水五日生化需氧量BOD5的測定

1、實驗五 水五日生化需氧量（BOD5）的測定1目的1.1理解BOD的含義及測定條件；1.2 了解水樣預(yù)處理的道理與預(yù)處理方法。2方法原理生物化學(xué)需氧量（BOD）定義為：在規(guī)定的條件下，微生物分解存在水中的某些可氧化物質(zhì)，特別是有機(jī)物所進(jìn)行的生物化學(xué)過程所消耗的溶解氧量。該過程進(jìn)行的時間很長，如在20C培養(yǎng)條件下，全過程需100天，根據(jù)目前國際統(tǒng)一規(guī)定，在 20土 C的溫度下，培養(yǎng)五天后測出的結(jié)果，稱為五日生化需氧量，記 為BOD 5,其單位用質(zhì)量濃度 mg/L表示。對于一般生活污水和工業(yè)廢水，雖然含較多有機(jī)物，如果樣品含有足夠的微生物和具有足夠氧氣，就可以將樣品直接進(jìn)行測定，但為了保證微生物生長

2、的需要，需加入一定量的無機(jī)營養(yǎng)鹽（磷酸鹽、鈣、鎂和鐵鹽）。某些不含或少含微生物的工業(yè)廢水、酸堿度高的廢水、高溫或氯化殺菌處理的廢水等，測定前應(yīng)接入 可以分解水中有機(jī)物的微生物，這種方法稱為接種。對于一些廢水中存在著難被一般生活污水中微生物以 正常速度降解的有機(jī)物或含有劇毒物質(zhì)時，可以將水樣適當(dāng)稀釋，并用馴化后含有適應(yīng)性微生物的接種水 進(jìn)行接種。一般檢測水質(zhì)的 BOD5只包括含碳有機(jī)物質(zhì)氧化的耗氧量和少量無機(jī)還原性物質(zhì)的耗氧量。由于許多 二級生化處理的出水和受污染時間較長的水體中，往往含有大量硝化微生物。這些微生物達(dá)到一定數(shù)量就 可以產(chǎn)生硝化作用的生化過程。為了抑制硝化作用的耗氧量，應(yīng)加入適量的

3、硝化抑制劑。3適用范圍BOD5為2 1000mg/L水樣，超過1000mg/L的水樣，應(yīng)適當(dāng)稀釋。4主要儀器及設(shè)備使用的玻璃儀器皿在實驗前應(yīng)認(rèn)真清洗，防止油污、沾塵。玻璃器皿干燥后方能使用。常用實驗室設(shè)備如下：4.1生化培養(yǎng)箱 溫度控制在20擊C,可連續(xù)無故障運(yùn)行。4.2充氧設(shè)備充氧動力常采用無油空氣壓縮機(jī)（或隔膜泵、或氧氣瓶、或真空泵）。充氧流程可分為 正壓、負(fù)壓充氧兩種流程。4.3 BOD培養(yǎng)瓶：容積 550ddmLo4.4樣品運(yùn)輸貯藏箱：溫度保持04C。4.5 250mL溶解氧瓶或具塞試劑瓶 26個。4.6 50mL滴定管2支。4.7 1mL移液管3支，25mL、100mL移液管各1支。

4、4.8 10mL、100mL 量筒各 1 個。4.9 250mL碘量瓶2個。5試劑采用分析純試劑。實驗用水采用重蒸蒸熠水。5.1硫酸鎰溶液將MnSO44H2O 480g或MnSO42H2O 400g溶于蒸熠水中，過濾后稀釋成 100mL。（此溶液中不 能含有高價鎰，試驗方法是取少量此溶液加入碘化鉀及稀硫酸后溶液不能變成黃色，如變成黃色表示有少 量碘析出，即表示溶液中含有高價鎰）。2 -MnO 3 +2I-+6H+=I2+Mn2+3H2O5.2堿性碘化鉀溶液溶解500g氫氧化鈉于300 400mL蒸熠水中，冷至室溫。另外溶解300g碘化鉀于200mL蒸熠水中，慢慢加入已冷卻的氫氧化鈉溶液，搖勻后

