生化需氧量

1、簡介

　　生化需氧量（Biochemical oxygen demand，簡寫為BOD），是水體中的好氧微生物在一定溫度下將水中有機物分解成無機質(zhì)，這一特定時間內(nèi)的氧化過程中所需要的溶解氧量。

2、應(yīng)用

　　雖然生化需氧量并非一項精確定量的檢測，但是由于其間接反映了水中有機物質(zhì)的相對含量，故而BOD長期以來作為一項環(huán)境監(jiān)測指標(biāo)被廣泛使用；在水環(huán)境模擬中，由于對水中每種化合物分別考慮也并不現(xiàn)實，同樣使用BOD來模擬水中有機物的變化。

　　生化需氧量和化學(xué)需氧量(COD)的比值能說明水中的難以生化分解的有機物占比，微生物難以分解的有機污染物對環(huán)境造成的危害更大。通常認(rèn)為廢水中這一比值大于0.3時適合使用生化處理。

　　在BOD的測量中，通常規(guī)定使用20℃、5天的測試條件，并將結(jié)果以氧的mg/L表示，記為五日生化需氧量，符號，這一指標(biāo)系由英國皇家污水處理委員會確定。

　　對于一般的生活污水有機廢水，硝化過程在5-7天以后才能顯著展開，因此不會影響有機物BOD5的測量；對于特殊的有機廢水，為了避免硝化過程耗氧所帶來的干擾，可以在樣本中添加抑制劑。

3、概念

　　地面水中的污染物，在以微生物為媒介的氧化過程中要消耗水中的溶解氧，其所消耗的溶解氧量稱作生化需氧量（或生物耗氧量，即BOD，以mg/L為單位），間接反映了水中可生物降解的有機物量。

4、意義

　　測定儀器-三角瓶

　　生化需氧量又稱生化耗氧量，英文（biochemical oxygen demand）縮寫B(tài)OD，是表示水中有機物等需氧污染物質(zhì)含量的一個綜合指標(biāo)，它說明水中有機物出于微生物的生化作用進(jìn)行氧化分解，使之無機化或氣體化時所消耗水中溶解氧的總數(shù)量。其值越高，說明水中有機污染物質(zhì)越多，污染也就越嚴(yán)重。加以懸浮或溶解狀態(tài)存在于生活污水和制糖、食品、造紙、纖維等工業(yè)廢水中的碳?xì)浠衔?、蛋白質(zhì)、油脂、木質(zhì)素等均為有機污染物，可經(jīng)好氣菌的生物化學(xué)作用而分解，由于在分解過程中消耗氧氣，故亦稱需氧污染物質(zhì)。若這類污染物質(zhì)排入水體過多，將造成水中溶解氧缺乏，同時，有機物又通過水中厭氧菌的分解引起腐敗現(xiàn)象，產(chǎn)生甲烷、硫化氫、硫醇和氨等惡臭氣體，使水體變質(zhì)發(fā)臭。

　　污水中各種有機物得到完會氧化分解的時間，總共約需一百天，為了縮短檢測時間，一般生化需氧量以被檢驗的水樣在20℃下，五天內(nèi)的耗氧量為代表，稱其為五日生化需氧量，簡稱BOD5，對生活污水來說，它約等于完全氧化分解耗氧量的70%。

5、應(yīng)用

　　廣泛應(yīng)用于衡量廢水的污染強度和廢水處理構(gòu)筑物的負(fù)荷與效率，也用于研究水體的氧平衡（見河流自凈）。將試樣或經(jīng)過稀釋的水樣存放培養(yǎng)一段時間，存放前后試樣的溶解氧的差就是它的生化需氧量。存放時間的長短和溫度都影響耗氧量?，F(xiàn)在各國采用的培養(yǎng)時間都是5天，溫度是20°C，參數(shù)稱五日生化需氧量，用符號BOD5，20°C表示，溫度下標(biāo)常略去不寫，即用符號BOD5表示，也有只用符號BOD表示的。延長存放時間，可以測得微生物降解水中有機物所需的全部氧量，稱總生化需氧量，一般則按生化耗氧規(guī)律以BOD5推算。生化需氧量的檢測不易準(zhǔn)確。水樣的儲放、稀釋、接種等檢測程序都應(yīng)按照標(biāo)準(zhǔn)方法進(jìn)行。對于有毒的工業(yè)廢水常采用專門的設(shè)備處理，有時甚至無法測定。 高濃度有機工業(yè)廢水的BOD5可達(dá)數(shù)千、數(shù)百萬毫克/升。城市污水的BOD5在200毫克/升左右。未受廢水污染的水體，BOD5常低于2毫克/升。

