探討標準稀釋法測定生化需氧量中稀釋水的影響因素

探討標準稀釋法測定生化需氧量中稀釋水的影響因素

摘要：目的： 旨在尋找生化需氧量（BOD）標準稀釋法測定中稀釋水的一些影響因素，提高測定的靈敏度與準確度，為今后的教學研究提供一定的參考。方法： 分別以不同水源、不同曝氣平衡時間、不同溫度為研究條件測試稀釋水的5 d生化過程所消耗的氧量（BOD5），以確定最佳實驗條件。結果： 以蒸餾水和純凈水作為稀釋水水源，其BOD5都小于0.2 mg／L，均達到標準；平衡時間增長,當日溶解氧量趨于降低,與標準值的差值也逐漸增大，未經平衡的溶解氧量接近飽和；20 ℃時的測定結果達標。結論： 以經濟實用的蒸餾水為稀釋水水源，在20 ℃恒溫實驗室進行測定，并在水樣采集、稀釋過程中嚴格遵守操作步驟，避免氣泡的產生。

關鍵詞： 水污染； 溫度； 時間因素； 水質； 平衡時間； 生化需氧量

　　生化需氧量（Biochemical oxygen demand，BOD），是指在有氧的條件下，水中微生物分解有機物的生物化學過程中所需溶解氧的質量濃度［1］。BOD是反映水體被有機物污染程度的綜合指標，也是研究廢水的可生化降解性和生物化學處理效果，以及生物化學處理廢水工藝設計和動力學研究中的重要參數。測量中,當耗氧量超過水樣中溶解氧時，需用配制的飽和稀釋水將水樣適當稀釋，再測定其消耗量,現行標準要求稀釋水的5 d生化過程所消耗的氧量（BOD5）不超過0.2 mg／L。但實際測定中，由于水樣溶解氧受各種因素影響較大，從而影響測定結果。2006年10月～2007年3月就測定過程中稀釋水BOD5的影響因素進行了探討。
　　1 材料與方法
　　1.1 材料
　　1.1.1 儀器
　　恒溫箱（20±1）℃，250 ml溶解氧瓶，250 ml碘量瓶，1 000 ml量筒，攪拌器和虹吸管，250 ml三角瓶，50 ml酸式和堿式滴定管，吸管（100 ml球形吸管和10 ml直形吸管等），20 L曝氣瓶3個。
　　1.1.2 試劑
　　磷酸鹽緩沖溶液，硫酸鎂溶液，氯化鈣溶液，三氯化鐵溶液，硫酸錳溶液，堿性碘化鉀溶液，0.5% 淀粉溶液，0.025 mol/L硫代硫酸鈉標準溶液，0.005 mol/L草酸溶液，0.002 mol/L高錳酸鉀溶液，1∶3硫酸溶液，分析純濃硫酸。
　　1.1.3 樣品來源
　　本實驗以新蒸蒸餾水（48 h內）、純凈水為稀釋水水源。
　　1.2 方法分別測定水樣培養前的溶解氧含量（DO及時）和在（20±1）℃培養5 d后的溶解氧含量（DO5），二者之差為BOD5，即：BOD5=DO及時-DO5。　　
　　DO的測定：將處理過的稀釋水水樣吸取100 ml，放入250 ml碘量瓶中，一式2份，立即用0.025 0 mol/L硫代硫酸鈉標準溶液滴定至終點，記錄用量V1（ml）；同法再滴定另一份，記錄用量V2（ml）。根據已有的溶解氧含量計算公式得出：DO（mg/L）=V1 V2［2］。確定稀釋水水源：分別以蒸餾水和純凈水為稀釋水源，在室溫條件下曝氣48 h,之后平衡48 h，測定其BOD5。確定平衡時間：以純凈水為水源，在室溫條件分別曝氣0 h平衡0 h、曝氣48 h平衡0 h、曝氣48 h平衡24 h、曝氣48 h平衡48 h,測定其BOD5值。確定溫度的影響：分別在5 d前后溫度為20/19 ℃、15/15 ℃和11/9 ℃3個溫度下測試稀釋水的BOD5。