5、用蒸留水稀釋至1000mL（強(qiáng)堿性溶液腐蝕性很大，使用時注意勿濺在皮膚或衣服上），如有沉淀，則放置過夜取上清液，貯藏于塑料瓶或棕色試劑瓶中（用棕色試劑瓶 時要用橡膠瓶塞）。5.3濃硫酸比重1.84,強(qiáng)酸腐蝕性很大，使用注意勿濺在皮膚或衣服上。5.4 1 %淀粉指示液稱取2g可溶性淀粉，溶于少量蒸熠水中，用玻璃棒調(diào)成糊狀：慢慢加入（邊加邊攪拌）剛煮沸的200mL 蒸熠水中，冷卻后加入 0.25g水楊酸或0.8g氯化鋅ZnCl2防腐劑。此溶液遇碘應(yīng)變?yōu)樗{(lán)色，如變成紫色表 示已有部分變質(zhì)，要重新配制。5.5 （1+1）硫酸溶液將濃硫酸（比重1 . 84）與水等體積混合。5.6 2 mol/L（1 /

6、 2 H2SO4）5.7鹽溶液下述溶液至少可穩(wěn)定一個月，應(yīng)貯存在玻璃瓶內(nèi)，置于暗處。一旦發(fā)現(xiàn)有生物滋長跡象，則應(yīng)棄去 不用5.7.1磷酸鹽：緩沖溶液將 8.5g 磷酸二氫鉀(KH 2PO4)、21.75g 磷酸氫二鉀(K2HPO4)、33.4g 七水磷酸氫二鈉(NaH2PO4 7H2O)、和1.7g氯化鉉(NH4CI)溶于500mL水中，西是指1000mL。此緩沖溶液的pH應(yīng)為7.2。5.7.2七水硫酸鎂：22.5g/L溶液將22.5g七水硫酸鎂(MgSO47H2O)溶于水中，稀釋至1000mL并混合均勻。5.7.3氯化鈣：27.5g/L溶液將27.5g無水氯化鈣(CaCl2)(若用水合氯化鈣

7、，要取相當(dāng)?shù)牧?溶于水，稀釋至 1000mL并混合均 勻。5.7.4: 0.25g /L 溶液將0.25g六水氯化鐵(HI) (FeCl3H2O)溶解于水中，稀釋至 1000mL并混合均勻。5.8 硫代硫酸鈉溶液 C(Na2S2O3)=0.025mol / L稱取6.2g硫代硫酸鈉(Na2S2O3 5H2O)溶于煮沸放冷的蒸熠水中，加入 0.2g碳酸鈉，用水稀釋至 1000mL。貯于棕色瓶中，使用前用重銘酸鉀，C(1 /6K2Cr2O7)=0.0250mol/L標(biāo)準(zhǔn)溶液標(biāo)定，標(biāo)定方法如下。于250mL碘重瓶中，加入l00mL蒸熠水和1g碘化鉀，加入10.00mL 0.0250 mo1 / L重

8、銘酸鉀標(biāo)準(zhǔn) 溶液，5mL 2 mol/L(1 / 2 H2SO4)硫酸溶液(5.6)，密塞，搖勻，于暗處靜置 5 min后，用待標(biāo)定的硫代硫酸 鈉溶液滴定至溶液呈淡黃色，加入 1 mL淀粉溶液，繼續(xù)滴定至藍(lán)色剛好褪盡為止，記錄用量。標(biāo)定反應(yīng)：K2CMO7+6KI+7H 2SO4=Cr2(SO4)3+312+4K2SO4+7H2O(硫酸銘，綠色)I2+2Na2S2O3=2NaI+Na2S4O6(連四硫酸鈉，無色)C=10.00 >0.0250/ V式中 C硫酸鈉溶液濃度(mol/L)V一硫代硫酸鈉溶液消耗量(mL)5.9氫氧化鈉,0.5mol/L5.10 鹽酸，0.5mol/ L5.11

