作圖,僅有34.6%測定數據在0.2mg/L以下。
此實驗結果表明,配製BOD稀釋水時,沒有控制實驗條件,而受到實驗室內有機溶劑、空氣降塵和細菌的污染,致使:B005值增高。為此必須嚴格控制實驗條件,其BOD5值才能達到規定的O.2mg/L要求。
(2)BOD稀釋水的來源對BOD5值的影響
用加人KMnO4重蒸餾的重蒸餾水及普通蒸餾水,分別裝入培養瓶中,於20~25℃保存,逐日放人20±l℃培養箱中,按常規分析法測定BOD5,結果表明兩種稀釋水從第四天開始均能達到0.2mg/L以下,無明顯差異。國外報道採用蒸餾水、離子交換後蒸餾水和蒸鎦後離子交換水共三種水,於20℃條件下保存,逐日測定。B005值,當天測BOD5值結果順序如下:
蒸餾後離子交換水>離子交換後的蒸餾水>蒸餾水,僅採用蒸餾水配製的稀釋水BOD5值可達0.2mg/L以下。由此可見,BOD稀釋水的水源選擇甚為重要,離子交換水易受到樹脂床的污染,不宜採用,而一般蒸餾水作為BOD稀釋水源,其空白值可達到規定要求。
(3)溫度對BOD稀釋水的影響
將配製好的BOD稀釋水,分裝於BOD培養瓶,於15℃,20℃,22—25℃和30—34℃四種不同的溫度保存,按常規方法測BOD5,選擇最佳保存天數。15℃保存從第五天,20℃保存從第二天,20~25℃保存從第四天,30~34℃保存第五天,分別達0.2mg/L。
實驗證明,溫度無疑對BOD稀釋水的BOD5值有明顯影響。BOD稀釋水以20±1℃條件保存最佳。若實驗室受到條件限制,可根據不同的溫度確定保存時間。
實驗證明最簡便方法是將配製好的稀釋水在常溫下放置5—7天,BOD完全可以滿足規定要求。
(4)曝氣過程中對BOD5值的影響
採用新鮮蒸餾水配製BOD稀釋水,一份用活性炭過濾的空氣曝氣,另一份不過濾,在20℃條件下分別倒進BOD培養瓶中,置人20±1℃培養箱內保存,按常規法逐日測定BOD5值。
用活性炭過濾的稀釋水,當日BOD5為O.15mg/L,不用活性炭過濾的稀釋水當日BODs為0.25mg/L,結果表明,用活性炭吸附處理空氣中污染物質,明顯提高稀釋水質量。
(5)硝化作用對稀釋水BOD5值的影響
配製稀釋水時,以加入氯化銨作為細菌生長所需氮源。細菌利用硝化作用增加了耗氧量,致使:B005值有所增高。有人提議加入一定量的硝化抑制劑:如N(2一丙烯基)硫脲,2一氯一6(三氯乙烷)吡啶和烯丙基硫脲等,以抑制細菌對含氮化合物的硝化作用。曾採用含有氯化銨的BOD稀釋水D1,分裝於培養瓶中,其中二份作含氮化合物測定,其餘二份測定BOD5值,同時放人20℃條件保存,逐日分別測定BOD5、NH3-N、N02-N、N03-N的含量。 另將不含氯化銨的稀釋水D2,分裝於培養瓶中,每次二份,於20℃條件下保存。逐日測定加氯化銨與不加氯化銨的稀釋水BOD5值,從第二天開始直到第12天BOD5值均在0.2mg/L以下。兩組之間沒有明顯差異。與此同時,隨著培養天數的增加,氨氮含量也伴隨著減少。從第6天開始,N02-N被檢出,濃度為0.8μg/L,到2l天為O.2μg/L,檢出的濃度極微。N03-N從第9天開始被檢出,其含量為3.2μg/L,到第21天為3.16μg/L。為此可見硝化作用影響甚微,可以忽略不計。因此,在BOD稀釋水保存時,不必擔心硝化作用發生。
BOD稀釋水的純度是重要的影響因素。因此,國外主張稀釋水的BOB5值要求控制在0.2mg/L.以下,最佳為0.1mg/L。
110.1.3.6接種的目的是向樣品中加入生物群以提高水中有機物分解的能力,在生活污水或未加氯的排放水和地面水中存在這些微生物,則沒有必要接種也不應接種。當水樣中微生物很少時,這時稀釋水應進行接種,所用的標准接種物質是已在20℃條件下儲存了24~36h澄清的生活污水。
根據理論推算1mg的氨氮完全氧化時需要消耗4.57mg氧,其中生成亞硝酸鹽氮需消耗3.43mg氧,由亞硝酸鹽氮變成硝酸鹽氮消耗1.14mg氧。
