五日生化需氧量BOD5测定综合实验

生化需氧量BOD5测定综合实验生活污水与工业废水中含有大量各类有机物.当其污染水域后,这些有机物在水体中分解时要消耗大量溶解氧,从而破坏水体中氧的平衡,使水质恶化.水体因缺氧造成鱼类与其它水生生物的死亡.水体中含有的有机物成分复杂,难以一一测定其成分.人们常常利用水中有机物在一定条件下所消耗的氧,来间接表示水体中有机物的含量,生化需氧量即属于这类的一个重要指标.生化需氧量的经典测定方法,是稀释接种法.测定生化需氧量的水样,采集时应充满并密封于瓶中.在04下进行保存.一般应在6小时内进行分析.若需要远距离转运,在任何情况下,贮存时间不应超过24小时.概述1 方法原理生化需氧量是指在规定条件下,微生物分解存在水中的某些可氧化物质、特别是有机物所进行的生物化学过程中消耗溶解氧的量.此生物氧化全过程进行的时间很长,如在20培养时,完成此过程需100多天.目前国内外普遍规定于201培养5d,分别测定样品培养前后的溶解氧,二者之差即为BOD5值,以氧的毫克/升mg/L表示.对某些地面水与大多数工业废水,因含较多的有机物,需要稀释后再培养测定,以降低其浓度和保证有充足的溶解氧.稀释的程度应使培养中所消耗的溶解氧大于2mg/L,而剩余溶解氧在1 mg/L以上.为了保证水样稀释后有足够的溶解氧,稀释水通常要通入空气进行曝气或通入氧气,以便稀释水中溶解氧接近饱和.稀释水中还应加入一定量的无机营养盐和缓冲物质磷酸盐、钙、镁和铁盐等,以保证微生物生长的需要.对于不含或少含微生物的工业废水,其中包括酸性废水、碱性废水、高温废水或经过氯化处理的废水,在测定BOD5时应进行接种,以引入能分解废水中有机物的微生物.当废水中存在着难于被一般生活污水中的微生物以正常速度降解的有机物或含有剧毒物质时,应将驯化后的微生物引入水样中进行接种.本方法适用于测定BOD5大于或等于2mg/L,最大不超过6000 mg/L的水样.当水样BOD5大于6000 mg/L,会因稀释带来一定的误差.仪器（1） 恒温培养箱201（2） 520L细口玻璃瓶（3） 10002000ml量筒（4） 玻璃搅棒：棒的长度应比所用量筒高度长200mm.在棒的底端固定一个直径比量筒底小、并带有几个小孔的硬橡胶板.（5） 溶解氧瓶：250ml到300ml之间,带有磨口玻璃塞并具有供水封用的钟形口.（6） 虹吸管,供分取水样和添加稀释水用.试剂1 磷酸盐缓冲溶液将8.5g磷酸二氢钾KH2PO4,21.75g磷酸氢二钾K2HPO4,33.4g七水合磷酸氢二钠Na2HPO4 7H2O和1.7g氯化铵NH4Cl溶于水中,稀释至1000ml.此溶液的pH应为7.2.2 硫酸镁溶液将22.5g七水合硫酸镁MgSO4 7H2O溶于水中,稀释至1000ml.3 氯化钙溶液将27.5g无水氯化钙溶于水中,稀释至1000ml.4 氯化铁溶液将0.25g六水合氯化铁FeCl3 6H2O溶于水中,稀释至1000ml.5 盐酸溶液将40ml盐酸=1.18 g/ml溶于水中,稀释至1000ml.6 氢氧化钠溶液0.5mol/L将20g氢氧化钠溶于水中,稀释至1000ml.7 亚硫酸钠溶液1/2Na2SO3=0.025mol/L将1.575g亚硫酸钠溶于水中,稀释至1000ml.此溶液不稳定,需每天配制.8 葡萄糖谷氨酸标准溶液将葡萄糖C6H12O6和谷氨酸HOOCCH2CH2CHNH2COOH在103干燥1h后,各称取150mg溶于水中,移入1000ml容量瓶内并稀释至标线,混合均匀.此标准溶液临用前配制.9 稀释水在520L玻璃瓶内装入一定量的水,控制水温在20左右.然后用无油空气压缩机或薄膜泵,将吸入的空气先后经活性炭吸附管与水洗涤管后,导入稀释水内曝气28h,使稀释水中的溶解氧接近于饱和.停止曝气亦可导入适量纯氧.