有機污染綜合指標測定（一）
發(fā)布時間：2017-09-01
一、生化需要量
1、引導問題
生活污水與工業(yè)廢水中含有的大量各類有機物排入水域后，在水體微生物的作用下分解時消耗大量溶解氧(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，需氧有機物腐敗發(fā)臭，并放出氨、甲烷、硫化氫等。
生活污水所含有機物主要來源于人類排泄物及生活活動產(chǎn)生的廢棄物、動植物殘片等，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)屬于生物降解有機物，對微生物無毒害與抑制作用。食品加工、飲料等工業(yè)廢水中有機物成分與生活污水基本相同，其他工業(yè)廢水所含有機物種類繁多。
生化需氧量(biochemical oxygen demand，BOD)代表了可生物降解有機物的數(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，含氮有機物氨化為NH3，異養(yǎng)菌合成新細胞。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℃時需要100天。
英國夏天河流的最高溫度不超過18.3℃，5d是英國國內(nèi)河流從發(fā)源地至入海口所需最長時間，同時考慮到5d內(nèi)有更多有機物被氧化(生活污水氧化70％，工業(yè)廢水氧化25％～90％)，方法測定結果重現(xiàn)性好，測量誤差也較小，同時此過程只包括含碳有機物的氧化，又不致把含氮有機物的硝化過程包括在內(nèi)。因此，英國開始用BOD5作為水質(zhì)有機污染指標，以后逐漸被世界各國所采用。
如上所述，一般測定水樣BOD5時，硝化作用很不顯著或根本不發(fā)生硝化作用。但對于生物處理池的出水，因其中含有大量的硝化細菌，因此，在測定BOD5時也包括了部分含氮有機物的需氧量。對于這樣的水樣，如果我們只需要測定含碳有機物降解的需氧量，可以加入硝化抑制劑，抑制硝化過程。
BOD5間接表示有機物污染的程度，是污水處理中的一項重要參數(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)，特別是有機物所進行的生物化學過程中消耗DO的量。目前國內(nèi)外普遍規(guī)定(20±1)℃培養(yǎng)5d，測定五日生化需氧量，即BOD5。取水樣使其中含足夠的DO，將該樣品同時分為兩份，一份測定當日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)典測定方法是稀釋接種法。對大多數(shù)工業(yè)廢水或生活污水，因含有較多的有機物，需要稀釋后再培養(yǎng)測定，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，對于不含或少含微生物的工業(yè)廢水，在測定BOD5時應進行接種，以引入能分解廢水中有機物的微生物。當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物或含有劇毒物質(zhì)時，應將馴化后的微生物引入水樣中進行接種。對于污水或工業(yè)廢水，通常需做三個稀釋比。稀釋的程度應使培養(yǎng)中所消耗的溶解氧大于2mg/L，而剩余溶解氧在1mg/L以上。在兩個或三個稀釋比的樣品中，凡消耗溶解氧大于2mg/L和剩余溶解氧大于1mg/L時，計算結果時，應取其平均值。若剩余的溶解氧小于1mg/L甚至為零時，應加大稀釋比。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，活性差，或含毒性物質(zhì)濃度過大，這時可能出現(xiàn)在幾個稀釋比中，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，應預先在容量瓶中用水初步稀釋后，再取適量進行最后稀釋培養(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物提供充足的氧。
稀釋水中還應加入磷酸鹽調(diào)節(jié)pH6.5～8.5，適合好氧微生物活動的最佳pH值為7.2，加入鈣、鎂、鐵鹽等微量營養(yǎng)鹽以維持微生物正常的生理活動。
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。
本方法適用于測定BOD5大于或等于2mg/L，最大不超過6000mg/L的水樣。當水樣BOD5大于6000mg/L，會因稀釋帶來一定的誤差。
溶解氧的測定一般選擇氧化還原滴定法，利用氧化還原反應來測定物質(zhì)濃度的方法稱為氧化還原滴定法。
由原電池知識，當正、負極電位差有一定值時，原電池發(fā)生電極反應，電極電位與氧化還原反應有關。每一電極由同一種元素兩種不同價態(tài)的物質(zhì)構成，組成氧化還原電對，電對電位值越低，低價態(tài)物質(zhì)還原性越強，電對電位值越高，高價態(tài)物質(zhì)氧化性越強。
測定溶解氧的方法稱容量分析法，即滴定分析法(titrimetric method)，根據(jù)標準溶液的消耗量求得化學物的濃度。用來求被測物質(zhì)質(zhì)量濃度的溶液稱為標準溶液(已知準確濃度的溶液)。滴定終點可根據(jù)與指示劑反應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，二價鐵低于1mg／L時，用Na2S203滴定水樣時，到終點立即返回藍色，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)化為氮氣釋放，修正亞硝酸鹽的影響，此法適用于多數(shù)污水及生化處理水。水樣中二價鐵高于1mg／L，二價鐵會被空氣中的氧氧化，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內(nèi)。含有活性污泥懸濁物的水樣，于1000mL具塞細口瓶中，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，吸出清液進行稀釋和測定溶解氧。
參考資料：實用水質(zhì)檢驗技術
