4 城市污水 五日生化需氧量的測(cè)定 稀釋與接種法

時(shí)間：2006-12-06 來(lái)源： 作者：

4.1  范圍

本章規(guī)定了用稀釋與接種法測(cè)定城市污水中五日生化需氧量的方法。

4.1.1  測(cè)定范圍

本方法適用于測(cè)定 BOD₅大于或等于2mg/L的樣品，大于6000mg/L會(huì)造成較大誤差，有必要對(duì)測(cè)定結(jié)果加以說(shuō)明。

4.1.2  干擾

水中某些有毒物質(zhì)對(duì)測(cè)定有干擾，如殺菌劑、重金屬、游離氯等會(huì)抑制生化作用；藻類或硝化微生物可能使結(jié)果偏高。

4.2  方法原理

五日生化需氧量的測(cè)定采用稀釋法，即取原樣品或經(jīng)適當(dāng)稀釋的樣品進(jìn)行測(cè)定，選擇適當(dāng)?shù)谋稊?shù)稀釋，使培養(yǎng)瓶中有足夠的溶解氧以滿足五日生化的需氧要求。將上述樣品分成兩份，一份測(cè)定當(dāng)天的溶解氧含量，將另一份放入20℃培養(yǎng)箱內(nèi)，培養(yǎng)五天以后再測(cè)其溶解氧含量，兩者之差即為五日生化需氧量。如經(jīng)稀釋培養(yǎng)則應(yīng)乘以稀釋倍數(shù)。

4.3  試劑和材料

均用分析純?cè)噭┖驼麴s水或去離子水，水中含銅量不應(yīng)高于0.01mg/L。

4.3.1  接種水

如樣品本身不含有足夠的合適的微生物，應(yīng)采用下述方法之一，以獲得種子。

4.3.1.1  將生活污水保持20℃放置24h～36h，取用上層清液。

4.3.1.2  污水生化處理后未經(jīng)消毒的出水。

4.3.1.3  當(dāng)分析樣品為工業(yè)廢水時(shí)，應(yīng)取排放口下游的水作種液或經(jīng)實(shí)驗(yàn)室培養(yǎng)馴化后的種液，其馴化方法是采用適量的生活污水，開(kāi)始加入少量的待測(cè)廢水，連續(xù)曝氣培養(yǎng)逐漸增加待測(cè)廢水投加量，直至馴化液中含有可分解廢水中有機(jī)物的微生物種群為止。馴化周期一般為10d左右。

4.3.2  鹽溶液

下述溶液應(yīng)貯存在玻璃瓶?jī)?nèi)，置于暗處，至少可穩(wěn)定一個(gè)月。一旦發(fā)現(xiàn)有生物滋長(zhǎng)現(xiàn)象，應(yīng)棄去不用。

4.3.2.1  磷酸鹽緩沖溶液：pH＝7.2

將8.5g磷酸二氫鉀 （KH₂PO₄）、21.75g磷酸氫二鉀 （K₂HPO₄）、33.4g磷酸氫二鈉（Na₂HPO₄·7H₂O） 和1.7g氯化銨 （NH₄Cl） 溶于500mL水中，稀釋至1000mL，混勻。此緩沖溶液的pH值為7.2。

4.3.2.2  硫酸鎂溶液：22.5g/L

將22.5g硫酸鎂 （MgSO₄·7H₂O）溶于水中，稀釋到1000mL并混勻。

4.3.2.3  氯化鈣溶液：27.5g/L

將27.5g氯化鈣 （CaCl₂）溶于水中，稀釋到1000mL并混勻。

4.3.2.4  三氯化鐵溶液：0.25g/L

將0.25g三氯化鐵 （FeCl₃·6H₂O）溶于水中，稀釋到1000mL并混勻。

4.3.3  稀釋水

將水于20℃恒溫下，曝氣1h以上，靜置24h或自然充氧3d～4d，確保溶解氧濃度不低于8mg/L。每1000mL。水中加入鹽溶液 （4.3.2.1、4.3.2.2、4.3.2.3、4.3.2.4） 各1mL，作為微生物的營(yíng)養(yǎng)劑，此溶液即 為稀釋水。它的五日生化需氧量不得超過(guò)0.2mg/L，每次使用前需新鮮配制。

4.3.4  接種的稀釋水

每升稀釋水 （4.3.3）中加2.0mL～5.0mL接種水 （4.3.1），接種水應(yīng)在使用時(shí)加入稀釋水中，用時(shí)現(xiàn)配。接種得稀釋水五日生化需氧量一般控制在0.6mg/L～1.0mg/L之間。