日本工廠排水試驗法JLSK0102中規定每稀釋1升水樣需添加N-(丙烯基)硫脲0.2~O.5mg,或在1升稀釋水中添加2-氯-6-(三氯乙烷)吡啶10mg,用以抑制硝化過程。
110.1.5水樣採取後應立即進行分析。在采樣和分析樣品之間的儲存期,樣品有明顯的降解,可影響BOD值。若在15—20℃下放置數小時,可使BOD的含量減少二分之一。如置冰凍條件下保存3天時,其BOD值減少5%。日本《下水試驗方法》中規定水樣在密封冷藏條件下須在9h內測定。
美國《水和廢水標准檢驗法》第15版規定了如樣品採集後不能在2h以內開始分析,則應在4~C或低於4~C保存,並在6h內開始分析,當不能在6h以內分析時,則應將儲存時間和溫度與分析結果一起報告,不可超過24h分析。
110.1.6.1樣品的預處理
(I)含有懸浮物質的試樣,混勻後,取適當的體積分析。
(2)冬季採取水樣,冷卻保存時含氧量較高,藻類多的江、河、湖泊因光合作用也含有較多的氧,要注意夏季易使溶解氧出現過飽和,對於其它溶解性氣體多的水樣也要曝氣處理。
(3)中和:試樣呈酸性或鹼性要用NaOH溶液[c(NaOH)=1mol/L]或用H2S04溶液[c(H2S04)=0.5mol/L)中和至pH7左右。
(4)水樣中含有餘氯為0.1mg/L時,短時間放置有時也會消失。氯含量高時除了用硫代硫酸鈉外,還可以用以下方法去除。
預先在100mL水樣中加入0.1gNaN3和lg的Ⅺ振盪混勻後,再加入HCl使pH約為1。以澱粉溶液作為指示劑,用亞硫酸鈉溶液[c(Na2S03)=0.025mol/L]滴定游離的12至藍色消失為止。另外,取試樣根據預先的滴定值,加入相應量的亞硫酸鈉溶液,使殘留氯還原後,若有必要可用NaOH溶液(4Og/L)或鹽酸溶液(1+1)調節pn值至7左右。
(5)重金屬鹽有抑制微生物生長的作用而影響BOD值。
日本弘擁正報道了抑制BOD各種金屬離子濃度分別為(mg/L):
Hg2+-0.5,Cu2+-0.5,Pb2+-50,Ni2+-5,Zn2+-10~20,Cr3+-2.5~5.O,Cr6+-10,Cd2+~5,C02+-5,這些金屬離子可使用中和,沉澱和離子交換消除。
(6)當水中亞硝酸鹽大於O.1mg/L時,能游離碘使結果偏高
2I-+2NO2-+4H+→I2+2H20+2NO
加疊氮化鈉溶液消除亞硝酸鹽干擾的反應如下
2NaN3+H2S04—2HN3+Na2S04
HN3+HNO2→N2+N20+H20
(7)含有其他毒性物質的水樣,這種水樣常需特別研究和處理。
110.1.6.3確定水樣稀釋倍數
由於水中有機物含量高,為了確定BOD的稀釋度,首先需測定耗氧量或化學需氧量值再推測出BOD值,為了防止失敗,通常採用不同階段稀釋法。
根據酸性高錳酸鉀法測得耗氧量(OC)通常以l~3除之,商即為水樣所需稀釋的倍數。
如用重鉻酸鉀法測定化學需氧量(COD)則以4或5除之。
110.1.6.3.2 BOD測定操作中應注意:
(1)為了測定可靠,最好同時培養2~3瓶,從測定值算出平均值。
(2)稀釋用的量器及BOD培養瓶要充分洗凈,因為高倍稀釋時,即使輕微的污染,也能影響BOD值。
(3)樣品稀釋時,水樣及稀釋水用虹吸管插入容器底部,輕輕流人防止產生氣泡。
(4)BOD培養瓶中裝入樣品時瓶內不能有氣泡,蓋瓶塞和封瓶口後,瓶內不可存在氣泡。
110.1.7.3一般認為稀釋過的培養液在20℃溫度下,經培養5天後溶解氧減少40~70%較為合適。減少量過多或過少都會帶來較大誤差,所以一份水樣應同時做2~3稀釋度,最後只採用溶解氧降低在40%~70%之間的平均值為測定結果。
下表表示不同稀釋度的BOD5值。
表110.1 不同稀釋度的BOD5*
*葡萄糖和谷氨酸各為150mg/L;
