差压式BOD5测定法的评价研究分析

摘　要: 对BOD5的测压法测定进行了评价,探讨了该法对接种量的特殊要求;比较了含毒物水样不同稀释比BOD5 测定
的区别,从而验证了该测定法可用以表征毒性物质对微生物活性的影响程度。通过模拟含毒印染废水活性污泥的处理,
指出其不同稀释比BOD5值可作为该处理法的设计和运行管理的重要参数。
关键词: 测压法; BOD5 ; 评价

差压式BOD5 测定法简称测压法,操作简便无需专门培训熟练的检测技术人员。测值的直读式便于随时观测,高浓度水样可经不同程度稀释进行模拟降解比较,并且仪器构造简单,性能相对稳定,售价适中,测定成本低,适合基础监测单位推广。国产测定仪一般对BOD5 为0～1000mgPL 水样可不经稀释直接测定[1 ,2 ] ,有的测量范围高达40000mgPL[3 ] 。那么,测压法对高污染水样的测定
条件与标准稀释法比较有何特殊要求? 含不同污染物水样经大倍数稀释前后的BOD5 测定会有差别吗? 为什么会出现这些差别? 其差别值的含义和应用又有何不同? 无疑,这些问题值得探讨。
1 　实验
1. 1 　仪器与试剂
880 型数字式BOD5 测定仪; PHS-2C。葡萄糖、谷氨酸、CaCl2 、FeCl3 6H2O、MgSO4 2H2O、KH2 PO4 、Na2 HPO4 7H2O、HCl 、NaOH 等均为AR 级。一次去离子水。稀释水和接种水(用花园土浸取液) 按文献[4 ]配制。

1. 2 　结果与讨论
1. 2. 1 　不同稀释比测定时接种液及其用量探讨按标准稀释法的验证条件:20 ℃,pH = 712 ,标准物(葡萄糖、谷氨酸各半) 浓度2～7mgPL 溶解氧大于1mgPL ,表土浸取液加量2 %～3 %[4 ] 时5d 降解率大约在70 %之间,相当于300mgPL 标准物折合成BOD5 为200mgPL 。完全降解约需要20d ,即降解率受到降解速率影响。标准物降解过程是复杂的酶促反应,其反应速率与酶的种类和活性(微生物的种类、活性) 有关,当其他条件恒定时,反应速度与酶浓度成正比,显然接种液中含有的微生物种类的活性及数量直接影响5d 降解率( 即BOD5值) 。这也正是测定条件验证中,用300mgPL标准物降解耗氧200mgPL 时其允许误差范围扩大到180～230 mgPL 的原因,所以BOD5 测定被认为是半定量测定。为了探讨接种量对BOD5 测定的影响,我们采用表土浸取的接种液,配制了不同浓度的标准液做了表1 实验。

表1 　接种量对BOD5 测定的影响
标准BOD5 (mgPL) 接种量( %) 实测BOD5 (mgPL) 测出率( %)
200 011 16919 8419
200 10 20611 10311
800 10 63414 7913
200 20 21610 10810
1000 20 98416 9815
实验证实,接种量对BOD5测定有影响。标准验证中,按文献[4 ]用表土浸取液的加量为2 %～3 % ,对BOD5 2～7 mgPL 标准稀释法适宜,对BOD5高达800～1000 mgPL 的测压法直接测定则偏少,即使增加到10 %仍显不足(800 mgPL 的测出率7913 %) , 有必要增加到20 %(1000 mgPL 测出率9815 % ) 。此外,测压法是把空气与待测液密封在瓶内,所以接种稀释水的BOD5不受限制(标准稀释法要
求小于1 mgPL) 。当采用含微生物量大的生活污水等为接种水时,用量可参照实验(1) 的比例适当调整。