6、標(biāo)準(zhǔn)

　　一般清凈河流的五日生化需氧量不超過2毫克/升，若高于10毫克/升，就會散發(fā)出惡臭味。工業(yè)、農(nóng)業(yè)、水產(chǎn)用水等要求生化需氧量應(yīng)小于5毫克/升，而生活飲用水應(yīng)小于1毫克/升。

　　我國污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，在工廠排出口，廢水的生化需氧量二級標(biāo)準(zhǔn)的最高容許濃度為60毫克/升，地面水的生化需氧量不得超過4毫克/升。

　　城鎮(zhèn)污水處理廠 一級A標(biāo)準(zhǔn) 10mg/L 一級B標(biāo)準(zhǔn) 20mg/l 二級標(biāo)準(zhǔn) 30mg/l 三級標(biāo)準(zhǔn) 60mg/l

7、測定方法

　　微生物電極法原理

　　測定儀器-測量筒

　　測定水中生化需氧量的微生物傳感器是由氧電極和微生物菌膜構(gòu)成，其原理是當(dāng)含有飽和溶解氧的樣品進(jìn)入流通池中與微生物傳感器接觸，樣品中溶解性可生化降解的有機物受到微生物菌膜中菌種的作用，而消耗一定量的氧，使擴散到氧電極表面上氧的質(zhì)量減少。當(dāng)樣品中可生化降解的有機物向菌膜擴散速度（質(zhì)量）達(dá)到恒定時，此時擴散到氧電極表面上氧的質(zhì)量也達(dá)到恒定，因此產(chǎn)生一個恒定電流。由于恒定電流的差值與氧的減少量存在定量關(guān)系，據(jù)此可換算出樣品中生化需氧量。測定水和污水中生化需氧量的微生物傳感器快速測定法。該標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的生物化學(xué)需氧量是指水和污水中溶解性可生化降解的有機物在微生物作用下所消耗溶解氧的量。

　　適用范圍

　　該測定方法方法適用于地表水、生活污水和不含對微生物有明顯毒害作用的工業(yè)廢水中生化需氧量的測定。

　　干擾及消除

　　水中以下物質(zhì)對改方法測定不產(chǎn)生明顯干擾的最大允許量為：CO2+ 5毫克/升；Mn2+ 5毫克/升；Zn2+ 4毫克/升；Fe2+ 5毫克/升；Cu2+ 2毫克/升；Hg2+ 5毫克/升；pb2+ 5毫克/升；Cd2+ 5毫克/升；Cr6+ 0.5毫克/升；CN- 0.05毫克/升；懸浮物250毫克/升。對含有游離氯或結(jié)合氯的樣品可加入1.575克/升的亞硫酸鈉溶液使樣品中游離氯或結(jié)合氯失效，應(yīng)避免添加過量。對微生物膜內(nèi)菌種有毒害作用的高濃度殺菌劑、農(nóng)藥類的污水不適用本測定方法。

　　流通式

　　水樣或清洗液在蠕動泵的作用下連續(xù)不斷地將樣品或清洗液在單位時間內(nèi)按一定量比連續(xù)不斷地被送入測量池中。

　　加入式

　　將緩沖溶液加入到測量池中，使微生物傳感器（微生物菌膜）與緩沖溶液保持接觸狀態(tài)，然后加入定量的被測水樣，測得被測水樣的生化需氧量值。

　　恒溫控制裝置

　　微生物電極的反應(yīng)性能依賴于一定的溫度條件，因此要求在試驗過程中要有一穩(wěn)定的溫場。該裝置在儀器中稱之為恒溫控制裝置。

　　清洗液

　　清洗液（緩沖溶液）是由磷酸二氫鉀和磷酸氫二鈉配制而成。其主要作用是作為緩沖液調(diào)節(jié)樣品的pH值，清洗和維持微生物傳感器使其正常工作，并具有沉降重金屬離子的作用。