9、稀釋水在5-20L玻璃內(nèi)瓶裝入一定量的純水曝氣2-8h,使稀釋水的溶解氧接近飽和；曝氣后瓶口蓋上兩層干凈紗布，置于20C培養(yǎng)箱中放置數(shù)小時，使水中溶解氧含量不少于8mg/L。臨用前每升水中加入四種營養(yǎng)鹽溶液(5.7.1)、(5.7.2)、(5.7.3)、(5.7.4)各lmL并混合均勻。稀釋水的 pH值為7.2，應(yīng)在8h內(nèi)使用完。5.12接種水20±l C。如被檢驗樣品本身不含有足夠的適應(yīng)性微生物，應(yīng)采取下述方法獲得接種水。接種溫度應(yīng)在5.12.1城市污水，一般采用住宅區(qū)生活污水，過濾后在20C培養(yǎng)箱內(nèi)放置一晝夜，取上清液作為接種水。5.12.2待測樣品經(jīng)生化處理構(gòu)筑物的出水處的出水

10、。5.12.3當(dāng)工業(yè)廢水中含有難降解有機(jī)物時，取該工業(yè)廢水排放口下游3-8Km處的水作為做接種水；如無此種水源采用馴化菌種的方法在實驗室培養(yǎng)含有適應(yīng)于待測樣品的接種水，建議采用如下方法：取中 和或適當(dāng)稀釋后的該水樣進(jìn)行連續(xù)曝氣，每天加少量新鮮水樣。同時加入適量表層土壤、花園土壤或生活 污水，使能適應(yīng)水樣的微生物大量繁殖。當(dāng)水中出現(xiàn)大量絮狀物，或分析其化學(xué)需氧量的降低值出現(xiàn)突變 時，表明適應(yīng)的微生物已經(jīng)繁殖，可用做接種水。一般馴化過程需要3-8do5.13接種的稀釋水根據(jù)需要和接種水的來源，向每升稀釋水（5.11）中加入1.05.0mL接種水（5.12）中的一種。以接種的稀釋水的 5天（20C）

11、耗氧量應(yīng)在 0.31.0mg/L之間。6 步驟6.1實驗前準(zhǔn)備工作6.1.1實驗前8h將生化培養(yǎng)箱接通電源，并使溫度控制在20 C下正常運(yùn)行。6.1.2將實驗用的稀釋水、接種水和接種的稀釋水放入培養(yǎng)箱內(nèi)恒溫備選用。6.2水樣預(yù)處理6.2.1水樣的pH值不在6.57.5之間時；先做單獨(dú)試驗，確定需要的鹽酸（5.10）或氫氧化鈉溶液（5.9） 體積，再中和樣品，不管有無沉淀形成。當(dāng)水樣的酸度或堿度很高，可改用高濃的堿或酸進(jìn)行中和，確保 用量不少過水樣體積的 0.5%。6.2.2含有少量游離氯的水樣，一般放置1-2h后，游離氯即可消失。對于游離氯在短時間內(nèi)不能消失的水樣，可加入適量的亞硫酸鈉溶液，以

12、除去游離氯。6.2.3從水溫較低的水體中或富營養(yǎng)化的湖泊中采集的水樣，應(yīng)迅速升溫至20C左右，以趕出水樣中過飽和的溶解氧。否則會造成分析結(jié)果偏低。從水溫較高的水體中或廢水排放口取樣，應(yīng)迅速使其冷卻至20 C左右，否則會造成分析結(jié)果偏高。6.2.4若待測水樣沒有微生物或微生物活性不足時，都要對樣品進(jìn)行接種。諸如以下幾種工業(yè)廢水：a未經(jīng)生化處理過的工業(yè)廢水；b、高溫高壓或經(jīng)衛(wèi)生殺菌的廢水，特別要注意食品加工工業(yè)的廢水和醫(yī)院生活污水；c、強(qiáng)酸強(qiáng)堿性的工業(yè)廢水；d、高BOD5值的工業(yè)廢水；&含銅、鋅、鉛、碑、鎘、銘、割等有毒物質(zhì)的工業(yè)廢水。以上的工業(yè)廢水都需采用具有足夠微生物。7測試7.1不經(jīng)

