水质五日生化需氧量稀释倍数确定的改进方法

生物化学需氧量的测定BOD 5
一、稀释法测BOD 1、原理
生物化学需氧量是指在好氧条件下，微生物分解有机物质的生物化学过程中所需要的溶解氧 量。 根据参加反应的物质和最终生成的物质，可用下列的反应式来概括生物化学反应过程：
6C H O ＋16O ＋4NH 酶4C H N＋16CO ＋28H O
6 12 6
三 生化需氧量(BOD)Biological Oxygen Demand 原理图
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。
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℃）
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。如果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。
对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
BOD5 的 实测值
0.020 8.19
5.42
119.50
0.030 8.19
4.27
116.40
0.035 8.19
3.86
115.10
0.035 8.19
3源自文库94
112.90
0.040 8.19
3.29
113.90
0.050 8.19
2.17
112.00
±s
115.00±2.77
2.3 实际水样的测定 在实际工作中各种各样的污水性质千差万别，成 分、浓度各有不同。对于比较清洁的地表水，采用 0.7 CODcr 值来确定 BOD5 的稀释倍数，使实验方案的设计更加合理，结果更加准确。在测定 水样的同时，按环境监测质量保证的技术要求，用标准样作校核，以保 证实验的准确性。表 5 列出了实际水样 CODcr 值与 BOD5 实测值的比例关 系。
3.88
89.10
0.050 8.09
3.50
87.80
0.055 8.09
3.06
87.80
±s
89.20±1.28
表 3 国标样品（BOD5=66.4±7.8）测定值与剩余 DO 之间的关系
稀释试样 稀释试样培养 稀释比
培养前 DO 5 天后剩余 DO f2 C1(mg.L-1) C2(mg.L-1)
BOD5 的 实测值
0.050 8.24
4.25
69.00
0.055 8.24
4.13
65.30
0.060 8.24
3.88
65.80
±s
66.70±2.01
表 4 国标样品（BOD5=114.0±5.6）测定值与剩余 DO 之间的关系
稀释试样 稀释试样培养 稀释比
培养前 DO 5 天后剩余 DO f2 C1(mg.L-1) C2(mg.L-1)
74.43
0.682
唐桥闸 105
72.87
0.694
四里河 74.7 53.19
0.712
东门闸 228
160.7
0.705
琥珀
162
108.2
0.668
刘郢
234
163.3
0.698
x±s
0.693±0.017
由表 2～4 可见，取 5 天后溶液中剩余 DO 值为 4.0 mg.L-1 也是比较 合理的，DO 值愈接近 4.0，测定结果亦愈接近真值。
理的废水，在测定 BOD5 时应进行接种，以引入能降解废水中有机物的微生物。当 废
种。
水中存在难降解有机物或有剧毒物质时，应将驯化后的微生物引入水样中进行接
1、稀释水和接种稀释水的配制
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
表 2 国标样品（BOD5=88.35±19.44）测定值与剩余 DO 之间的关系
稀释试样 稀释试样培养 稀释比
培养前 DO 5 天后剩余 DO f2 C1(mg.L-1) C2(mg.L-1)
BOD5 的 实测值
0.035 8.09
4.71
90.80
0.040 8.09
4.27
90.50
0.045 8.09
