1. 测量BOD实验步骤
110.1.2测定方法的选择
(1)直接培养法:此法适用于BOD5值不超过7mg/L的水样。
(2)稀释培养法:一般水样BOD5在10mg/L以上采用此法。
(3)测定瞬时需氧量。对于含有硫化物、亚硫酸盐、亚铁等还原性无机物的水样,有时需要测定瞬时需氧量(1DOD)。一般情况可省去此步骤。
110.1.3.5 BOD稀释水纯度的影响因素
所谓BOD,是水样中的有机物在生物化学分解过程中所消耗氧的量。它是以水样在一定温度(20℃)下,在密闭容器中保存一定时间(一般为5日)后,溶解氧的减少量来表示。当耗氧量超过水样中溶解氧时,需用配制的饱和“稀释水”将水样适当稀释,再测定氧的消耗量。因此稀释水的纯度是影响测定结果的重要因素。根据实验研究认为如下因素不可忽视。
(1)BOD稀释水的空白值
在不控制实验条件下,按常规方法测定81次稀释水BODs值,将这些数据进行统行处理,其最小值为O.01mg/L,最大值为1.06mg/L,并以测定值为横座标,检出频率%为纵座标,在半对数座标上作图,仅有34.6%测定数据在0.2mg/L以下。
此实验结果表明,配制BOD稀释水时,没有控制实验条件,而受到实验室内有机溶剂、空气降尘和细菌的污染,致使:B005值增高。为此必须严格控制实验条件,其BOD5值才能达到规定的O.2mg/L要求。
(2)BOD稀释水的来源对BOD5值的影响
用加人KMnO4重蒸馏的重蒸馏水及普通蒸馏水,分别装入培养瓶中,于20~25℃保存,逐日放人20±l℃培养箱中,按常规分析法测定BOD5,结果表明两种稀释水从第四天开始均能达到0.2mg/L以下,无明显差异。国外报道采用蒸馏水、离子交换后蒸馏水和蒸镏后离子交换水共三种水,于20℃条件下保存,逐日测定。B005值,当天测BOD5值结果顺序如下:
蒸馏后离子交换水>离子交换后的蒸馏水>蒸馏水,仅采用蒸馏水配制的稀释水BOD5值可达0.2mg/L以下。由此可见,BOD稀释水的水源选择甚为重要,离子交换水易受到树脂床的污染,不宜采用,而一般蒸馏水作为BOD稀释水源,其空白值可达到规定要求。
(3)温度对BOD稀释水的影响
将配制好的BOD稀释水,分装于BOD培养瓶,于15℃,20℃,22—25℃和30—34℃四种不同的温度保存,按常规方法测BOD5,选择最佳保存天数。15℃保存从第五天,20℃保存从第二天,20~25℃保存从第四天,30~34℃保存第五天,分别达0.2mg/L。
实验证明,温度无疑对BOD稀释水的BOD5值有明显影响。BOD稀释水以20±1℃条件保存最佳。若实验室受到条件限制,可根据不同的温度确定保存时间。
实验证明最简便方法是将配制好的稀释水在常温下放置5—7天,BOD完全可以满足规定要求。
(4)曝气过程中对BOD5值的影响
采用新鲜蒸馏水配制BOD稀释水,一份用活性炭过滤的空气曝气,另一份不过滤,在20℃条件下分别倒进BOD培养瓶中,置人20±1℃培养箱内保存,按常规法逐日测定BOD5值。
用活性炭过滤的稀释水,当日BOD5为O.15mg/L,不用活性炭过滤的稀释水当日BODs为0.25mg/L,结果表明,用活性炭吸附处理空气中污染物质,明显提高稀释水质量。
(5)硝化作用对稀释水BOD5值的影响
配制稀释水时,以加入氯化铵作为细菌生长所需氮源。细菌利用硝化作用增加了耗氧量,致使:B005值有所增高。有人提议加入一定量的硝化抑制剂: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,以抑制细菌对含氮化合物的硝化作用。曾采用含有氯化铵的BOD稀释水D1,分装于培养瓶中,其中二份作含氮化合物测定,其余二份测定BOD5值,同时放人20℃条件保存,逐日分别测定BOD5、NH3-N、N02-N、N03-N的含量。 另将不含氯化铵的稀释水D2,分装于培养瓶中,每次二份,于20℃条件下保存。逐日测定加氯化铵与不加氯化铵的稀释水BOD5值,从第二天开始直到第12天BOD5值均在0.2mg/L以下。两组之间没有明显差异。与此同时,随着培养天数的增加,氨氮含量也伴随着减少。从第6天开始,N02-N被检出,浓度为0.8μg/L,到2l天为O.2μg/L,检出的浓度极微。N03-N从第9天开始被检出,其含量为3.2μg/L,到第21天为3.16μg/L。为此可见硝化作用影响甚微,可以忽略不计。因此,在BOD稀释水保存时,不必担心硝化作用发生。