13、稀釋水樣的測定 溶解氧含量較高、有機(jī)物含量較少的地表水，可不經(jīng)稀釋而直接以虹吸法將約20C的混勻水樣轉(zhuǎn)移入兩個溶解氧瓶內(nèi)，轉(zhuǎn)移過程應(yīng)注意不使產(chǎn)生氣泡。以同樣的操作使兩個溶解氧瓶充滿水樣后溢出少許， 加塞。瓶內(nèi)不應(yīng)留有氣泡。 其中一瓶隨即測定溶解氧，另一瓶的瓶口進(jìn)行水封后，放入培養(yǎng)箱中，在 20培養(yǎng)5天。在培養(yǎng)過 程中注意添加封口水。 從開始放入培養(yǎng)箱算起，經(jīng)過5晝夜后，棄去封口水，測定剩余的溶解氧。7.2需經(jīng)稀釋水樣的測定7.2.1稀釋倍數(shù)的確定根據(jù)實踐經(jīng)驗，提出下述計算方法，供稀釋時參考。7.2.1.1地表水由測得的高鎰酸鹽指數(shù)與一定的系數(shù)的乘積，即求的稀釋倍數(shù)。高鎰酸鹽指數(shù)與系數(shù)的關(guān)系見表

14、2-3表2-3由高鎰酸鹽指數(shù)與系數(shù)的關(guān)系高鎰酸鹽指數(shù)（mg/L）系數(shù)高鎰酸鹽指數(shù)（mg/L ）系數(shù)v 510200.4、0.65100.2、0.3> 200.5、0.7、1.07.2.1.2X業(yè)廢水由重銘酸鉀法測得的 COD值來確定，同程需作單個稀釋比。使用稀釋水時，由 COD值分別乘以系數(shù)0.075、0.15、0.225,即獲得三個稀釋倍數(shù)。使用接種稀釋水時，則分別乘以系數(shù)0.075、0.15、0.25即獲得三個稀釋倍數(shù)。7.2.2稀釋操作7.2.2.1 一般稀釋法：按照選定的稀釋比例，用虹吸法沿筒壁先引入部分稀釋水（或接種稀釋水）于 1000mL量筒中，加入需要量的均勻水樣，再加入稀

15、釋水（或接種稀釋水）至 800mL,用帶膠板的玻棒小心上下攪勻。攪拌時勿 使攪棒的膠板露出水面，防止產(chǎn)生氣泡。按照（7.1）相同的步驟操作，測定培養(yǎng)5天前后的溶解氧。5天前后的溶另取兩個溶解氧瓶，用虹吸法裝滿稀釋水（或接種稀釋水）作為空白試驗，測定培養(yǎng) 解氧。7.2.2.2直接稀釋法1mL）的溶解氧瓶內(nèi)，用虹吸法直接稀釋法是在溶解氧瓶內(nèi)直接稀釋。在已知兩個容積相同（其差v加入部分稀釋水（或接種稀釋水），再加入根據(jù)瓶容積和稀釋比例計算出來的水樣量，然后用稀釋水（或接 種稀釋水）使剛好充滿，加塞，勿留氣泡于瓶內(nèi)。7.3溶解氧的測定：溶解氧的測定方法用碘量法（通常用疊氮化鈉改良法），詳見本書第二章實

16、驗六水溶解氧（DO）的測定8計算8.1不經(jīng)稀釋直接培養(yǎng)的水樣BODs = DOi- DO2BODs水樣的BOD 5值，mg /LDO1：水樣在培養(yǎng)前的溶解氧濃度，mg/LDO2：水樣在培養(yǎng)五天后的溶解氧濃度，mg/L8.2經(jīng)稀釋后培養(yǎng)的水樣（Ci C2）（Bi "2） fiBOD 5 =f2Ci水樣在培養(yǎng)前的溶解氧濃度，mg/LC2水樣在培養(yǎng)五天后的溶解氧濃度，mg/LBi稀釋水（或接種稀釋水）在培養(yǎng)前的溶解氧濃度，mg/LB2稀釋水（或接種稀釋水）在培養(yǎng)五天后的溶解氧濃度，mg / Lfi稀釋水（或接種稀釋水）在培養(yǎng)液中所占比例上一一水樣在培養(yǎng)液中所占比例ii9注意事項9.i根據(jù)廢

