水中五日生化需氧量(BOD5)的测定

1.适用范围本作业指导书适用于BOD5大于或等于2mg/L并且不超过6000mg/L的水样。BOD5大于6000mg/L的水样仍可用本方法，但由于稀释会造成误差，有必要要求对测定结果做慎重的说明。本试验得到的结果是生物化学和化学作用共同产生的结果，它们不像单一的，有明确定义的化学过程那样具有严格和明确的特性，但是它能提供用于评价各种水样质量的指标。本试验的结果可能会被水中存在的某些物质所干扰，那些对微生物有毒的物质，如杀菌剂、有毒金属或游离氯等，会抑制生化作用。水中的藻类或硝化微生物也可能造成虚假的偏听偏离结果。2.方法名称及依据稀释与接种法（Dilutionandseedingmethod）本方法出自中华人民共和国国家标准《水中五日生化需氧量（BOD5）的测定》（GB7748－87）。3.定义生物化学需氧量（BOD）：在规定条件下，水中有机物和无机物在生物氧化作用下，所消耗的溶解氧（以质量浓度表示）。4.原理将水样注满培养瓶，塞好后应不透气，将瓶置于恒温条件下培养5天，培养前后分别测定溶解氧浓度，由两者的差值可算出每升水消耗掉氧的质量，即BOD5值。由于多数水样中含有较多的需氧物质，其需氧量往往超过水中可利用的溶解氧（DO）量，因此在培养前需对水样进行稀释，使培养后剩余的溶解氧（DO）符合规定。一般水质检验所测BOD5只包括含碳物质的耗氧量的无机还原性物质的耗氧量，有时需要分别测定含碳物质耗氧量和硝化作用的耗氧量。常用的区别含碳和氮的硝化耗氧的方法是向培养瓶中投加硝化抑制剂，加入适量硝化抑制后，所测出的耗氧量即为含碳物质的耗氧量。在5天培养时间内，硝化作用的耗氧量取决于是否存在足够数量的能进行此种氧化作用的微生物，原污水或初级处理的出水中这种微生物的数量不足，不能氧化显著量的还原性氮，而许多二级生化处理的出水和受污染较久的水体中，往往含有大量硝化微生物，因此测定这种水样时应抑制其硝化反应。在测定BOD5的同时，需用葡萄糖和谷氨酸标准溶液完成验证试验。5.试剂分析时，只采用公认的分析纯试剂和蒸馏水或同等纯度的水（在全玻璃装置中蒸馏的水或去作业指导书编号SYEMQW-46水中五日生化需氧量的测定共6页第1页离子水），水中含铜不应高于0.01mg/L，并不应有氯、氯胺、苛性碱、有机物和酸类。5.1接种水如试验样品本身不含有足够的合适性微生物，应采用述方法之一，以获得接种水；a．城市废水，取自污水管或取自没有明显工业污染的住宅区污水管。这种水在使用前，应倾出上清液备用。b．在1L水中加入100g花园土壤，混合并静置10min，取10mL上清液用水稀释至1L。c．含有城市污水的河水或湖水。d．污水处理厂出水。e．当待分析水样为含难降解物质的工业废水时，取自分析水排放口下游约3~8km的水或所含微生物适宜于待分析水并经实验室培养过的水。5.2盐溶液下述溶液至少可稳定一个月，应贮存在玻璃瓶内，置于暗处。一旦发现有生物滋长迹象，则应弃去不用。5.2.1磷酸盐：缓冲溶液。将8.5g磷酸二氢钾（KH2PO4）、21.75磷酸氢二钾（、33.4g七水磷酸氢二钠（Na2HPO4·7H2O）和1.7g氯化铵（NH4Cl）等溶于约500mL水中，稀释至1000mL并混合均匀。此缓冲溶液的PH应为7.2。5.2.2七水硫酸镁：将22.5g七水硫酸镁（MgSO4·7H2O）溶于水中，稀释至1000mL并混合均匀。5.2.3氯化钙溶液：将27.5g无水氯化钙（CaCl2）（若用水合氯化钙，要取相当地量）溶于水，稀释至1000mL并混合均匀。5.2.4六水氯化铁（Ⅲ）溶液：将0.25g4六水氯化铁（Ⅲ）（FeCl3•6H2O）溶解于水中，稀释至1000mL并混合均匀。