2、仪器 2.1 恒温培养箱〔（20士1）℃〕。 2.2 抽气泵（或无油压缩泵） 2.3 20L细口玻璃瓶 2.4 特制搅拌棒。在玻棒下端装一个2mm厚，大小和量筒相匹配的有孔橡皮片。 2.5 250~300mL碘量瓶。 3、试剂 3.1 氯化钙溶液。称取27.5g无水纵化钙，溶于水中，稀释至1L。
表 1 CODcr 测定值与 BOD5 国标样值之间的比例关系
组别 CODcr 测定值 BOD5 国标样值 BOD5/CODcr 比值
1 286.00
200.00
0.699
2
97.80
66.40
0.679
3 163.00
114.70
0.704
4 123.80
88.35
0.714
5 153.00
103.00
0.673
±s
0.694±0.020
根据实验结果我们得出了 BOD5 值为 CODcr 值的 0.694±0.020 近似 为 0.700，从而为获得较准确的 BOD5 值提供了保证。
2.2 国标样品 BOD5 的测定 选用中国环境监测总站的 3 种批号标准样 品进行测定，表 2～4 列出了国家标样测定值与剩余 DO 之间的关系。
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。
接种稀释水是在稀释水中接种微生物，即在每升稀释水中加入生活污水上层清液
约在
1-10mL 或表层土壤浸出液 20-30mL 或河水、湖水 10-100mL，使 pH=7.2，BOD5
0.3-10mg/L 之间为宜。配后立即使用。
镁盐和铁盐等。 稀释法测定BOD是将水样经过适当稀释后，使其中含有足够的溶解氧供微生物和生化
需氧的要求，将此水样分成两份。一份测定培养前的溶解氧；另一份放人20℃恒温箱内培养
5d后测定溶解氧，两者的差值即为BOD 。 5
水中有机污染物的含量越高，水中溶解氧消耗愈多，BOD值也愈高，水质愈差。BOD 是一种量度水中可被生物降解部分有机物（包括某些无机物）的综合指标，常用来评价水体 有机物的污染程度，并已成为污水处理过程中的一项基本指标。
3 结论
根据表 2～4 的测定结果，样品稀释后当日所测得的 DO 浓度为 8 mg.L-1 左右，取 5 天耗氧值为 4 mg.L-1 的中间值，则令公式（1）中： C1-C2-(B1-B2)f1=4
公式（1）可简化为
BOD5=4/f2 (2) f2=4/BOD5 (3)
如 BOD5 值为 100 mg.L-1,则稀释取样量为 0.04 L，从公式（3）中我 们可以看出，若要算出 f2 的值必须先知道 BOD5 的值，我们通过实验摸索
(mg.L-1)； f1——稀释水（或接种稀释水）在稀释试样中所占比例； f2——试样在稀释液中所占比例，简称稀释比；f1+f2=1。
2 实验结果
2.1 标准样品中化学耗氧量（CODcr）的测定 选用中国环境监测总站 的 5 个标准样品（BOD5 值已知）进行测定，表 1 列出 CODcr 与 BOD5 值之 间的比例关系。
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 日后才显著进行。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
2、水样稀释倍数 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。 3、测定结果计算 1）对不经稀释直接培养的水样：BOD5（mg/L）= C1- C2 2）对稀释后培养的水样：
BOD5（mg/L）=[（C1-C2）-（B1-B2）f1]/f2 （二）其他方法 870 直读式 BOD 测定仪-1 BOD 测定仪-2 BOD 测定仪-3 检压库仑式 BOD 测定仪、微生物膜电极 BOD 测定仪、呼吸计法 BOD 测定仪等均 可 直接显示 BOD 测定结果。870 型直读式 BOD 测定仪则是根据测压法的原理制成的。
3.2 三氯化铁溶液。称取0.25g三氯化铁(FeCl .6H O)，溶于水中，稀释至IL。 32