BOD稀释水的纯度是重要的影响因素。因此,国外主张稀释水的BOB5值要求控制在0.2mg/L.以下,最佳为0.1mg/L。
110.1.3.6接种的目的是向样品中加入生物群以提高水中有机物分解的能力,在生活污水或未加氯的排放水和地面水中存在这些微生物,则没有必要接种也不应接种。当水样中微生物很少时,这时稀释水应进行接种,所用的标准接种物质是已在20℃条件下储存了24~36h澄清的生活污水。
根据理论推算1mg的氨氮完全氧化时需要消耗4.57mg氧,其中生成亚硝酸盐氮需消耗3.43mg氧,由亚硝酸盐氮变成硝酸盐氮消耗1.14mg氧。
日本工厂排水试验法JLSK0102中规定每稀释1升水样需添加N-(丙烯基)硫脲0.2~O.5mg,或在1升稀释水中添加2-氯-6-(三氯乙烷)吡啶10mg,用以抑制硝化过程。
110.1.5水样采取后应立即进行分析。在采样和分析样品之间的储存期,样品有明显的降解,可影响BOD值。若在15—20℃下放置数小时,可使BOD的含量减少二分之一。如置冰冻条件下保存3天时,其BOD值减少5%。日本《下水试验方法》中规定水样在密封冷藏条件下须在9h内测定。
美国《水和废水标准检验法》第15版规定了如样品采集后不能在2h以内开始分析,则应在4~C或低于4~C保存,并在6h内开始分析,当不能在6h以内分析时,则应将储存时间和温度与分析结果一起报告,不可超过24h分析。
110.1.6.1样品的预处理
(I)含有悬浮物质的试样,混匀后,取适当的体积分析。
(2)冬季采取水样,冷却保存时含氧量较高,藻类多的江、河、湖泊因光合作用也含有较多的氧,要注意夏季易使溶解氧出现过饱和,对于其它溶解性气体多的水样也要曝气处理。
(3)中和:试样呈酸性或碱性要用NaOH溶液[c(NaOH)=1mol/L]或用H2S04溶液[c(H2S04)=0.5mol/L)中和至pH7左右。
(4)水样中含有余氯为0.1mg/L时,短时间放置有时也会消失。氯含量高时除了用硫代硫酸钠外,还可以用以下方法去除。
预先在100mL水样中加入0.1gNaN3和lg的Ⅺ振荡混匀后,再加入HCl使pH约为1。以淀粉溶液作为指示剂,用亚硫酸钠溶液[c(Na2S03)=0.025mol/L]滴定游离的12至蓝色消失为止。另外,取试样根据预先的滴定值,加入相应量的亚硫酸钠溶液,使残留氯还原后,若有必要可用NaOH溶液(4Og/L)或盐酸溶液(1+1)调节pn值至7左右。
(5)重金属盐有抑制微生物生长的作用而影响BOD值。
日本弘拥正报道了抑制BOD各种金属离子浓度分别为(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,这些金属离子可使用中和,沉淀和离子交换消除。
(6)当水中亚硝酸盐大于O.1mg/L时,能游离碘使结果偏高
2I-+2NO2-+4H+→I2+2H20+2NO
加叠氮化钠溶液消除亚硝酸盐干扰的反应如下
2NaN3+H2S04—2HN3+Na2S04
HN3+HNO2→N2+N20+H20
(7)含有其他毒性物质的水样,这种水样常需特别研究和处理。
110.1.6.3确定水样稀释倍数
由于水中有机物含量高,为了确定BOD的稀释度,首先需测定耗氧量或化学需氧量值再推测出BOD值,为了防止失败,通常采用不同阶段稀释法。
根据酸性高锰酸钾法测得耗氧量(OC)通常以l~3除之,商即为水样所需稀释的倍数。
如用重铬酸钾法测定化学需氧量(COD)则以4或5除之。
110.1.6.3.2 BOD测定操作中应注意:
(1)为了测定可靠,最好同时培养2~3瓶,从测定值算出平均值。
(2)稀释用的量器及BOD培养瓶要充分洗净,因为高倍稀释时,即使轻微的污染,也能影响BOD值。
(3)样品稀释时,水样及稀释水用虹吸管插入容器底部,轻轻流人防止产生气泡。
(4)BOD培养瓶中装入样品时瓶内不能有气泡,盖瓶塞和封瓶口后,瓶内不可存在气泡。