5.3稀释水取每种盐溶液（5.2.1、5.2.2、5.2.3和5.2.4）各1mL，加入约500mL水中，然后稀释1000mL并混合均匀，将此溶液置于20℃下恒温，曝气1h以上，采取各种措施，使其不受污染，特别是不被有机物质、氧化或还原性或重金属污染，确保溶解氧浓度不低于8mg/L。此溶液的5日生化需氧量不得超过0.2mg/L。此溶液应在8h内使用。5.4接种的稀释水根据需要和接种水的光源，向每升稀释水（5.3）中加入1.0～5.0mL接种水（4.1），将已接种的稀释水在约20℃下保存，8h后尽早应用。已接种的稀释水的5天（20℃）耗氧量应在0.3～作业指导书编号SYEMQW-46水中五日生化需氧量的测定共6页第2页1.0mg/L之间。5.5盐酸（HCl）溶液：0.5mol/L。5.6氢氧化钠（NaOH）溶液：20g/L。5.7亚硫酸钠（Na2SO3）溶液：1.575g/L，此溶液不稳定，需每天配制。5.8葡萄糖一谷氨酸标准溶液：将一些无水葡萄糖（C6H12O6）和一些谷氨酸（HOOC－CH2－CHNH2－COOH）在103℃下干燥1h，每种称取150±1mg，溶于蒸馏水中，稀释至1000mL并混合均匀。此溶液于临用前配置。6.仪器使用的玻璃皿要认真清洗，不能吸有毒的或生物可降解的化合物，并防止沾污。常用的实验室设备如下：6.1培养瓶：细口瓶的溶量在250～300mL之间，带有磨口玻璃塞，并具有供水封用的钟形口。6.2培养箱：能控制在20±1℃。6.3测定溶解氧仪器。6.4用于样品运输和贮藏的冷藏手段（0～4℃）6.5稀释容器：带塞玻璃瓶，刻度精确到毫升，其容积大小取决于使用稀释样品的体积。7.样品的贮存样品需充满并密封于瓶中，置于2～5℃保存到进行分析时，一般应在采样后的24小时之内进行检验。若需远距离转运，在任何情况下贮存皆不得超过24h。样品也可以深度冷冻贮存。8.操作步骤8.1样品预处理8.1.1样品的中和如果样品的PH不在6～8之间，先做单独试验，确定需要用的盐酸溶液（5.5）或氢氧化钠溶液（5.6）的体积，再中和样品，不管有无沉淀形成。8.1.2含游离氯或结合氯的样品加入所需体积的亚硫酸钠溶液（5.7），使样品中自由氯和结合氯失效，注意避免加过量。8.2试验水样的准备将试验样品温度升至约20℃，然后在半充满的容器内摇动样品，以便消除可能存在的过饱和氧。将已知体积样品置于稀释容器（6.5）中，用稀释水（5.3）或接种稀释水（5.4）稀释，轻轻作业指导书编号SYEMQW-46水中五日生化需氧量的测定共6页第3页地混合，避免夹杂空气泡，稀释倍数可参考下表。若采用的稀释比大于100，将分两步或几步进行稀释。恰当的稀释比应使培养后剩余溶解氧至少1mg/L和消耗的溶解氧至少2mg/L。测定BOD5时建议稀释的倍数预期的BOD5值，mg/L稀释比结果取整到适用的水样2～61～20.5R4～1220.5R，E10～3050.5E20～60101S40～120202S，C100～300505S，C200～60010010S，C400～120020020S，C1000～300050050I2000～60001000100I表中：R：河水；E：生物净化过的污水；S：澄清过的污水或轻度污染的工业废水；C：原污水；I：严重污染的工业废水。当难于确定恰当的稀释比时，可先测定水样的总有机碳（TOC）或重铬酸盐法化学需氧量（COD），根据TOC或COD估计BOD5可能值，再围绕预期的BOD5值，做几种不同的稀释比，最后所得测定结果中选取合乎要求条件者。8.3空白试验用接种稀释水（5.4）进行平行空白实验测定。8.4测定接采用的稀释比（见8.2）用虹吸管充满两个培养瓶至稍溢出。将所有附着在瓶壁上的空气作业指导书编号SYEMQW-46水中五日生化需氧量的测定共6页第4页泡赶掉，盖上瓶盖，小心避免夹空气泡。将瓶子分为二组，每组都含有一瓶选定稀释比的稀释水样和一瓶空白溶液（见8.3）。放一组瓶于培养箱（见6.2）中，并在暗中放置5天。