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有機(jī)污染綜合指標(biāo)測(cè)定（一）
發(fā)布時(shí)間：2017-09-01
一、生化需要量
1、引導(dǎo)問題
生活污水與工業(yè)廢水中含有的大量各類有機(jī)物排入水域后，在水體微生物的作用下分解時(shí)消耗大量溶解氧(dissolred oxygen，DO)，從而破壞水體中氧的平衡，使水質(zhì)惡化，因缺氧造成魚類及其他水生生物死亡，需氧有機(jī)物腐敗發(fā)臭，并放出氨、甲烷、硫化氫等。
生活污水所含有機(jī)物主要來源于人類排泄物及生活活動(dòng)產(chǎn)生的廢棄物、動(dòng)植物殘片等，主要成分是碳水化合物、蛋白質(zhì)與尿素、脂肪。由于尿素分解很快，故在城市污水中很少發(fā)現(xiàn)尿素。碳水化合物和蛋白質(zhì)屬于生物降解有機(jī)物，對(duì)微生物無毒害與抑制作用。食品加工、飲料等工業(yè)廢水中有機(jī)物成分與生活污水基本相同，其他工業(yè)廢水所含有機(jī)物種類繁多。
生化需氧量(biochemical oxygen demand，BOD)代表了可生物降解有機(jī)物的數(shù)量，在有氧的條件下，在異養(yǎng)菌的作用下，含碳有機(jī)物被氧化(或稱碳化)為C02、H20，完成此碳化階段在20℃大約需20天。同時(shí)，含氮有機(jī)物氨化為NH3，異養(yǎng)菌合成新細(xì)胞。然后，在自養(yǎng)菌(亞硝化菌)作用下，NH3氧化為NO2-，在硝化菌的作用下，NO2-被氧化(硝化)為NO3-，完成硝化階段在20℃時(shí)需要100天。
英國(guó)夏天河流的最高溫度不超過18.3℃，5d是英國(guó)國(guó)內(nèi)河流從發(fā)源地至入海口所需最長(zhǎng)時(shí)間，同時(shí)考慮到5d內(nèi)有更多有機(jī)物被氧化(生活污水氧化70％，工業(yè)廢水氧化25％～90％)，方法測(cè)定結(jié)果重現(xiàn)性好，測(cè)量誤差也較小，同時(shí)此過程只包括含碳有機(jī)物的氧化，又不致把含氮有機(jī)物的硝化過程包括在內(nèi)。因此，英國(guó)開始用BOD5作為水質(zhì)有機(jī)污染指標(biāo)，以后逐漸被世界各國(guó)所采用。
如上所述，一般測(cè)定水樣BOD5時(shí)，硝化作用很不顯著或根本不發(fā)生硝化作用。但對(duì)于生物處理池的出水，因其中含有大量的硝化細(xì)菌，因此，在測(cè)定BOD5時(shí)也包括了部分含氮有機(jī)物的需氧量。對(duì)于這樣的水樣，如果我們只需要測(cè)定含碳有機(jī)物降解的需氧量，可以加入硝化抑制劑，抑制硝化過程。
BOD5間接表示有機(jī)物污染的程度，是污水處理中的一項(xiàng)重要參數(shù)，用來衡量生化處理過程中的凈化效率。
2、方案描述
生化需氧量是指在有氧條件下，微生物分解水中某些可氧化物質(zhì)，特別是有機(jī)物所進(jìn)行的生物化學(xué)過程中消耗DO的量。目前國(guó)內(nèi)外普遍規(guī)定(20±1)℃培養(yǎng)5d，測(cè)定五日生化需氧量，即BOD5。取水樣使其中含足夠的DO，將該樣品同時(shí)分為兩份，一份測(cè)定當(dāng)日DO的質(zhì)量濃度，另一份放入(20±1)℃培養(yǎng)箱內(nèi)培養(yǎng)五日后再測(cè)其DO的質(zhì)量濃度，二者之差即為BOD5值，以氧的含量(mg／L)表示。
生化需氧量的經(jīng)典測(cè)定方法是稀釋接種法。對(duì)大多數(shù)工業(yè)廢水或生活污水，因含有較多的有機(jī)物，需要稀釋后再培養(yǎng)測(cè)定，以降低其濃度和保證有充足的溶解氧，生活污水本身含有微生物，不需要接種微生物，對(duì)于不含或少含微生物的工業(yè)廢水，在測(cè)定BOD5時(shí)應(yīng)進(jìn)行接種，以引入能分解廢水中有機(jī)物的微生物。當(dāng)廢水中存在難以被一般生活污水中的微生物以正常速度降解的有機(jī)物或含有劇毒物質(zhì)時(shí)，應(yīng)將馴化后的微生物引入水樣中進(jìn)行接種。對(duì)于污水或工業(yè)廢水，通常需做三個(gè)稀釋比。稀釋的程度應(yīng)使培養(yǎng)中所消耗的溶解氧大于2mg/L，而剩余溶解氧在1mg/L以上。在兩個(gè)或三個(gè)稀釋比的樣品中，凡消耗溶解氧大于2mg/L和剩余溶解氧大于1mg/L時(shí)，計(jì)算結(jié)果時(shí)，應(yīng)取其平均值。若剩余的溶解氧小于1mg/L甚至為零時(shí)，應(yīng)加大稀釋比。溶解氧消耗量小于2mg/L，有兩種可能，一種是稀釋倍數(shù)過大，另一種可能是微生物菌種不適應(yīng)，活性差，或含毒性物質(zhì)濃度過大，這時(shí)可能出現(xiàn)在幾個(gè)稀釋比中，稀釋倍數(shù)大的消耗溶解氧反而較多。水樣稀釋倍數(shù)超過100倍時(shí)，應(yīng)預(yù)先在容量瓶中用水初步稀釋后，再取適量進(jìn)行最后稀釋培養(yǎng)。