17、水濃度高低及毒性大小確定使用稀釋水、接種水還是稀釋接種水，若稀釋比大于i00,將分兩步或幾步進(jìn)行稀釋。9.2培養(yǎng)時要注意避光，防止藻類生長影響測定結(jié)果。9.3其他注意事項參見本書第二章實驗六水溶解氧（DO）的測定中（7.27.6）。ii注：fi、f2的計算：例如培養(yǎng)液的稀釋比為 3%,即3份水，97份稀釋水，則fi=0.97, f2=0.03。鏈接 水溶解氧（DO）的測定碘量法1目的1.1掌握碘量法測定水中溶解氧的原理和方法；1.2掌握水樣存在不同干擾物時的處理方法或選用合適的測定方法。2原理測定水中溶解氧常用碘量法及其修正法和膜電極法。清潔水可直接采用碘量法測定。其原理是： 水樣中加入硫酸鎰

18、和堿性碘化鉀，水中溶解氧將低價鎰氧化成高價鎰，生成四價鎰的氫氧化物棕色沉 淀。加酸后，氫氧化物沉淀溶解并與碘離子反應(yīng)，釋出游離碘。以淀粉作為指示劑，用硫代硫酸鈉滴 定釋出的碘，卻可計算出溶解氧的含量。反應(yīng)式如下：MnSO4+2NaOH=Mn（OH） 2+NaSO4（白色）2Mn（OH）2+O2=2MnO（OH） 2（棕色，即 H2MnO3亞鎰酸）MnO（OH） 2+2KI+2H 2SO4=I 2+MnSO4+K2SO4+3H Ol2+2Na2S2O3=2NaI+Na2S4O6 （連四硫酸鈉）3儀器3.1 250ml溶解氧瓶或具塞試劑瓶2個。3.2 50ml滴定管2支。3.3 1ml移液管3支，

19、25ml、100ml移液管各1支。3.4 10ml、100ml 量筒各 1 個。3.5 250ml碘量瓶2個。4試劑4.1硫酸鎰溶液將MnSO4 4H2O 480g或MnSO4 2H2O 400g溶于蒸偕水中，過濾后稀釋成1000ml。（此溶液中不 能含有高價鎰，試驗方法是取少量此溶液加入碘化鉀及稀硫酸后溶液不能變成黃色，如變成黃色表示有少量碘析出，即表示溶液中含有高價鎰 ）。2Mn03 +2I-+6H+=I2+Mn2+3H204.2堿性碘化鉀溶液溶解350g氫氧化鈉于300 400ml蒸偕水中，冷至室溫。另外溶解 300g碘化鉀于200ml蒸偕水 中，慢慢加入已冷卻的氫氧化鈉溶液，搖勻后用蒸

20、偕水稀釋至1000ml （為強(qiáng)堿性溶液，腐蝕性很大，使用時注意勿濺在皮膚或衣服上），如有沉淀，則放過夜后，傾出上清液貯藏于塑料瓶或棕色瓶中。4.3濃硫酸比重1.84,強(qiáng)酸腐蝕性很大，使用注意勿濺在皮膚或衣服上。4.4 1 %淀粉指示液稱取2g可溶性淀粉，溶于少量蒸偕水中，用玻璃棒調(diào)成糊狀：慢慢加入（邊加邊攪拌）剛煮沸的200mL蒸偕水中，冷卻后加入 0.25g水楊酸或0.8g氯化鋅ZnCl2防腐劑。此溶液遇碘應(yīng)變?yōu)樗{(lán)色，如 變成紫色表示已有部分變質(zhì)，要重新配制。4.5 （1+1）硫酸溶液將濃硫酸(比重1 . 84)與水等體積混合。4.6 硫代硫酸鈉溶液 C(Na2&03)=0.025m

