[科普中国]-生化需氧量-

基本介绍

生化需氧量又称生化耗氧量（Biochemical oxygen demand，简写为BOD），是水体中的好氧微生物在一定温度下将水中有机物分解成无机质，这一特定时间内的氧化过程中所需要的溶解氧量，是表示水中有机物等需氧污染物质含量的一个综合指标。

生化需氧量是重要的水质污染参数。废水、废水处理厂出水和受污染的水中,微生物利用有机物生长繁殖时需要的氧量，是可降解（可以为微生物利用的）有机物的氧当量。2

地面水中的污染物，在以微生物为媒介的氧化过程中要消耗水中的溶解氧，其所消耗的溶解氧量称作生化需氧量（或生物耗氧量，即BOD，以mg/L为单位），间接反映了水中可生物降解的有机物量。它说明水中有机物出于微生物的生化作用进行氧化分解，使之无机化或气体化时所消耗水中溶解氧的总数量。其值越高，说明水中有机污染物质越多，污染也就越严重。加以悬浮或溶解状态存在于生活污水和制糖、食品、造纸、纤维等工业废水中的碳氢化合物、蛋白质、油脂、木质素等均为有机污染物，可经好气菌的生物化学作用而分解，由于在分解过程中消耗氧气，故亦称需氧污染物质。若这类污染物质排入水体过多，将造成水中溶解氧缺乏，同时，有机物又通过水中厌氧菌的分解引起腐败现象，产生甲烷、硫化氢、硫醇和氨等恶臭气体，使水体变质发臭。

污水中各种有机物得到完会氧化分解的时间，总共约需一百天，为了缩短检测时间，一般生化需氧量以被检验的水样在20℃下，五天内的耗氧量为代表，称其为五日生化需氧量，简称BOD5，对生活污水来说，它约等于完全氧化分解耗氧量的70%。

测量标准虽然生化需氧量并非一项精确定量的检测，但是由于其间接反映了水中有机物质的相对含量，故而BOD长期以来作为一项环境监测指标被广泛使用；在水环境模拟中，由于对水中每种化合物分别考虑也并不现实，同样使用BOD来模拟水中有机物的变化。

生化需氧量和化学需氧量(COD)的比值能说明水中的难以生化分解的有机物占比，微生物难以分解的有机污染物对环境造成的危害更大。通常认为废水中这一比值大于0.3时适合使用生化处理。

在BOD的测量中，通常规定使用20℃、5天的测试条件，并将结果以氧的mg/L表示，记为五日生化需氧量，符号，这一指标系由英国皇家污水处理委员会确定。

一般清净河流的五日生化需氧量不超过2毫克/升，若高于10毫克/升，就会散发出恶臭味。工业、农业、水产用水等要求生化需氧量应小于5毫克/升，而生活饮用水应小于1毫克/升。对于一般的生活污水有机废水，硝化过程在5-7天以后才能显著展开，因此不会影响有机物BOD5的测量；对于特殊的有机废水，为了避免硝化过程耗氧所带来的干扰，可以在样本中添加抑制剂。3

我国污水综合排放标准规定，在工厂排出口，废水的生化需氧量二级标准的最高容许浓度为60毫克/升，地面水的生化需氧量不得超过4毫克/升。

城镇污水处理厂一级A标准 10mg/L 一级B标准 20mg/l 二级标准 30mg/l 三级标准 60mg/l。

二者区别生化需氧量与化学需氧量（COD，ChemicalOxygenDemand）区别：COD，化学需氧量是以化学方法测量水样中需要被氧化的还原性物质的量。水样在一定条件下，以氧化1升水样中还原性物质所消耗的氧化剂的量为指标，折算成每升水样全部被氧化后，需要的氧的毫克数，以mg/L表示。它反映了水中受还原性物质污染的程度。该指标也作为有机物相对含量的综合指标之一。生化需氧量和化学需氧量的比值能说明水中的有机污染物有多少是微生物所难以分解的。微生物难以分解的有机污染物对环境造成的危害更大。

微生物电极法测定水中生化需氧量的微生物传感器是由氧电极和微生物菌膜构成，其原理是当含有饱和溶解氧的样品进入流通池中与微生物传感器接触，样品中溶解性可生化降解的有机物受到微生物菌膜中菌种的作用，而消耗一定量的氧，使扩散到氧电极表面上氧的质量减少。当样品中可生化降解的有机物向菌膜扩散速度（质量）达到恒定时，此时扩散到氧电极表面上氧的质量也达到恒定，因此产生一个恒定电流。由于恒定电流的差值与氧的减少量存在定量关系，据此可换算出样品中生化需氧量。测定水和污水中生化需氧量的微生物传感器快速测定法。该标准规定的生物化学需氧量是指水和污水中溶解性可生化降解的有机物在微生物作用下所消耗溶解氧的量。