瓶口盖以两层经洗涤晾干的纱布,置于20培养箱中放置数小时,使水中溶解氧含量达8mg/L左右.临用前每升水中加入氯化钙溶液、氯化铁溶液、硫酸镁溶液、磷酸缓冲溶液各1ml,并混合均匀.稀释水的pH应为7.2,其BOD5应小于0.2mg/L.10 接种液可选择以下任一方法,以获得适用的接种液.（1） 城市污水,一般采用生活污水,在室温下放置一昼夜,取上清液供用.（2） 表层土壤浸出液,取100g花园或植物生长土壤,加入1L水,混合并静止10min.取上清液供用.（3） 用含城市污水的河水或湖水.（4） 污水处理厂的出水.（5） 当分析含有难于降解物质的废水时,在其排污口下游38km处取水样作为废水的驯化接种液.如无此种水源,可取中和或经适当稀释后的废水进行连续曝气,每天加入少量该种废水,同时加入适量表层土壤或生活污水,使能适应该种废水的微生物大量繁殖.当水中出现大量絮状物,或检查其化学需氧量的降低值出现突变时,表明适用的微生物已进行繁殖,可用做接种液.一般驯化过程需要38d.11 接种稀释水分取适量接种液,加于稀释水中,混匀.每升稀释水中接种液加入量为：生活污水110ml；或表层土壤浸出液2030ml；或河水、湖水10100ml.接种稀释水的pH值应为7.2,BOD5值以在0.31.0 mg/L之间为宜.接种稀释水配制后应立即使用.步骤1 水样的预处理（1） 水样的pH值若超出6.57.5范围时,可用盐酸或氢氧化钠稀溶液调节pH近于7,但用量不要超过水样体积的0.5%.若水样的酸度或碱度很高,可改用高浓度的碱或酸进行中和.（2） 水样中含有铜、铅、锌、镉、铬、砷、氰等有毒物质时,可使用经驯化的微生物接种液的稀释水进行稀释,或提高稀释倍数以减少毒物的浓度.（3） 含有少量游离氯的水样,一般放置12h,游离氯即可消失.对于游离氯在短时间不能消散的水样,可加入亚硫酸钠溶液,以除去之.其加入量由下述方法决定.取已中和好的水样100ml,加入1+1乙酸10ml,10%m/V碘化钾溶液1ml,混匀.以淀粉溶液为指示剂,用亚硫酸钠溶液滴定游离碘.由亚硫酸钠溶液消耗的体积,计算出水样中应加入亚硫酸钠溶液的量.（4） 从水温较低的水域或富营养化的湖泊中采集的水样,可遇到含有过饱和溶解氧,此时应将水样迅速升温至20左右,在不使满瓶的情况下,充分振摇,并时时开塞放气,以赶出过饱和的溶解氧.从水温较高的水域或废水排放口取得的水样,则应迅速使其冷却至20左右,并充分振摇,使与空气中氧分压接近平衡.2 不经稀释水样的测定溶解氧含量较高、有机物含量较少的地面水,可不经稀释,而直接以虹吸法,将约20的混匀水样转移入两个溶解氧瓶内,转移过程中应注意不使产生气泡.以同样的操作使两个溶解氧瓶充满水样后溢出少许,加塞.瓶内不应有气泡.其中一瓶随即测定溶解氧,另一瓶的瓶口进行水封后,放入培养箱中,在201培养5d.在培养过程中注意添加封口水.从开始放入培养箱算起,经过五昼夜后,弃去封口水,测定剩余的溶解氧.3 需经稀释水样的测定（1） 稀释倍数的确定：根据实践经验,提出下述计算方法,供稀释时参考.l 地面水,由测得的高锰酸盐指数与一定的系数的乘积,即求得稀释倍数,见下表.由高锰酸盐指数与一定系数的乘积求得的稀释倍数高锰酸盐指数mg/L系数 200.5、0.7、1.0l 工业废水,由重铬酸钾法测得的COD值来确定.通常需做三个稀释比.使用稀释水时,由COD值分别乘以系数0.075、0.15、0.225,即获得三个稀释倍数.使用接种稀释水时,则分别乘以0.075、0.15和0.25三个系数.注：CODcr值可在测定COD过程中,加热回流至60min时,用由校核试验的苯二甲酸氢钾溶液按COD测定相同操作步骤制备的标准色列进行估测.