**被稀釋的試樣在1升中的,mL數。
從表110.1看出稀釋67~40倍,氧消耗率為41.4~69%所得BOD5值最佳,用三者平均數227+213+227/3=222mg/L報告結果。
110.1.8精密度
據資料介紹,BOD的重復測定精密度為期不遠5~10%,不同時間測定的精密度為15~30%
2. 污水處理中BOD的化驗方法
生化需氧量(BOD)的測定
生化需氧量是指在有溶解氧的條件下,好氧微生物在分解水中有機物的生物化學氧化過程中所消耗的溶解氧量。同時亦包括如硫化物、亞鐵等還原性無機物質氧化所消耗的氧量,但這部分通常占很小比例。
有機物在微生物作用下好氧分解大體上分為兩個階段。
1 含碳物質氧化階段,主要是含碳有機物氧化為二氧化碳和水;
2 硝化階段,主要是含氮有機化合物在硝化菌的作用下分解為亞硝酸鹽和硝酸鹽。約在5-7日後才顯著進行。故目前常用的20℃五天培養法(BOD5法)測定BOD值一般不包括硝化階段。
BOD是反映水體被有機物污染程度的綜合指標,也是研究廢水的可生化降解性和生化處理效果,以及生化處理廢水工藝設計和動力學研究中的重要參數。
(一)五天培養法(20℃)
(1)方法原理
水樣經稀釋後,在20±1℃條件下培養5天,求出培養前後水樣中溶解氧 含量,二者的差值為BOD5。若水樣五日生化需氧量未超過7mg/L,則不必進行稀釋,可直接測定。
(2)稀釋水
Ø稀釋水一般用蒸餾水配製,先通入經活性炭吸附及水洗處理的空氣,曝氣2-8小時,使水中DO接近飽和,然後20℃下放置數小時。臨用前加入少量氯化鈣、氯化鐵、硫酸鎂等營養溶液及磷酸鹽緩沖溶液,混勻備用。稀釋水的pH值應為7.2,BOD5<0.2mg/L。
(3)水樣的稀釋倍數
1)根據OC(地面水)或CODcr(工業廢水)值估計,分別乘上相應系數;
2)根據經驗等估計。
(4)測定結果計算
1)對不經稀釋直接培養的水樣:BOD5(mg/L)= D1- D2
2)對稀釋後培養的水樣:
BOD5(mg/L)=[(D1-D2)-(B1-B2)f1]/f2
(5)特殊水樣的處理
若廢水中含有毒物質濃度極高,而有機物含量不高時,可在污水中加入有機質(葡萄糖),人為提高稀釋倍數,在計算時再減去葡萄糖的BOD5值。
水樣中如含少量氯,一般放置1-2h可自行消失。
(二)其他方法
利用BOD測定儀測定
3. BOD檢測的原理及步驟
碘量法測定BOD5
一、實驗原理
碘量法測定水中溶解氧是基於溶解氧的氧化性能。當水樣中加入硫酸錳和鹼性KI溶液時,立即生成 Mn(OH)2沉澱。Mn(OH)2極不穩定,迅速與水中溶解氧化合生成錳酸錳。在加入硫酸酸化後,已化合的溶解氧(以錳酸錳的形式存在)將KI氧化並釋放出與溶解氧量相當的游離碘。然後用硫代硫酸鈉標准溶液滴定,換算出溶解氧的含量。可分別測同一水樣五天前和五天後的溶解氧差值即為五日生化需氧量。
此法適用於含少量還原性物質及硝酸氮<0.1mg/L、鐵不大於1mg/L,較為清潔的水樣。
二、實驗主要儀器
1.250mL碘量瓶
2.100 mL 碘量瓶
3.150mL錐形瓶
4. 恆溫培養箱
5.移液管:1 2 5 10 25 50 mL
6.虹吸管
7.滴定儀
三、試劑配置
1.硫酸錳溶液:稱取36.4gMnSO4•H2O,溶於蒸餾水中,稀釋定容至100mL。(此溶液在酸性時,加入KI後,遇澱粉不產生藍色。)
2.鹼性KI溶液:稱取500gNaOH溶於300~400mL蒸餾水中,應不停地攪拌搖勻(否則易成絮狀),稱取150gKI溶於200mL蒸餾水中,待NaOH溶液冷卻後將兩種溶液合並,混勻,用蒸餾水稀釋至1L。若有沉澱,則放置過夜後,傾出上層清液,儲於塑料瓶中,用黑紙包裹避光保存。
3.(1+5)硫酸溶液:用50mL移液管移取50mL蒸餾水,再用10mL移液管移取10mL濃硫酸(分析純),緩慢流入裝有50mL蒸餾水的燒杯中,用玻璃棒攪拌。
4.濃硫酸(分析純)