經(jīng)過特制的、用于稀釋水樣的水稱為稀釋水。為了保證水樣稀釋后有足夠的溶解氧，稀釋水通常要通入空氣進(jìn)行曝氣(或通人氧氣)，使稀釋水中溶解氧接近飽和，這樣才能為五天內(nèi)微生物氧化分解有機(jī)物提供充足的氧。
稀釋水中還應(yīng)加入磷酸鹽調(diào)節(jié)pH6.5～8.5，適合好氧微生物活動(dòng)的最佳pH值為7.2，加入鈣、鎂、鐵鹽等微量營(yíng)養(yǎng)鹽以維持微生物正常的生理活動(dòng)。
為抑制硝化過程，可在每升稀釋水樣中加入1mL濃度為500mg／L的丙烯基硫脲(ATU，C4H8N2S)或一定量固定在氯化鈉上的2-氯代-6-三氯甲基吡啶(TC-MP)，使TC-MP在稀釋樣品中的濃度大約為0.5mg／L。
本方法適用于測(cè)定BOD5大于或等于2mg/L，最大不超過6000mg/L的水樣。當(dāng)水樣BOD5大于6000mg/L，會(huì)因稀釋帶來一定的誤差。
溶解氧的測(cè)定一般選擇氧化還原滴定法，利用氧化還原反應(yīng)來測(cè)定物質(zhì)濃度的方法稱為氧化還原滴定法。
由原電池知識(shí)，當(dāng)正、負(fù)極電位差有一定值時(shí)，原電池發(fā)生電極反應(yīng)，電極電位與氧化還原反應(yīng)有關(guān)。每一電極由同一種元素兩種不同價(jià)態(tài)的物質(zhì)構(gòu)成，組成氧化還原電對(duì)，電對(duì)電位值越低，低價(jià)態(tài)物質(zhì)還原性越強(qiáng)，電對(duì)電位值越高，高價(jià)態(tài)物質(zhì)氧化性越強(qiáng)。
測(cè)定溶解氧的方法稱容量分析法，即滴定分析法(titrimetric method)，根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)溶液的消耗量求得化學(xué)物的濃度。用來求被測(cè)物質(zhì)質(zhì)量濃度的溶液稱為標(biāo)準(zhǔn)溶液(已知準(zhǔn)確濃度的溶液)。滴定終點(diǎn)可根據(jù)與指示劑反應(yīng)生成顏色的變化來判定，也可從電位改變來判定。滴定分析儀器主要有滴定管、容量瓶、移液管及吸量管等。本方法利用碘的還原性和氧化性來求得溶解氧的質(zhì)量濃度，這種方法稱為碘量法，溶解氧測(cè)定常采用碘量法及其修正法。
水樣中亞硝酸鹽氮含量高于O.05mg/L，二價(jià)鐵低于1mg／L時(shí)，用Na2S203滴定水樣時(shí)，到終點(diǎn)立即返回藍(lán)色，水中可能有亞硝酸鹽氧化I-使之又變?yōu)镮2，加入疊氮化鈉使亞硝酸鹽轉(zhuǎn)化為氮?dú)忉尫牛拚齺喯跛猁}的影響，此法適用于多數(shù)污水及生化處理水。水樣中二價(jià)鐵高于1mg／L，二價(jià)鐵會(huì)被空氣中的氧氧化，產(chǎn)生干擾，采用高錳酸鉀修正法修正。用吸管于液面下加入0.7mL硫酸、1mL 6.3g／L的高錳酸鉀溶液、1mL400g／L氟化鉀溶液，蓋好瓶蓋，顛倒混勻，放置10min，如紅紫色褪盡，需再加入少許高錳酸鉀溶液使5min內(nèi)紫紅色不褪，然后用吸管于液面下加人2％草酸鉀溶液，蓋好瓶蓋，顛倒混合幾次，至紅色褪盡。生成Fe3+的干擾通過加入氟化鉀生成絡(luò)離子除去。水樣有色或有懸浮物，利用硫酸鋁鉀水解產(chǎn)生的氫氧化鋁吸附作用，去除干擾。方法為：于1000mL具塞細(xì)口瓶中，用虹吸法注滿水樣并溢出1／3左右。用吸管于液面下加入100mL硫酸鋁鉀溶液，加入1～2mL濃氨水，蓋好瓶塞，顛倒混勻，放置10min。待沉淀物下沉后，將其上清液虹吸至溶解氧瓶?jī)?nèi)。含有活性污泥懸濁物的水樣，于1000mL具塞細(xì)口瓶中，用虹吸法注滿水樣并溢出1／3左右。用吸管于液面下加入10mL硫酸銅一氨基磺酸抑制劑，蓋好瓶塞，顛倒混勻。靜置、絮凝沉淀后，吸出清液進(jìn)行稀釋和測(cè)定溶解氧。
參考資料：實(shí)用水質(zhì)檢驗(yàn)技術(shù)