（2） 稀释操作：l 一般稀释法按照选定的稀释比例,用虹吸法沿筒壁先引入部分稀释水或接种稀释水于1000ml量筒中,加入需要量的均匀水样,再引入稀释水或接种稀释水至800ml,用带胶版的玻棒小心上下搅匀.搅拌时勿使搅棒的胶版漏出水面,防止产生气泡.按不经稀释水样的测定相同操作步骤,进行装瓶、测定当天溶解氧和培养5d后的溶解氧.另取两个溶解氧瓶,用虹吸法装满稀释水或接种稀释水作为空白试验.测定5d前后的溶解氧.l 直接稀释法：直接稀释法是在溶解氧瓶内直接稀释.在已知两个容积相同其差 1ml的溶解氧瓶内,用虹吸法加入部分稀释水或接种稀释水,再加入根据瓶容积和稀释比例计算出的水样量,然后用稀释水或接种稀释水使刚好充满,加塞,勿留气泡于瓶内.其余操作与上述一般稀释法相同.BOD5测定中,一般采用叠氮化钠改良法测定溶解氧.如遇干扰物质,应根据具体情况采用其他方法详见溶解氧测定方法.计算1不经稀释直接培养的水样BOD5mg/L=c1-c2式中,c1-水样在培养前的溶解氧浓度mg/L； c2-水样经5d培养后,剩余溶解氧浓度mg/L.2 经稀释后培养的水样BOD5mg/L= 式中,B1-稀释水或接种稀释水在培养前的溶解氧mg/L； B2-稀释水或接种稀释水在培养后的溶解氧mg/L； f1-稀释水或接种稀释水在培养液中所占比例； f2-水样在培养液中所占比例.注：f1、f2的计算：例如培养液的稀释比为3%,即3份水样,97份稀释水,则f1=0.97,f2=0.03.精密度与准确度三个实验室分析含5mg/L葡萄糖的统一分发标准液的BOD5值,实验室内相对标准偏差为5.6%；实验室间相对标准偏差为32%.三个实验室分析含300mg/L葡萄糖BOD5为210 mg/L的统一分发标准液的BOD5值,实验室内相对标准偏差为2.1%；实验室间相对标准偏差为2.1%.注意事项（1） 水中有机物的生物氧化过程,可分为两个阶段.第一阶段为有机物中的碳和氢,氧化生成二氧化碳和水,此阶段称为碳化阶段.完成碳化阶段在20大约需要20d左右.第二阶段为含氮物质与部分氨,氧化为亚硝酸盐与硝酸盐,称为硝化阶段.完成硝化阶段在20时需要约100天.因此,一般测定水样BOD5时,硝化作用很不显著或根本不发生硝化作用.但对于生物处理池的出水,因其中含有大量的硝化细菌.因此,在测定BOD5时也包括了部分含氮化合物的需氧量.对于这样的水样,如果我们只需要测定有机物降解的需氧量,可以加入硝化抑制剂,抑制硝化过程.为此目的,可在每升稀释水样中加入1ml浓度为500mg/L的丙烯基硫脲ATU,C4H8N2S或一定量固定在氯化钠上的2-氯代-6-三氯甲基吡啶TCMP,ClC5H3NCCH3,使TCMP在稀释样品中的浓度约为0.5mg/L.（2） 玻璃器皿应彻底洗净.先用洗涤剂浸泡清洗,然后用稀盐酸浸泡,最后依次用自来水、蒸馏水洗净.（3） 在两个或三个稀释比的样品中,凡消耗溶解氧大于2mg/L和剩余溶解氧大于1mg/L时,计算结果时,应取其平均值.若剩余溶解氧小于1mg/L,甚至为零时,应加大稀释比.溶解氧消耗量小于2 mg/L,有两种可能,一是稀释倍数过大；另一种可能是微生物菌种不适应,活性差,或含毒物质浓度过大.这时可能出现在几个稀释比中,稀释倍数大的消耗溶解氧反而较多的现象.（4） 为检查稀释水和接种液的质量,以与化验人员的操作水平,可将20ml葡萄糖谷氨酸标准溶液用接种稀释水稀释至1000ml,按测定BOD5的步骤操作.测得的BOD5的值应在180-230mg/L之间.否则应检查接种液、稀释水的质量或操作技术是否存在问题.（5） 水样稀释倍数超过100倍时,应预先在容量瓶中用水初步稀释后,再取适量进行最后稀释培养.碘量法测定水中溶解氧一、实验目的熟悉氧化还原滴定的基本原理.掌握碘量法滴定的基本操作与标准溶液的配制与标定方法. 掌握碘量法测定溶解氧的基本操作规程.二、实验原理 碘量法测定水中溶解氧是基于溶解氧的氧化性能.