该测定方法适用于地表水、生活污水和不含对微生物有明显毒害作用的工业废水中生化需氧量的测定。

流通式：水样或清洗液在蠕动泵的作用下连续不断地将样品或清洗液在单位时间内按一定量比连续不断地被送入测量池中。

加入式：将缓冲溶液加入到测量池中，使微生物传感器（微生物菌膜）与缓冲溶液保持接触状态，然后加入定量的被测水样，测得被测水样的生化需氧量值。

试剂分析纯试剂和蒸馏水，蒸馏水使用前应煮沸2—5分钟左右，放置室温后使用。磷酸盐缓冲溶液：0.5摩尔/升将68克磷酸二氢钾（KH2PO4）和134克磷酸氢二钠（Na2HPO4·7H2O）溶于蒸馏水中，稀释至1000毫升，备用。此溶液的pH值约为7。磷酸盐缓冲使用液（清洗液）：0.005摩尔/升盐酸（HCl）溶液：0.5摩尔/升氢氧化钠（NaOH）溶液：20克/升亚硫酸钠（Na2SO3）溶液：1.575克/升，此溶液不稳定，临使用前配制。葡萄糖－谷氨酸标准溶液称取在103℃下干燥1小时并冷却至室温的无水葡萄糖（C6H12O6）和谷氨酸（HOOC—CH2—CH2—CHNH2－COOH）各1.705克，溶于4.2磷酸盐缓冲溶液的使用液中，并用此溶液稀释至1000毫升混合均匀即得250毫克/升的生化需氧量标准溶液。葡萄糖－谷氨酸标准使用溶液（临用前配制）取4.6中标准溶液10.00毫升置于250毫升容量瓶中，用0.005摩尔/升磷酸盐缓冲使用液定容至标线，摇匀，此溶液浓度为100毫克/升。

其中，清洗液（缓冲溶液）是由磷酸二氢钾和磷酸氢二钠配制而成。其主要作用是作为缓冲液调节样品的pH值，清洗和维持微生物传感器使其正常工作，并具有沉降重金属离子的作用。

剂量水中以下物质对该方法测定不产生明显干扰的最大允许量为：CO 5毫克/升；Mn 5毫克/升；Zn 4毫克/升；Fe 5毫克/升；Cu 2毫克/升；Hg 5毫克/升；pb 5毫克/升；Cd2+ 5毫克/升；Cr 0.5毫克/升；CN 0.05毫克/升；悬浮物250毫克/升。对含有游离氯或结合氯的样品可加入1.575克/升的亚硫酸钠溶液使样品中游离氯或结合氯失效，应避免添加过量。对微生物膜内菌种有毒害作用的高浓度杀菌剂、农药类的污水不适用本测定方法。

仪器使用的玻璃仪器及塑料容器要认真清洗，容器壁上不能存有毒物或生物可降解的化合物，操作中应防止污染。微生物传感器生化需氧量快速测定仪。微生物菌膜：微生物菌膜内菌种应均匀，膜与膜之间应尽可能一致。其保存方法能湿法保存也可在室温下干燥保存。微生物菌膜的连续使用寿命应大于30天。微生物菌膜的活化：将微生物菌膜放入0.005摩尔/升磷酸盐缓冲使用液中浸泡48小时以上，然后将其安装在微生物传感器上。10升聚乙烯塑料桶。

微生物电极的反应性能依赖于一定的温度条件，因此要求在试验过程中要有一稳定的温场，该装置在仪器中称之为恒温控制装置。

样品流通式：水样或清洗液在蠕动泵的作用下连续不断地将样品或清洗液在单位时间内按一定量比连续不断地被送入测量池中。

样品采集后不能在2小时内分析时，则应在0℃—4℃的条件下保存，并在6天内分析，当不能在6小时内分析时，则应将贮存时间和温度与分析结果一起报出。无论在任何条件下贮存决不能超过24小时。

计算生化需氧量的计算方式如下：

BOD（mg / L）=（D1-D2） / P

D1：稀释后水样之初始溶氧（mg / L）

D2：稀释后水样经 20 ℃ 恒温培养箱培养 5 天之溶氧（mg / L）

P=【水样体积（mL）】 / 【稀释后水样之最终体积（mL）】

应用生化需氧量广泛应用于衡量废水的污染强度和废水处理构筑物的负荷与效率，也用于研究水体的氧平衡（见河流自净）。将试样或经过稀释的水样存放培养一段时间，存放前后试样的溶解氧的差就是它的生化需氧量。存放时间的长短和温度都影响耗氧量。现在各国采用的培养时间都是5天，温度是20°C,参数称五日生化需氧量，用符号BOD5，20°C表示,温度下标常略去不写,即用符号BOD5表示，也有只用符号BOD表示的。延长存放时间,可以测得微生物降解水中有机物所需的全部氧量，称总生化需氧量，一般则按生化耗氧规律以BOD5推算。生化需氧量的检测不易准确。水样的储放、稀释、接种等检测程序都应按照标准方法进行。对于有毒的工业废水常采用专门的设备处理，有时甚至无法测定。高浓度有机工业废水的BOD5可达数千、数百万毫克/升。城市污水的BOD5在200毫克/升左右。未受废水污染的水体，BOD5常低于2毫克/升。2