　2 結果
　　2.1 水源　　
　　以新蒸蒸餾水和純凈水分別作為水源測定其BOD5，結果見表1。實驗發現，以新蒸蒸餾水和純凈水作為稀釋水水源，其BOD5都小于0.2 mg／L，均達到標準，無明顯差異。表1 不同水源的BOD5（略）
　　2.2 平衡時間　　
　　由2.1的實驗結果，以新蒸蒸餾水為水源, 分別作未曝氣、曝氣48 h后平衡 0 h、曝氣48 h后平衡 12 h、曝氣48 h后平衡 24 h和曝氣48 h后平衡 48 h的測試，測定其DO及時,與當日標準狀態下的DO值（DO標T）進行比較,結果見表2。實驗中發現，平衡時間增長, DO及時趨于降低,與標準值的差值也逐漸增大，未經平衡的DO及時接近飽和。由于貴州海拔較高，大氣壓較低，因此比較時應根據以下公式進行校正：DO及時T =（P及時T / P標）* DO標T［3］。式中：DO及時T為T ℃時及時測定溶解氧應有值，P及時T為測定當日實測大氣壓，P標為標準大氣壓：760 mmHG，DO標T為T ℃時的測定當日溶解氧標準值。例如曝氣后平衡 0 h的DO值為9.70，當日溫度為11 ℃，氣壓為671.0 mmHG，則當日標準DO值=（671.0 /760.0）*11.0=9.72 mg/L。
　　2.3 溫度
　　由2.1的實驗結果，考慮經費等問題,以新蒸蒸餾水為水源， 分別在5 d前后對20/19 ℃、15/15 ℃和11/9 ℃ 3個溫度進行測試，結果見表3。實驗中發現，20 ℃時的測定結果達標。表2 不同平衡時間下的及時DO（略）表3 不同溫度條件下的BOD5（略）
　　3 討論
　　3.1 新鮮蒸餾水的電導率在5 MΩ/cm以下，上、中、下層的溶解氧都穩定，而非新蒸餾水電導率在5兆歐/cm以上，其溶解氧不穩定，溶解氧上、下層偏低，中層偏高［4］。因此，稀釋水的配制需用新蒸蒸餾水。此外，在不受溫度干擾的情況下,無論采用新蒸蒸餾水還是純凈水作為BOD5稀釋水水源，其空白值均可達到規定要求（見表1）。有研究表明，用純水器法處理的稀釋水，一次出水水質可達0.1～0.2 mg/L［5］。由于實驗條件所限，未進行比較。
　　3.2 稀釋水的曝氣與平衡是為了使稀釋水中溶解氧接近飽和，防止出現測定偏差。現在使用的各種實驗指導和標準都未明確規定曝氣和平衡時間，本次實驗僅為初步探索�！　�
　　本次實驗發現，未曝氣時水中溶解氧含量最高，曝氣后含量反而降低（表2）。這可能是因為，所測未經曝氣純水的DO及時是在生產車間的溫度和氣壓條件下獲得溶解氧，與測定環境條件不同。因此，測定前仍需要在測定環境中平衡，使溶解氧濃度穩定。隨著平衡時間的增加，水中溶解氧會不斷溢出以達到平衡，而平衡過程中，氣溫變化會對溶解氧量產生影響。
　　3.3 溫度對稀釋水的BOD5值有明顯影響，影響可分為：（1）產生氣泡。如果溶解氧瓶中有氣泡存在,由于測定當日和5 d后的培養箱及室溫溫度、氣壓等條件均不同，會使水中溶解氧過飽和或溢出，導致實驗結果產生誤差。盡管在水樣采集、稀釋過程中嚴格遵守操作步驟，但是由于實驗后期測定DO及時時的室溫低于20 ℃，所以溶解氧瓶中全部出現氣泡。根據Gibbs定律，當水樣溫度發生變化時，溶液原有的平衡會被打破，在物系壓力不變的情況下，溶液中各溶質含量將發

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