3.3 硫酸镁溶液。称取22.5g硫酸镁(MgS0 .7H O)，溶于水中，稀释至1L。 42
作者简介：李 菁，男，37 岁，工程师，副站长 作者单位：李菁 安徽省合肥市环境监测站，合肥 230031
郭智勇 张海燕 安徽医科大学卫生化学教研室，合肥 230032
参考文献
1 中华人民共和国卫生部. GB7488-87. 水质五日生化需氧量的测定. 北京：中国标准出版社，1987 2 魏复盛，寇洪茹，洪水皆等. 水和废水监测分析方法. 第 3 版,北京： 中国环境出版社，1989：362～366
从以上要求可见：稀释倍数确定的是否适当是 BOD5 试验成功与否的 关键所在，为此我们根据公式（1）〔2〕对实验方法进行了改进：
BOD5=〔C1-C2-(B1-B2)f1〕/f2 （1）
式中：C1——稀释试样在培养前的 DO 浓度（mg.L-1）； C2——稀释试样经 5 天培养后剩余 DO 浓度（mg.L-1）； B1——稀释水（或接种稀释水）在培养前的 DO 浓度（mg.L-1）； B2——稀释水（或接种稀释水）经 5 天培养后剩余 DO 的浓度
2
3
57
2
2
有机污染物微生物2OCO 十H O + NH
2
2
3
微生物分解有机物是一个缓慢的过程，要把可分解的有机物全部分解掉常需要20d以上的时 间，微生物的活动与温度有关，所以测定生化需氧量时，常以20℃作为测定的标准温度。一 般来说，在第5天消耗的氧量大约是总需氧量的70％，为便于测定，目前国内外普遍采用20℃
出 BOD5 值=0.7 CODcr 值，则公式（3）可写为：
f2=4/0.7 CODcr (4)
CODcr 值可通过实验快速得到，从而大大提高了 BOD5 测定的准确度。 通过以上实验及实验数据的分析比较可以看出，溶液中剩余 DO 定为 4 左右所测定的结果都是准确的，剩余 DO 越接近 4.0 测定结果亦越接近 真值，精密度也越好。此外，利用 BOD5/CODcr 近似等于 0.7 这一关系来 确定稀释倍数可以减少实验的盲目性，提高实验的准确性、可靠性和精 密度。
表 5 实际水样 CODcr 值与 BOD5 实测值的比例关系
采样点编号 CODcr 值 BOD5 实测值 BOD5/CODcr 比值
农场河口 31.1 21.09
0.678
小板桥断面 26.9 19.09
0.710
水西门闸 51.9 34.89
0.672
矿机闸 51.9 36.80
0.709
池郢闸 115
培养5d所需要的氧作为指标，以氧的mg/L表示，简称BOD 。 5
水体发生生物化学过程必须具备： （1） 水体中存在能降解有机物的好气微生物。对易降解的有机物，如碳水化合物、脂肪酸、 油脂等，一般微生物均能将其降解，如硝基或磺酸基取代芳烃等，则必须进行生物菌种驯化。 （2） 有足够的溶解氧。为此，稀释水要充分曝气以达到氧的饱和或接近饱和。稀释还可以 降低水中有机污染物的浓度，使整个分解过程在有足够的溶解氧的条件下进行。 （3） 有微生物生长所需的营养物质。必须加人了一定量的无机营养物质，如磷酸盐、钙盐、
水质五日生化需氧量稀释倍数确定的改进方法
李菁 郭智勇 张海燕
主题词 水/分析； 水污染物/分析； 氧/分析 自由词 五日生化需氧量；稀释倍数 中国图书资料分类法分类号 R123.1
水质五日生化需氧量（BOD5）的测定，目前均采用 GB7488-87〔1〕规 定的方法，即把稀释后的水样置入密闭容器（溶解氧瓶）中，于 20℃恒 温放置 5 天，测定初始时的溶解氧量和 5 天后的溶解氧量，从而计算出 5 天期间的耗氧量并根据稀释倍数求得 BOD5 值。
1 BOD5 测定原理
为了保持培养瓶内有足够的溶解氧(DO)，水样常需经过稀释（或接 种稀释），这一稀释操作是 BOD5 实验的一个重要步骤。对稀释的水样规 定要求：5 天耗氧量应>2 mg.L-1，残余 DO 应>1 mg.L-1，稀释水 5 天耗氧 应<0.2 mg.L-1，接种稀释水 5 天耗氧应在 0.3～1.0 mg.L-1 范围内。