4.3.5  鹽酸溶液：c（HCl）＝0.5mol/L

取42mL鹽酸 （HCl）用水稀釋成1000mL。

4.3.6  氫氧化鈉溶液：20g/L

稱取20g氫氧化鈉 （NaOH）溶于1000mL水中。

4.3.7  硫代硫酸鈉溶液：c（Na）₂S₂O₃＝0.01250mol/L

配制及標(biāo)定方法參照4.9.3.5。

4.3.8  葡萄糖-谷氨酸標(biāo)準(zhǔn)溶液

將無(wú)水葡萄糖 （C₆H₁₂O₆）和谷氨酸 （HOOC—CH₂—CH₂—CHNH₂—COOH）在104℃干燥1h，分別稱取 （150±1）mg，溶于水中，稀釋至1000mL，混勻。此溶液于用前配制。

4.4  儀器

使用的玻璃器皿要干凈，并防止沾污。

4.4.1 生化需氧量瓶或250mL具塞細(xì)口瓶。

4.4.2  （20±1）℃恒溫培養(yǎng)箱。

4.5  樣品

樣品需裝滿并密封于瓶中，放在2℃～4℃下保存，一般采樣后6h之內(nèi)應(yīng)進(jìn)行測(cè)定，貯存時(shí)間不得超過(guò)24h。

4.6  分析步驟

4.6.1  樣品預(yù)處理

4.6.1.1  pH值的控制

如樣品中含有游離酸或堿，將會(huì)影響微生物活動(dòng)，應(yīng)用鹽酸溶液 （4.3.5） 或氫氧化鈉溶液 （4.3.6）調(diào)節(jié)到pH值7.0～8.0之間。樣品最適宜的pH培養(yǎng)條件為7.2。

4.6.1.2  去除游離氯或其他氧化劑

加入硫代硫酸鈉溶液 （4.3.7） 使樣品中的游離氯或其他氧化劑失效。具體方法是：取100mL實(shí)驗(yàn)室樣品于碘量瓶中，加入5mL濃度c（1/2H₂SO₄） ＝6mol/L的硫酸，再加入1g碘化鉀，搖勻，放暗處?kù)o置5min，此時(shí)碘被游離，以淀粉作指示劑，用標(biāo)準(zhǔn)硫代硫酸鈉溶液滴定，計(jì)算所需硫代硫酸鈉溶液的量，根據(jù)稀釋培養(yǎng)用的實(shí)際試料量，計(jì)算并加入硫代硫酸鈉溶液的量。

4.6.1.3  抑制硝化作用

經(jīng)生物或類似生物處理凈化后的污水，可在加營(yíng)養(yǎng)劑及緩沖溶液的同時(shí)每升稀釋水中加入10mg2-氯-6-三氯甲基-吡啶，或者每升稀釋水中加入10mg丙烯基硫脲，且在報(bào)告結(jié)果時(shí)加以說(shuō)明。

4.6.2  選擇稀釋倍數(shù)

若實(shí)驗(yàn)樣品有機(jī)污染較輕且含溶解氧在6mg/L以上，則無(wú)需稀釋，可直接測(cè)定五天前后的溶解氧。而受污染的地面水、污水或工業(yè)廢水則應(yīng)根據(jù)其污染程度進(jìn)行不同倍數(shù)的稀釋，一般應(yīng)使經(jīng)過(guò)稀釋的樣品保持在20℃，培養(yǎng)五天后，剩余溶解氧至少1mg/L，消耗的溶解氧至少2mg/L。

稀釋倍數(shù)可參照化學(xué)需氧量 （COD_Cr） 來(lái)折算，一般將實(shí)驗(yàn)樣品的 COD_Cr值除以5～15，作2～3個(gè)稀釋倍數(shù)。

當(dāng)難以確定適當(dāng)?shù)南♂尡葧r(shí)，可先測(cè)定水樣的高錳酸鹽指數(shù) （COD_Mn）、總有機(jī)碳（TOC）或化學(xué)需氧量 （COD_Cr），然后根據(jù)COD_Mn、TOC或COD_Cr估計(jì)BOD₅可能值，再圍繞預(yù)期的BOD₅值，作幾種不同的稀釋比，最后從所得結(jié)果中選取合乎要求者。