　　試劑

　　分析純試劑和蒸餾水，蒸餾水使用前應(yīng)煮沸2—5分鐘左右，放置室溫后使用。磷酸鹽緩沖溶液：0.5摩爾/升將68克磷酸二氫鉀（KH2PO4）和134克磷酸氫二鈉（Na2HPO4·7H2O）溶于蒸餾水中，稀釋至1000毫升，備用。此溶液的pH值約為7。 磷酸鹽緩沖使用液（清洗液）：0.005摩爾/升 鹽酸（HCL）溶液：0.5摩爾/升 氫氧化鈉（NaOH）溶液：20克/升 亞硫酸鈉（Na2SO3）溶液：1.575克/升，此溶液不穩(wěn)定，臨使用前配制。 葡萄糖－谷氨酸標(biāo)準(zhǔn)溶液稱取在103℃下干燥1小時并冷卻至室溫的無水葡萄糖（C6H12O6）和谷氨酸（HOOC—CH2—CH2—CHNH2－COOH）各1.705克，溶于4.2磷酸鹽緩沖溶液的使用液中，并用此溶液稀釋至1000毫升混合均勻即得250毫克/升的生化需氧量標(biāo)準(zhǔn)溶液。 葡萄糖－谷氨酸標(biāo)準(zhǔn)使用溶液（臨用前配制）取4.6中標(biāo)準(zhǔn)溶液10.00毫升置于250毫升容量瓶中，用0.005摩爾/升磷酸鹽緩沖使用液定容至標(biāo)線，搖勻，此溶液濃度為100毫克/升。

　　儀器

　　使用的玻璃儀器及塑料容器要認(rèn)真清洗，容器壁上不能存有毒物或生物可降解的化合物，操作中應(yīng)防止污染。微生物傳感器生化需氧量快速測定儀。 微生物菌膜：微生物菌膜內(nèi)菌種應(yīng)均勻，膜與膜之間應(yīng)盡可能一致。其保存方法能濕法保存也可在室溫下干燥保存。微生物菌膜的連續(xù)使用壽命應(yīng)大于30天。微生物菌膜的活化：將微生物菌膜放入0.005摩爾/升磷酸鹽緩沖使用液中浸泡48小時以上，然后將其安裝在微生物傳感器上。10升聚乙烯塑料桶。

　　樣品的貯存

　　樣品采集后不能在2小時內(nèi)分析時，則應(yīng)在0℃—4℃的條件下保存，并在6天內(nèi)分析，當(dāng)不能在6小時內(nèi)分析時，則應(yīng)將貯存時間和溫度與分析結(jié)果一起報出。無論在任何條件下貯存決不能超過24小時。

8、計算

　　生化需氧量的計算方式如下：

　　BOD（mg / L）=（D1-D2） / P

　　D1：稀釋后水樣之初始溶氧（mg / L）

　　D2：稀釋后水樣經(jīng) 20 ℃ 恒溫培養(yǎng)箱培養(yǎng) 5 天之溶氧（mg / L）

　　P=【水樣體積（mL）】 / 【稀釋后水樣之最終體積（mL）】

　　化學(xué)需氧量

　　生化需氧量與化學(xué)需氧量（COD，Chemical Oxygen Demand）區(qū)別：COD，化學(xué)需氧量是以化學(xué)方法測量水樣中需要被氧化的還原性物質(zhì)的量。水樣在一定條件下，以氧化1升水樣中還原性物質(zhì)所消耗的氧化劑的量為指標(biāo)，折算成每升水樣全部被氧化后，需要的氧的毫克數(shù)，以mg/L表示。它反映了水中受還原性物質(zhì)污染的程度。該指標(biāo)也作為有機物相對含量的綜合指標(biāo)之一。生化需氧量和化學(xué)需氧量的比值能說明水中的有機污染物有多少是微生物所難以分解的。微生物難以分解的有機污染物對環(huán)境造成的危害更大。