在计时起点时，测量另一组瓶的稀释水样和空白溶液中的溶解氧浓度。达到需要培养的时间时，测定放在培养箱中那组稀释水样和空白溶液的溶解氧浓度。9.结果的表示9.1被测定溶液若满足以下条件，则能获得可靠的测定结果。培养5天后：剩余DO≥1mg/L；消耗DO≥2mg/L；9.2五日生化需氧量五日生化需氧量（BOD5）以每升消耗的毫克数表示，由下式算出：BOD5＝{（C1－C2）－[（V1－Ve）/V1]（C3－C4）}（V1－Ve）式中：C1－在初始计时时一种试验水样的溶解氧浓度，mg/L；C2－在培养5天时同一种水样的溶解氧浓度，mg/L；C3－在初始计时时空白溶液的溶解氧浓度，mg/L；C4－培养5天时空白溶液的溶解氧浓度，mg/L；Ve－制备该试验水样用去的样品体积，mL；V1－该试验水样的总体积，mL；若有几种稀释比所得数据皆符合9.1所要求的条件，则几种稀释比所得结果皆有效，以其平均值表示检测结果。10精密度与准确度10.1三个实验室分析含5mg/L葡萄糖的统一分发标准的BOD5值，实验室内相对标准偏差为5.6％，实验室间相对标准偏差为32％。10.2三个实验室分析含300mg/L葡萄糖BOD5为210mg/L的统一分发标准的BOD5值，实验室内相对标准偏差为2.1％；实验室间相对标准偏差为，2.1％；11质量保证11.1现场质量保证11.1.1盛样容器定水域、定项目使用。11.1.2采样前对盛样容器按5％进行抽检，抽检不合格时应重新进行清洗，直至合格。作业指导书编号SYEMQW-46水中五日生化需氧量的测定共6页第5页11.1.3必须保证在样品存期内进行分析。11.2.实验室质量分析控制11.2.1样品分析的精密度每次监测过程中必须保证现场加采不少于10％的密码平行样，且在实验室内随机抽取不少于10％的室内平行样，并计算其相对或绝对允许差，在允许差范围内为合格。平行样相对允差＝[（X1-X2）/X]×100%。平行样绝对允差＝X1-X2。11.2.2平行样允许范围浓度小于5mg/L，现场平行样绝对允许差2.2mg/L，室内平行样绝对允许差1.5mg/L；浓度在5～200mg/L，现场平行样相对允许差＜37.5％，室内平行样相对允许差＜25％；浓度在200～500mg/L，现场平行样相对允许差＜30％，室内平行样相对允许差＜20％；浓度在500mg/L以上，现场平行样相对允许差＜22.5％，室内平等样相对允许差＜15％。11.3为检查稀释水和接种液的质量，以及化验人员的操作水平，可将20mL葡萄糖谷氨酸标准溶液用接种稀释水稀释至1000mL，按测定BOD5的步骤操作。测得BOD5的值在180～230mg/L之间，否则应检查接种液、稀释水的质量或操作水平是否存在问题。12.注意事项12.1对于生物处理池的出水，因其中含有大量的硝化细菌，可以加入硝化抑制剂，抑制硝化过程。为此目的，可在每升稀释水样中加入1mL浓度为500mg/L的丙稀基硫脲（ATU，C4H8N2S），或一定量固定在氯化钠上的2-氯代-6-三氯甲基吡啶（TCMP，Cl－C5H3N－C－CH3）使TCMP在稀释样品中的浓度大约为0.5mg/L。12.2玻璃器皿应彻底洗净，先用洗涤剂浸泡清洗，然后用稀盐酸浸泡，最后依次用自来水、蒸馏水洗净。12.3在两个或三个稀释比的样品中，凡消耗溶解氧大于2mg/L，和剩余溶解氧大于1mg/L时，计算结果时，应取平均值。若剩余的溶解氧小于1mg/L。甚至为零时，应加大稀释比。溶解氧消耗量小于2mg/L，有两种可能，一是稀释倍数过大；另一种可能是微生物菌种不适应，活性差，或含毒物质浓度过大。这时可能出现在几个稀释比中，稀释倍数大的消耗溶解氧反而较多的现象。12.4水样稀释倍数超过100倍时，应预先在容量瓶中用水初步稀释后，再取适量进行最后稀释培养。作业指导书编号SYEMQW-46水中五日生化需氧量的测定共6页第6页