4.6.3  稀釋樣品

生活污水可用稀釋水稀釋，工業(yè)廢水則需用接種的稀釋水來(lái)稀釋。根據(jù)已決定的稀釋倍數(shù)，正確計(jì)算并量取所需的樣品量和稀釋水量 （或接種的稀釋水量）進(jìn)行稀釋。把經(jīng)過(guò)稀釋的樣品作為試料沿瓶壁緩緩傾入兩個(gè)編過(guò)號(hào)的生化需氧量瓶?jī)?nèi)，直至滿溢為止。輕輕敲擊瓶頸使氣泡完全逸出，蓋緊瓶塞。再用稀釋水灌滿瓶口凹處，達(dá)到水封。若稀釋倍數(shù)大于50，先用蒸餾水將原水樣稀釋10、100或1000倍，再按上述步驟操作。若無(wú)生化需氧量瓶，也可用250mL細(xì)口瓶代替，在培養(yǎng)五天的過(guò)程中，應(yīng)將盛有樣品的瓶倒置于水中，水應(yīng)保持淹沒(méi)瓶口，保證水封的可靠性，按照同法，可分別做2～3個(gè)不同的稀釋倍數(shù)。

4.6.4  空白試驗(yàn)

另取兩個(gè)編過(guò)號(hào)的生化需氧量瓶，倒入稀釋水 （或稀釋的接種水）蓋緊瓶塞后，一瓶水封，一瓶用于測(cè)定當(dāng)天溶解氧。

4.6.5  測(cè)定

將上述n個(gè)稀釋樣品 （包括空白）一份測(cè)定當(dāng)天溶解氧值，另一份放在 （20±1）℃培養(yǎng)箱內(nèi)，培養(yǎng)五天后再測(cè)定其相應(yīng)的溶解氧值。

測(cè)定溶解氧的方法可用碘量法 （4.9）或用電極法 （4.10）。

4.6.6  為了保證檢測(cè)正確性，需進(jìn)行驗(yàn)證試驗(yàn)，將20.00mL 葡萄糖-谷氨酸標(biāo)準(zhǔn)溶液（4.3.8）用接種稀釋水 （4.3.4） 稀釋至1000mL，并按照 （4.6.5） 步驟進(jìn)行測(cè)定，所得BOD₅值應(yīng)為 （200±37）mg/L。本試驗(yàn)與測(cè)試樣品同時(shí)進(jìn)行。

4.7  分析結(jié)果的表述

4.7.1  被測(cè)定溶液若滿足以下條件，則能獲得可靠的結(jié)果。

培養(yǎng)五天后，剩余 DO≥1mg/L。

消耗 DO≥2mg/L。

若不能滿足以上條件，一般應(yīng)舍去該結(jié)果。

4.7.2  五日生化需氧量BOD₅（mg/L）按下式計(jì)算：

                                          

式中  c₁——稀釋后的樣品在培養(yǎng)前的溶解氧，mg/L；

c₂——稀釋后的樣品在培養(yǎng)5天后的溶解氧，mg/L；

c₃——稀釋水 （或接種稀釋水）在培養(yǎng)前的溶解氧，mg/L；

c₄——稀釋水 （或接種稀釋水）在培養(yǎng)5天后的溶解氧，mg/L；

f₁——稀釋水 （或接種稀釋水）在培養(yǎng)液中所占比例；

f₂——樣品在培養(yǎng)液中所占比例。

若樣品有幾種稀釋比結(jié)果都符合 （4.7.1） 所要求的條件，則這些結(jié)果皆有效，以平均值表示測(cè)定結(jié)果。

4.8  精密度

測(cè)定300mg/L葡萄糖-谷氨酸 （BOD₅為199.4mg/L）混合標(biāo)準(zhǔn)溶液32次，實(shí)驗(yàn)室內(nèi)相對(duì)誤差3%，相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差為1.8%。

4.9  碘量法測(cè)定溶解氧

4.9.1  方法原理

樣品在堿性條件下，加入硫酸錳，產(chǎn)生的氫氧化錳被樣品中的溶解氧氧化，產(chǎn)生錳酸錳。在酸性條件下，錳酸錳氧化碘化鉀析出碘，析出碘的量相當(dāng)于樣品中溶解氧的量，最后用硫代硫酸鈉標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定。

4.9.2  儀器

4.9.2.1  溶解氧瓶 （同生化需氧量瓶）。

4.9.2.2  250mL三角燒瓶。

4.9.2.3  50mL滴定管。

4.9.3  試劑和材料

均用分析純?cè)噭┖驼麴s水或去離子水。

4.9.3.1  濃硫酸 （H₂SO₄）：ρ＝1.84g/mL。

4.9.3.2  硫酸錳溶液

稱取360g硫酸錳溶液 （MnSO₄·7H₂O）溶于水中，稀釋到1000mL，過(guò)濾備用。

4.9.3.3  堿性碘化鉀溶液

稱取500g氫氧化鈉及150g碘化鉀溶于水中，稀釋到1000mL，靜止24h使所含雜質(zhì)下沉，過(guò)濾備用。

4.9.3.4  重鉻酸鉀標(biāo)準(zhǔn)溶液：c（1/6K₂Cr₂O₇）＝0.0125mol/L

將分析純重鉻酸鉀放在180℃烘箱內(nèi)，干燥 2h，取出，置于干燥器內(nèi)冷卻。稱�。�0.6129±0.0006）g重鉻酸鉀溶于水中，傾入1000mL容量瓶，稀釋到標(biāo)線。