11212 　含毒物BOD5的标准测定
实际测定时水样中常含有抑制微生物活性的有毒污染物,显然不同程度稀释后,对微生物降解速率影响亦不同,BOD5 值的差异将不可避免。本实验用含20 %表土浸取液为接种稀释水配制标准液,分别加入Cu2 + 、酚毒物,按表2 稀释比测定BOD5值。
表2 　毒物对BOD5 测定的影响
Cu2 + 酚 标准BOD5 实测BOD5 加标回收率
(mgPL) (mgPL) (mgPL) (mgPL) ( %)
0131 510 314 68

5011 80010 225 2811

3110 510 1016 21210
500 80010 12815 1611
结果表明, 有毒物质经高倍数(160 倍) 稀释后,对微生物活性影响大大减弱,当Cu2 + 浓度为0131mgPL 时,比标准稀释法中要求的Cu2 + 浓度应小于0101 mgPL 仍偏高数十倍,所以加标回收率只达70 % ,而高浓度的Cu2 + 、酚对微生物活性抑制更强,回收率只有20 %～30 %。值得注意的是低浓度酚回收率高达21210 % ,显然是因为酚作为微生物外源性呼吸碳源而被利用。虽然酚浓度不高,但仍对未驯化的微生物活性有抑制,使标准物和酚降解率总和仍偏低。高浓度含毒水样直接测定时,接种液的驯化与否的BOD5 值差别更大。此结果反之亦证实了测压法可作为毒物对微生物活性影响程度的一种可行的表征方法。

1. 2. 3 　活性污泥法处理印染废水的模拟
标准稀释法对含毒物水样的BOD5 测定要求接种液需经驯化。本实验用活性污泥(含水率9913 %) 作为该印染废水(含多种直接、分散、酸性染料及助剂,CODcr 为1684 mgPL 的驯化接种液。经不同稀释比作生物降解模拟,结果见表3。
表3 　某印染污水活性污泥法模拟处理结果
测定样品 实测BOD5 (mgPL) 被测率( %) 加标回收率( %) BOD5真值(mgPL)
20 % 污泥 9817 6114 16017
20 % 污泥加200mgPL 标样 22115 6114 36017
废水加20 % 污泥 49019 4419 109312
废水加20 % 污泥混加200 mgPL 标样 58016 4419 129311
废水加20 % 污泥稀释4 倍 19611 7015 27812
废水加20 % 污泥稀释200 倍 5156 100 5156
废水加20 % 污泥稀释200 倍后加入5 mgPL 标样 10143 9714 9714 10156
　模拟结果表明,该印染废水BOD5 为109311
mgPL ,可生物降解系数为0165 ,适于生物法处理。若用浓废水直测,BOD5 为49019 mgPL ,可生物降解系数降至0129 ,说明浓废水中含毒物质对驯化微生物活性仍有较大影响(被测率约40 %,偏低) ,活性污泥法处理时浓废水宜稀释以提高降解率。

2 　结论
(1) 差压式BOD5测定法对高浓度水样的直接测定,应适当加大接种量。接种液(或接种稀释水) 的BOD5无需限制,但含毒浓水样直测时接种液的驯化要求更高。
(2) 含毒物水样不同稀释比的加标BOD5 差别大,其差值可表征毒物对微生物活性的影响程度。
(3) 测压法便于模拟生物降解过程,能为处理工艺的选择、处理设施的设计和运行管理提供有效参数。

参考文献:
[ 1 ] 江苏电分析仪器厂,880 型数字式BOD5 测定仪使用说明书. P1.
[ 2 ] 周皖云,沈震. BOD5 Trak 仪器测定水中5 日生化需氧量[J ] . 云南环境科学,20(4) :58 - 59.
[ 3 ] 迟云夏,刘宏之.θxitop 测量系统测定BOD5方法之探讨[J ] . 山东化工,31 ;38 - 40.
[ 4 ] 奚旦立,孙裕生、刘秀英. 环境监测(修订版) [M] . 北京:高等教育出版社,1995 :394 ,82.
[ 5 ] 水质分析方法国家标准汇编[M] . 北京:中国标准出版社,1996 :119.