110.1.7.3一般认为稀释过的培养液在20℃温度下,经培养5天后溶解氧减少40~70%较为合适。减少量过多或过少都会带来较大误差,所以一份水样应同时做2~3稀释度,最后只采用溶解氧降低在40%~70%之间的平均值为测定结果。
下表表示不同稀释度的BOD5值。
表110.1 不同稀释度的BOD5*
*葡萄糖和谷氨酸各为150mg/L;
**被稀释的试样在1升中的,mL数。
从表110.1看出稀释67~40倍,氧消耗率为41.4~69%所得BOD5值最佳,用三者平均数227+213+227/3=222mg/L报告结果。
110.1.8精密度
据资料介绍,BOD的重复测定精密度为期不远5~10%,不同时间测定的精密度为15~30%
2. 污水处理中BOD的化验方法
生化需氧量(BOD)的测定
生化需氧量是指在有溶解氧的条件下,好氧微生物在分解水中有机物的生物化学氧化过程中所消耗的溶解氧量。同时亦包括如硫化物、亚铁等还原性无机物质氧化所消耗的氧量,但这部分通常占很小比例。
有机物在微生物作用下好氧分解大体上分为两个阶段。
1 含碳物质氧化阶段,主要是含碳有机物氧化为二氧化碳和水;
2 硝化阶段,主要是含氮有机化合物在硝化菌的作用下分解为亚硝酸盐和硝酸盐。约在5-7日后才显着进行。故目前常用的20℃五天培养法(BOD5法)测定BOD值一般不包括硝化阶段。
BOD是反映水体被有机物污染程度的综合指标,也是研究废水的可生化降解性和生化处理效果,以及生化处理废水工艺设计和动力学研究中的重要参数。
(一)五天培养法(20℃)
(1)方法原理
水样经稀释后,在20±1℃条件下培养5天,求出培养前后水样中溶解氧 含量,二者的差值为BOD5。若水样五日生化需氧量未超过7mg/L,则不必进行稀释,可直接测定。
(2)稀释水
Ø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2-8小时,使水中DO接近饱和,然后20℃下放置数小时。临用前加入少量氯化钙、氯化铁、硫酸镁等营养溶液及磷酸盐缓冲溶液,混匀备用。稀释水的pH值应为7.2,BOD5<0.2mg/L。
(3)水样的稀释倍数
1)根据OC(地面水)或CODcr(工业废水)值估计,分别乘上相应系数;
2)根据经验等估计。
(4)测定结果计算
1)对不经稀释直接培养的水样:BOD5(mg/L)= D1- D2
2)对稀释后培养的水样:
BOD5(mg/L)=[(D1-D2)-(B1-B2)f1]/f2
(5)特殊水样的处理
若废水中含有毒物质浓度极高,而有机物含量不高时,可在污水中加入有机质(葡萄糖),人为提高稀释倍数,在计算时再减去葡萄糖的BOD5值。
水样中如含少量氯,一般放置1-2h可自行消失。
(二)其他方法
利用BOD测定仪测定
3. BOD检测的原理及步骤
碘量法测定BOD5
一、实验原理
碘量法测定水中溶解氧是基于溶解氧的氧化性能。当水样中加入硫酸锰和碱性KI溶液时,立即生成 Mn(OH)2沉淀。Mn(OH)2极不稳定,迅速与水中溶解氧化合生成锰酸锰。在加入硫酸酸化后,已化合的溶解氧(以锰酸锰的形式存在)将KI氧化并释放出与溶解氧量相当的游离碘。然后用硫代硫酸钠标准溶液滴定,换算出溶解氧的含量。可分别测同一水样五天前和五天后的溶解氧差值即为五日生化需氧量。
此法适用于含少量还原性物质及硝酸氮<0.1mg/L、铁不大于1mg/L,较为清洁的水样。
二、实验主要仪器
1.250mL碘量瓶
2.100 mL 碘量瓶
3.150mL锥形瓶
4. 恒温培养箱
5.移液管:1 2 5 10 25 50 mL
6.虹吸管
7.滴定仪
三、试剂配置
1.硫酸锰溶液:称取36.4gMnSO4•H2O,溶于蒸馏水中,稀释定容至100mL。(此溶液在酸性时,加入KI后,遇淀粉不产生蓝色。)
2.碱性KI溶液:称取500gNaOH溶于300~400mL蒸馏水中,应不停地搅拌摇匀(否则易成絮状),称取150gKI溶于200mL蒸馏水中,待NaOH溶液冷却后将两种溶液合并,混匀,用蒸馏水稀释至1L。若有沉淀,则放置过夜后,倾出上层清液,储于塑料瓶中,用黑纸包裹避光保存。