4.9.3.5  硫代硫酸鈉標(biāo)準(zhǔn)溶液：c（Na₂S₂O₃）＝0.0125mol/L

配制：稱取分析純硫代硫酸鈉 （Na₂S₂O₃·5H₂O） 約32g溶于煮沸并冷卻的水中，稀釋到1000mL，然后按下法標(biāo)定。

標(biāo)定：在具塞的碘量瓶中加入1g碘化鉀及50mL水，用移液管加入20.00mL重鉻酸鉀標(biāo)準(zhǔn)溶液 （4.9.3.4）及5mL濃度c（1/2H₂SO₄）＝6mol/L的硫酸，靜置5min后，用硫代硫酸鈉溶液滴定至淡黃色，加1mL淀粉溶液，繼續(xù)滴定至藍(lán)色剛好褪去為止，記錄用量，根據(jù)公式c₁V₁＝c₂V₂計(jì)算硫代硫酸鈉的濃度，并校正至0.01250mol/L。

4.9.3.6  淀粉溶液

稱取1g可溶性淀粉，用少量水調(diào)成糊狀，再用剛煮沸的水稀釋成100mL，冷卻后加入0.1g水楊酸或0.4g氯化鋅保存。

4.9.4  分析步驟

4.9.4.1  在已知體積的溶解氧瓶中裝滿實(shí)驗(yàn)樣品 （或經(jīng)稀釋的樣品） 作為試料，輕輕敲擊瓶頸使氣泡完全逸出，使瓶塞下不留氣泡。

4.9.4.2  加入1mL硫酸錳溶液 （4.9.3.2），1mL堿性碘化鉀溶液 （4.9.3.3），加試劑時(shí)必須將移液管管口浸入試料下，蓋緊瓶塞，把樣品充分搖勻，靜止數(shù)分鐘使沉淀下降。

4.9.4.3  加1mL濃硫酸，蓋緊瓶塞，搖動(dòng)瓶子使沉淀全部溶解。

4.9.4.4  靜止5min后，量取100mL，沿壁倒入三角燒瓶中，用硫代硫酸鈉標(biāo)準(zhǔn)溶液（4.9.3.5）滴定至淡黃色，再加入1mL淀粉溶液 （4.9.3.6），繼續(xù)滴定至藍(lán)色剛好褪去為止，記下用量。

4.9.5  分析結(jié)果的表述

溶解氧用下式計(jì)算：

                                       

式中  c——溶解氧，mg/L；

V₁——試料耗用硫代硫酸鈉標(biāo)準(zhǔn)溶液 （4.9.3.5）的體積，mL；

100——測(cè)定時(shí)試料取用的體積，mL。

4.9.6  其他

4.9.6.1  如樣品中含有亞硝酸鹽時(shí)，可選用疊氮化鈉修正法，操作步驟不變 （同上所述），僅在步驟 （4.9.4.2）中以疊氮化鈉堿性碘化鉀溶液 （疊氮化鈉的濃度為10g/L） 代替堿性碘化鉀溶液。

4.9.6.2  如樣品中含有還原性物質(zhì)時(shí)，可選用高錳酸鉀修正法，樣品裝滿溶解氧瓶后，先往瓶中加0.5mL濃硫酸和0.5mL0.4%高錳酸鉀溶液，蓋緊瓶塞，搖勻，放置15min，在此時(shí)間內(nèi)如粉紅色褪去應(yīng)隨時(shí)補(bǔ)加高錳酸鉀溶液，直至粉紅色保持不褪，然后加1mL1%草酸鈉溶液去除多余的高錳酸鉀，再加入3mL堿性碘化鉀，其他試劑及操作步驟同碘量法。

4.9.6.3  含有較多鐵鹽的樣品，在測(cè)溶解氧前，應(yīng)先加40%氟化鉀溶液1mL，使氟化鉀與鐵生成絡(luò)合物，以消除鐵的影響。

4.10  電極法測(cè)定溶解氧

4.10.1  方法原理

本方法所用的氧敏感膜電極，它是由兩個(gè)與支持電解質(zhì)相接觸的固體金屬電極組成，另由一種選擇性薄膜將支持電解質(zhì)與試液分開(kāi)，氧分子可滲透過(guò)薄膜。

