探讨标准稀释法测定生化需氧量中稀释水的影响因素

探讨标准稀释法测定生化需氧量中稀释水的影响因素

摘要：目的： 旨在寻找生化需氧量（BOD）标准稀释法测定中稀释水的一些影响因素，提高测定的灵敏度与准确度，为今后的教学研究提供一定的参考。方法： 分别以不同水源、不同曝气平衡时间、不同温度为研究条件测试稀释水的5 d生化过程所消耗的氧量（BOD5），以确定最佳实验条件。结果： 以蒸馏水和纯净水作为稀释水水源，其BOD5都小于0.2 mg／L，均达到标准；平衡时间增长,当日溶解氧量趋于降低,与标准值的差值也逐渐增大，未经平衡的溶解氧量接近饱和；20 ℃时的测定结果达标。结论： 以经济实用的蒸馏水为稀释水水源，在20 ℃恒温实验室进行测定，并在水样采集、稀释过程中严格遵守操作步骤，避免气泡的产生。

关键词： 水污染； 温度； 时间因素； 水质； 平衡时间； 生化需氧量

　　生化需氧量（Biochemical oxygen demand，BOD），是指在有氧的条件下，水中微生物分解有机物的生物化学过程中所需溶解氧的质量浓度［1］。BOD是反映水体被有机物污染程度的综合指标，也是研究废水的可生化降解性和生物化学处理效果，以及生物化学处理废水工艺设计和动力学研究中的重要参数。测量中,当耗氧量超过水样中溶解氧时，需用配制的饱和稀释水将水样适当稀释，再测定其消耗量,现行标准要求稀释水的5 d生化过程所消耗的氧量（BOD5）不超过0.2 mg／L。但实际测定中，由于水样溶解氧受各种因素影响较大，从而影响测定结果。2006年10月～2007年3月就测定过程中稀释水BOD5的影响因素进行了探讨。
　　1 材料与方法
　　1.1 材料
　　1.1.1 仪器
　　恒温箱（20±1）℃，250 ml溶解氧瓶，250 ml碘量瓶，1 000 ml量筒，搅拌器和虹吸管，250 ml三角瓶，50 ml酸式和碱式滴定管，吸管（100 ml球形吸管和10 ml直形吸管等），20 L曝气瓶3个。
　　1.1.2 试剂
　　磷酸盐缓冲溶液，硫酸镁溶液，氯化钙溶液，三氯化铁溶液，硫酸锰溶液，碱性碘化钾溶液，0.5% 淀粉溶液，0.025 mol/L硫代硫酸钠标准溶液，0.005 mol/L草酸溶液，0.002 mol/L高锰酸钾溶液，1∶3硫酸溶液，分析纯浓硫酸。
　　1.1.3 样品来源
　　本实验以新蒸蒸馏水（48 h内）、纯净水为稀释水水源。
　　1.2 方法分别测定水样培养前的溶解氧含量（DO及时）和在（20±1）℃培养5 d后的溶解氧含量（DO5），二者之差为BOD5，即：BOD5=DO及时-DO5。　　
　　DO的测定：将处理过的稀释水水样吸取100 ml，放入250 ml碘量瓶中，一式2份，立即用0.025 0 mol/L硫代硫酸钠标准溶液滴定至终点，记录用量V1（ml）；同法再滴定另一份，记录用量V2（ml）。根据已有的溶解氧含量计算公式得出：DO（mg/L）=V1 V2［2］。确定稀释水水源：分别以蒸馏水和纯净水为稀释水源，在室温条件下曝气48 h,之后平衡48 h，测定其BOD5。确定平衡时间：以纯净水为水源，在室温条件分别曝气0 h平衡0 h、曝气48 h平衡0 h、曝气48 h平衡24 h、曝气48 h平衡48 h,测定其BOD5值。确定温度的影响：分别在5 d前后温度为20/19 ℃、15/15 ℃和11/9 ℃3个温度下测试稀释水的BOD5。
　2 结果
　　2.1 水源　　
　　以新蒸蒸馏水和纯净水分别作为水源测定其BOD5，结果见表1。实验发现，以新蒸蒸馏水和纯净水作为稀释水水源，其BOD5都小于0.2 mg／L，均达到标准，无明显差异。表1 不同水源的BOD5（略）
　　2.2 平衡时间　　
　　由2.1的实验结果，以新蒸蒸馏水为水源, 分别作未曝气、曝气48 h后平衡 0 h、曝气48 h后平衡 12 h、曝气48 h后平衡 24 h和曝气48 h后平衡 48 h的测试，测定其DO及时,与当日标准状态下的DO值（DO标T）进行比较,结果见表2。实验中发现，平衡时间增长, DO及时趋于降低,与标准值的差值也逐渐增大，未经平衡的DO及时接近饱和。由于贵州海拔较高，大气压较低，因此比较时应根据以下公式进行校正：DO及时T =（P及时T / P标）* DO标T［3］。式中：DO及时T为T ℃时及时测定溶解氧应有值，P及时T为测定当日实测大气压，P标为标准大气压：760 mmHG，DO标T为T ℃时的测定当日溶解氧标准值。例如曝气后平衡 0 h的DO值为9.70，当日温度为11 ℃，气压为671.0 mmHG，则当日标准DO值=（671.0 /760.0）*11.0=9.72 mg/L。
　　2.3 温度
　　由2.1的实验结果，考虑经费等问题,以新蒸蒸馏水为水源， 分别在5 d前后对20/19 ℃、15/15 ℃和11/9 ℃ 3个温度进行测试，结果见表3。实验中发现，20 ℃时的测定结果达标。表2 不同平衡时间下的及时DO（略）表3 不同温度条件下的BOD5（略）
　　3 讨论
　　3.1 新鲜蒸馏水的电导率在5 MΩ/cm以下，上、中、下层的溶解氧都稳定，而非新蒸馏水电导率在5兆欧/cm以上，其溶解氧不稳定，溶解氧上、下层偏低，中层偏高［4］。因此，稀释水的配制需用新蒸蒸馏水。此外，在不受温度干扰的情况下,无论采用新蒸蒸馏水还是纯净水作为BOD5稀释水水源，其空白值均可达到规定要求（见表1）。有研究表明，用纯水器法处理的稀释水，一次出水水质可达0.1～0.2 mg/L［5］。由于实验条件所限，未进行比较。
　　3.2 稀释水的曝气与平衡是为了使稀释水中溶解氧接近饱和，防止出现测定偏差。现在使用的各种实验指导和标准都未明确规定曝气和平衡时间，本次实验仅为初步探索。　　
　　本次实验发现，未曝气时水中溶解氧含量最高，曝气后含量反而降低（表2）。这可能是因为，所测未经曝气纯水的DO及时是在生产车间的温度和气压条件下获得溶解氧，与测定环境条件不同。因此，测定前仍需要在测定环境中平衡，使溶解氧浓度稳定。随着平衡时间的增加，水中溶解氧会不断溢出以达到平衡，而平衡过程中，气温变化会对溶解氧量产生影响。
　　3.3 温度对稀释水的BOD5值有明显影响，影响可分为：（1）产生气泡。如果溶解氧瓶中有气泡存在,由于测定当日和5 d后的培养箱及室温温度、气压等条件均不同，会使水中溶解氧过饱和或溢出，导致实验结果产生误差。尽管在水样采集、稀释过程中严格遵守操作步骤，但是由于实验后期测定DO及时时的室温低于20 ℃，所以溶解氧瓶中全部出现气泡。根据Gibbs定律，当水样温度发生变化时，溶液原有的平衡会被打破，在物系压力不变的情况下，溶液中各溶质含量将发

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