当水样中加入硫酸锰和碱性KI溶液时,立即生成 Mn2沉淀.Mn2极不稳定,迅速与水中溶解氧化合生成锰酸锰.在加入硫酸酸化后,已化合的溶解氧以锰酸锰的形式存在将KI氧化并释放出与溶解氧量相当的游离碘.然后用硫代硫酸钠标准溶液滴定,换算出溶解氧的含量. 此法适用于含少量还原性物质与硝酸氮0.1mg/L、铁不大于1mg/L,较为清洁的水样.三、实验用品：1、仪器：溶解氧瓶 锥形瓶 酸式滴定管 移液管 吸球2、药品：硫酸锰溶液碱性碘化钾溶液浓硫酸淀粉溶液 硫代硫酸钠溶液四、试剂 硫酸锰溶液：称取480gMnSO44H2O,溶于蒸馏水中,过滤后稀释至1L.此溶液在酸性时,加入KI后,遇淀粉不变色. 碱性KI溶液： 称取500gNaOH溶于300400mL蒸馏水中, 称取150gKI溶于200mL蒸馏水中,待NaOH溶液冷却后将两种溶液合并,混匀,用蒸馏水稀释至1L.若有沉淀,则放置过夜后,倾出上层清液,储于塑料瓶中,用黑纸包裹避光保存. 1+5硫酸溶液 浓硫酸1%淀粉溶液： 称取1g可溶性淀粉,用少量水调成糊状,再用刚煮沸的水冲稀至100mL.冷却后,加入0.1g水杨酸或0.4g氯化锌防腐.0.02500mol/L重铬酸钾标准溶液：称取于105-110烘干2小时并冷却的K2Cr2O70.3064g,溶于水,移入250mL容量瓶中,用水稀释至标线,摇匀. 0.025mol/L硫代硫酸钠溶液：称取6.2g硫代硫酸钠 溶于煮沸放冷的水中,加入0.2g碳酸钠,用水稀释至1000mL.储于棕色瓶中,使用前用0.02500mol/L重铬酸钾标准溶液标定.标定方法如下：于250mL碘量瓶中, 加入100mL水和1gKI, 加入10.00mL 0.02500mol/L重铬酸钾标准溶液、5mL硫酸溶液,密塞,摇匀. 于暗处静置5分钟后,用待标定的硫代硫酸钠溶液滴定至溶液呈淡黄色,加入1mL淀粉溶液,继续滴定至蓝色刚好褪去为止,记录用量.K2Cr07十6KI十7H2S044K2S04十Cr23十3I2十7H20 CNa2S20315.000.0250VNa2S203式中：C硫代硫酸钠溶液的浓度. V滴定时消耗硫代硫酸钠溶液的体积.五、实验步骤 取自来水样：将水龙头接一段乳胶管.打开水龙头,放水10分钟之后,将乳胶管插入溶解氧瓶底部,收集水样,直至水样从瓶口溢流10分钟左右.取样时应注意水的流速不应过大,严禁气泡产生.若为其它水样,应在水样采集后,用虹吸法转移到溶解氧瓶内,同样要求水样从瓶口溢流. 将移液管插入液面下,依次加入1mL硫酸锰溶液与2mL的碱性碘化钾溶液,盖好瓶塞,勿使瓶内有气泡,颠倒混合15次,静置.待棕色絮状沉淀降到一半时,再颠倒几次. 分析时轻轻打开瓶塞,立即将吸管插入液面下,加入1.52.0mL浓硫酸,小心盖好瓶塞,颠倒混合摇匀至沉淀物全部溶解为止.若溶解不完全,可继续加入少量浓硫酸,但此时不可溢流出溶液.然后放置暗处5分钟.用吸管吸取100mL上述溶液,注入250mL锥形瓶中,用0.025mol/L硫代硫酸钠标准溶液滴定到溶液呈微黄色,加入1mL淀粉溶液,继续滴定至蓝色恰好褪去为止,记录用量.六、计算 溶解氧mg/LCNa2S2O3VNa2S2O332/41000/V水 O22Mn2MnMnO32I24Na2S2O3 1mol的O2和4mol的Na2S2O3相当用硫代硫酸钠的摩尔数乘氧的摩尔数除以4可得到氧的质量,再乘1000可得每升水样所含氧的毫克数.式中：C硫代硫酸钠标准溶液的浓度,mol/L； V滴定时消耗硫代硫酸钠标准溶液体积,mL； 81/4O2的摩尔数,g/mol； 100-水样体积,mL. 数据列表表示如下： 1标定硫代硫酸钠： 编号C V V C d相对%123平 均 值 2.样品测定：编号C V DO d相对%123平 均 值6 / 6