5.1%澱粉溶液:稱取1g可溶性澱粉,用少量蒸餾水調成糊狀,再用剛煮沸的水沖稀至100mL(可大概,不必精確定容)。冷卻後,加入0.1g水楊酸或0.4g氯化鋅防腐。
6.0.02500mol/L(1/6K2Cr2O7)重鉻酸鉀標准溶液:稱取於105--110℃烘乾2小時並冷卻的優級K2Cr2O71.2258g,溶於水,移入1000mL容量瓶中,用水稀釋至標線,搖勻。
7.0.025mol/L硫代硫酸鈉溶液:稱取3.2g硫代硫酸鈉(Na2S2O3•5H2O)溶於煮沸放冷的水中,加入0.2g碳酸鈉,用水(煮沸放冷)稀釋至1000mL。儲於棕色瓶中,使用前用0.02500mol/L重鉻酸鉀標准溶液標定。
標定方法如下:
於250mL碘量瓶中,加入100mL水和1gKI,加入10.00mL 0.02500mol/L重鉻酸鉀(1/6K2Cr2O7)標准溶液、5mL(1+5)硫酸溶液,密塞,搖勻。於暗處靜置5分鍾後,用待標定的硫代硫酸鈉溶液滴定至溶液呈淡黃色,加入1mL澱粉溶液,繼續滴定至藍色剛好褪去為止,記錄用量。
C=
式中:C—硫代硫酸鈉溶液的濃度(mol/L)。
V—滴定時消耗硫代硫酸鈉溶液的體積(mL)。
四、實驗步驟
1.取水樣及分裝:
(1)、將水樣先潤洗500 mL兩遍,再將水樣沿燒杯壁緩慢流入燒杯中,應注意水流不應過快,嚴禁氣泡產生。
(2)、調PH:用PH計將水樣PH調至6.5~7.5范圍內。
(3)分裝水樣:將虹吸管一端插入水樣中,另一端用洗耳球將水虹吸出,然後將此端虹吸管靠碘量瓶緩慢流下,先裝入250 mL碘量瓶中,裝之前要潤洗兩遍;後裝入100mL碘量瓶中。250 mL碘量瓶口應有水樣溢出,保證有水封,之後在瓶口包保鮮膜封住,放入20℃恆溫培養箱培養5天。
2.測定100 mL的碘量瓶中水樣的溶解氧:
(1)將移液管插入液面下,依次加入0.5mL硫酸錳溶液及1.0mL的鹼性碘化鉀溶液,蓋好瓶塞,勿使瓶內有氣泡,顛倒混合15次,靜置。待棕色絮狀沉澱降到一半時,再顛倒幾次。
(2)分析時輕輕打開瓶塞,立即將吸管插入液面下,加入1.0mL濃硫酸,小心蓋好瓶塞,顛倒混合搖勻至沉澱物全部溶解為止。若溶解不完全,可繼續加入少量濃硫酸,但此時不可溢流出溶液。然後放置暗處5分鍾。
(3)用吸管吸取50mL上述溶液,注入150mL加有轉子的錐形瓶中,用0.025mol/L硫代硫酸鈉標准溶液滴定到溶液呈淡黃色,加入0.5mL澱粉溶液,注意接近終點時應緩慢地滴,用蒸餾水將殘留於壁上內的葯品沖下,繼續滴定至藍色恰好褪去為止,記錄用量V1。
3.五天後測定250 mL碘量瓶中水樣溶解氧:
(1).將移液管插入液面下,依次加入1.0mL硫酸錳溶液及2.0mL的鹼性碘化鉀溶液,蓋好瓶塞,勿使瓶內有氣泡,顛倒混合15次,靜置。待棕色絮狀沉澱降到一半時,再顛倒幾次。
(2).分析時輕輕打開瓶塞,立即將吸管插入液面下,加入2.0mL濃硫酸,小心蓋好瓶塞,顛倒混合搖勻至沉澱物全部溶解為止。若溶解不完全,可繼續加入少量濃硫酸,但此時不可溢流出溶液。然後放置暗處5分鍾。
(3).用吸管吸取50mL上述溶液,注入150mL加有轉子的錐形瓶中,用0.025mol/L硫代硫酸鈉標准溶液滴定到溶液呈淡黃色,加入1.0mL澱粉溶液,注意接近終點時應緩慢地滴,用蒸餾水將殘留於壁上內的葯品沖下,繼續滴定至藍色恰好褪去為止,記錄用量V2。
五、計算
溶解氧(mg/L)=
式中:C—硫代硫酸鈉標准溶液的濃度,mol/L;
V—滴定時消耗硫代硫酸鈉標准溶液體積,mL;
8—1/4O2的摩爾數,g/mol;
50---水樣體積,mL。
數據列表表示如下:
1.標定硫代硫酸鈉:
編號 C(1/6K2Cr2O7)
(mol/L) V(1/6K2Cr2O7)
(mL) V(Na2S2O3)
(mL) C(Na2S2O3)
(mol/L) d相對(%)
1
2
3
平 均 值 V標
2.計算五日生化需氧量
需氧量(mg/L)=40(V1-V2)/V標