3.(1+5)硫酸溶液:用50mL移液管移取50mL蒸馏水,再用10mL移液管移取10mL浓硫酸(分析纯),缓慢流入装有50mL蒸馏水的烧杯中,用玻璃棒搅拌。
4.浓硫酸(分析纯)
5.1%淀粉溶液:称取1g可溶性淀粉,用少量蒸馏水调成糊状,再用刚煮沸的水冲稀至100mL(可大概,不必精确定容)。冷却后,加入0.1g水杨酸或0.4g氯化锌防腐。
6.0.02500mol/L(1/6K2Cr2O7)重铬酸钾标准溶液:称取于105--110℃烘干2小时并冷却的优级K2Cr2O71.2258g,溶于水,移入1000mL容量瓶中,用水稀释至标线,摇匀。
7.0.025mol/L硫代硫酸钠溶液:称取3.2g硫代硫酸钠(Na2S2O3•5H2O)溶于煮沸放冷的水中,加入0.2g碳酸钠,用水(煮沸放冷)稀释至1000mL。储于棕色瓶中,使用前用0.02500mol/L重铬酸钾标准溶液标定。
标定方法如下:
于250mL碘量瓶中,加入100mL水和1gKI,加入10.00mL 0.02500mol/L重铬酸钾(1/6K2Cr2O7)标准溶液、5mL(1+5)硫酸溶液,密塞,摇匀。于暗处静置5分钟后,用待标定的硫代硫酸钠溶液滴定至溶液呈淡黄色,加入1mL淀粉溶液,继续滴定至蓝色刚好褪去为止,记录用量。
C=
式中:C—硫代硫酸钠溶液的浓度(mol/L)。
V—滴定时消耗硫代硫酸钠溶液的体积(mL)。
四、实验步骤
1.取水样及分装:
(1)、将水样先润洗500 mL两遍,再将水样沿烧杯壁缓慢流入烧杯中,应注意水流不应过快,严禁气泡产生。
(2)、调PH:用PH计将水样PH调至6.5~7.5范围内。
(3)分装水样:将虹吸管一端插入水样中,另一端用洗耳球将水虹吸出,然后将此端虹吸管靠碘量瓶缓慢流下,先装入250 mL碘量瓶中,装之前要润洗两遍;后装入100mL碘量瓶中。250 mL碘量瓶口应有水样溢出,保证有水封,之后在瓶口包保鲜膜封住,放入20℃恒温培养箱培养5天。
2.测定100 mL的碘量瓶中水样的溶解氧:
(1)将移液管插入液面下,依次加入0.5mL硫酸锰溶液及1.0mL的碱性碘化钾溶液,盖好瓶塞,勿使瓶内有气泡,颠倒混合15次,静置。待棕色絮状沉淀降到一半时,再颠倒几次。
(2)分析时轻轻打开瓶塞,立即将吸管插入液面下,加入1.0mL浓硫酸,小心盖好瓶塞,颠倒混合摇匀至沉淀物全部溶解为止。若溶解不完全,可继续加入少量浓硫酸,但此时不可溢流出溶液。然后放置暗处5分钟。
(3)用吸管吸取50mL上述溶液,注入150mL加有转子的锥形瓶中,用0.025mol/L硫代硫酸钠标准溶液滴定到溶液呈淡黄色,加入0.5mL淀粉溶液,注意接近终点时应缓慢地滴,用蒸馏水将残留于壁上内的药品冲下,继续滴定至蓝色恰好褪去为止,记录用量V1。
3.五天后测定250 mL碘量瓶中水样溶解氧:
(1).将移液管插入液面下,依次加入1.0mL硫酸锰溶液及2.0mL的碱性碘化钾溶液,盖好瓶塞,勿使瓶内有气泡,颠倒混合15次,静置。待棕色絮状沉淀降到一半时,再颠倒几次。
(2).分析时轻轻打开瓶塞,立即将吸管插入液面下,加入2.0mL浓硫酸,小心盖好瓶塞,颠倒混合摇匀至沉淀物全部溶解为止。若溶解不完全,可继续加入少量浓硫酸,但此时不可溢流出溶液。然后放置暗处5分钟。
(3).用吸管吸取50mL上述溶液,注入150mL加有转子的锥形瓶中,用0.025mol/L硫代硫酸钠标准溶液滴定到溶液呈淡黄色,加入1.0mL淀粉溶液,注意接近终点时应缓慢地滴,用蒸馏水将残留于壁上内的药品冲下,继续滴定至蓝色恰好褪去为止,记录用量V2。
五、计算
溶解氧(mg/L)=
式中:C—硫代硫酸钠标准溶液的浓度,mol/L;
V—滴定时消耗硫代硫酸钠标准溶液体积,mL;
8—1/4O2的摩尔数,g/mol;
50---水样体积,mL。
数据列表表示如下:
1.标定硫代硫酸钠:
编号 C(1/6K2Cr2O7)
(mol/L) V(1/6K2Cr2O7)
(mL) V(Na2S2O3)
(mL) C(Na2S2O3)
(mol/L) d相对(%)
1
2
3
平 均 值 V标
2.计算五日生化需氧量
需氧量(mg/L)=40(V1-V2)/V标