電極反應(yīng)為：陰極 O₂+2H₂O+4e→4OH－

陽(yáng)極 Ag+C1－→AgCl+e

陰極與陽(yáng)極之間的擴(kuò)散電流和氧分子濃度相一致，電極直接與溶解氧測(cè)定儀相連，電極信號(hào)可通過(guò)溶解氧測(cè)定儀內(nèi)部的計(jì)算機(jī)直接轉(zhuǎn)換成以 mg/L計(jì)的溶解氧濃度。

4.10.2  儀器

4.10.2.1  溶解氧測(cè)定儀。

4.10.2.2 溶解氧電極 （帶有逸水漏斗）。

4.10.2.3  磁性攪拌器。

4.10.2.4  大氣壓力計(jì)。

4.10.2.5  溶解氧瓶 （300mL具塞細(xì)口瓶）。

4.10.3 試劑和材料

未注明均采用分析純?cè)噭┖驼麴s水或去離子水。亞硫酸鈉 （Na₂SO₃）溶液：稱取15.0g亞硫酸鈉溶于250mL水中，用時(shí)現(xiàn)配。

4.10.4 分析步驟

4.10.4.1  溶解氧測(cè)定儀和溶解氧膜電極的使用均按說(shuō)明書(shū)進(jìn)行。

4.10.4.2  零點(diǎn)校正

將溶解氧膜電極的探頭浸入4.10.3的亞硫酸鈉溶液中進(jìn)行校零。

4.10.4.3  校準(zhǔn)

按說(shuō)明書(shū)的校準(zhǔn)方法進(jìn)行校準(zhǔn)。此處氧電極采用空氣校準(zhǔn)法。

4.10.4.3.1  在已知體積的溶解氧瓶?jī)?nèi)裝滿樣品 （或經(jīng)稀釋的樣品），輕輕敲擊瓶頸使氣泡完全溢出。

4.10.4.3.2  先將漏斗插入溶解氧瓶?jī)?nèi)，然后再插入電極 （4.10.2.2），放在磁性攪拌器上，打開(kāi)攪拌器，開(kāi)始測(cè)定。當(dāng)溶解氧測(cè)定儀讀數(shù)穩(wěn)定后記下讀數(shù)，此時(shí)即得該樣品的溶解氧濃度 （以 mg/L計(jì)）。

注：在每一次測(cè)定之前，都要用水充分沖洗漏斗及電極，并用濾紙吸干，以避免相互污染。

4.10.5  分析結(jié)果的表示

溶解氧用下式表示：

DO＝c

式中  DO——溶解氧，mg/L；

c——溶解氧測(cè)定儀上直接測(cè)得溶解氧的濃度 （mg/L）。

4.10.6  其他

4.10.6.1  在用該法進(jìn)行五日生化需氧量測(cè)定時(shí)，為避免樣品溢出，應(yīng)先放入漏斗再插入電極，取出時(shí)則按相反程序進(jìn)行，這樣一瓶稀釋樣品可同時(shí)用于測(cè)定當(dāng)天和五天的溶解氧。

4.10.6.2  薄膜電極的膜可使氧氣以外的多種氣體滲透，在含有 H₂S之類氣體的水中長(zhǎng)期使用，會(huì)降低電極靈敏度，需經(jīng)常更換和校準(zhǔn)薄膜電極，以避免干擾。

4.10.6.3  校準(zhǔn)電極

將準(zhǔn)備好的亞硫酸鈉溶液 （4.10.3.1）倒入溶解氧瓶?jī)?nèi)，插入干凈的漏斗及電極開(kāi)始測(cè)定，至2.5min后，讀數(shù)應(yīng)小于0.3mg/L，這說(shuō)明電極靈敏度良好。

4.10.6.4  極譜式電極探頭不使用時(shí)，應(yīng)放在潮濕環(huán)境中，以防電解質(zhì)溶液蒸發(fā)損失。

4.10.6.5  濁度、色度及可與碘反應(yīng)的物質(zhì)對(duì)此方法無(wú)干擾影響。

4.10.7  精密度和準(zhǔn)確度

4個(gè)實(shí)驗(yàn)室分別對(duì)50.0mg/L、100mg/L、200mg/L三種不同濃度的五日生化需氧量標(biāo)準(zhǔn)樣品進(jìn)行了24次測(cè)定，方法相對(duì)誤差置信范圍為 （－1.54±8.35）%。

4個(gè)實(shí)驗(yàn)室以廢污水為本底進(jìn)行了加標(biāo)測(cè)定，回收率置信范圍為 （106.0±12.2）%。

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