21、ol/L稱取6.2g硫代硫酸鈉(Na2S203 5H20)溶于煮沸放冷的蒸偕水中，加入 0.2g碳酸鈉，用水稀釋至 1000mL。貯于棕色瓶中，使用前用重銘酸鉀， C(1/6K2Cr207)=0.0250mol/L標(biāo)準(zhǔn)溶液標(biāo)定，標(biāo)定方法如 下。于250ml碘重瓶中，加入l00ml蒸偕水和1g碘化鉀，加入10.00ml 0.0250 mo1/L重銘酸鉀標(biāo)準(zhǔn)溶 液，5mL 2 mol/L(1/2 H 2S04)，硫酸溶液，密塞，搖勻，于暗處靜置 5 min后，用待標(biāo)定的硫代硫酸鈉 溶液滴定至溶液呈淡黃色，加入 1 ml淀粉溶液，繼續(xù)滴定至藍(lán)色剛好褪盡為止，記錄用量。標(biāo)定反應(yīng)：K2Cr207+6KI

22、+7H 2S04=Cr2(S04)3+3l2+4K2S04+7H20(硫酸銘，綠色)l2+2Na2S203=2NaI+Na2S406(連四硫酸鈉，無色)C=10.00 >0.0250/V式中：C一硫代硫酸鈉溶液濃度(mol/L)V 一硫代硫酸鈉溶液消耗量(ml)5實驗步驟5.1采樣將取樣管插入取樣瓶(溶解氧瓶)底讓水樣慢慢溢出，裝滿后再溢出半瓶左右后，取出取樣管， 趕走瓶壁上可能存在的氣泡，蓋上瓶蓋(蓋下不能留有氣泡)。5.2溶解氧的固定用移液管插入溶解氧瓶的液面下，加入lml硫酸鎰溶液(4.1), 2ml堿性碘化鉀溶液(4.2),蓋好瓶蓋顛倒混合數(shù)次，靜置。待棕色沉淀物降至半瓶時，再顛

23、倒混合一次，待沉淀物降到瓶底。5.3碘析出輕輕打開瓶塞，立即用移液管插入液面下加入1.5ml(1+1)硫酸(4.5),小心蓋好瓶塞，顛倒混合搖勻，至沉淀物全部溶解為止，放置暗處5min。5.4滴定取100.0ml上述溶液于250ml錐形瓶中，用硫代硫酸鈉(4.6)滴定至溶液呈淡黃色，加lml淀粉 溶液(4.4),繼續(xù)滴定至藍(lán)色剛好褪去為止，記錄硫代硫酸鈉用量。6計算溶解氧(O2mg/L) =CXV2X8 刈000/100 f仁 V0/(V0-V1)式中：C一硫代硫酸鈉溶液濃度(mol/L)V 2滴定時消耗硫代硫酸鈉體積(ml)8一氧(1/2, 0)摩爾質(zhì)量(g/mol)V 0250 (ml)V

24、I 加入MnSO4、堿性碘化鉀的體積之和(ml)7注意事項7.1 一般規(guī)定要在取水樣后立即進(jìn)行溶解氧的測定，如果不能在取水樣處完成，應(yīng)該在水樣采取 后立即加入硫酸鎰及堿性碘化鉀溶液，使溶解氧固定”在水中，其余的測定步驟可送往實驗室進(jìn)行。取樣與進(jìn)行測定時間間隔不要太長，以不超過4小時為宜。7.2瓶中充滿水樣時，必須不留空氣泡，不然空氣泡中的氧也會氧化 Mn(OH) 2,使分析結(jié)果偏高。7.3水中如果有亞硝酸鹽存在，亞硝酸氮含量大于0.1mg/L時，由于亞硝酸鹽與碘化鉀作用能析出游離碘，在反應(yīng)中析出的 N0在滴定時受空氣氧化而生成亞硝酸2NO2十 4H+2 2NO+I2+2H2O2 NO+O2 2NO22NO2+H。HNO 2+HNO3亞硝酸又會從碘化鉀中將碘析出，這樣就使分析