五生化需氧量BOD测定综合实验.docx

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1、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及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。C下进行保存。 一般应在6小时内进行分析。假设需要远距离转运，在任何情况下，贮存时间 不应超过24小时。概述(1) 法原理生化需

2、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20C培养时，完成此过程需100多天。目前国内外普遍规定于 20lC培养5d,分别测定样品培养前后的溶解氧，二者之差即为BODs值，以 氧的毫克/升(mgL)表示。对某些地面水及大多数工业废水，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2mgL,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

3、近饱和。稀释水中还应参加一定量的无机营 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BOI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BOl大于或等于2mgL,最大不超过6000 mg/L的水样。当 水样BOI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) 52OL细口玻璃瓶(3) 1000200

4、0ml 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：25OmI到30OmI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(Na2HPO17H20)和L 7g氯化镂(NH1Cl)溶于水中，稀释至 IOOOmlo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 7H20)溶于水中，稀释至Iooo

5、mL3 .氯化钙溶液将27. 5g无水氯化钙溶于水中，稀释至IOOOmlo4 .氯化铁溶液将0.25g六水合氯化铁(FeCl3-6H20)溶于水中，稀释至IOOOm1。5 .盐酸溶液(0.5molL)将40ml盐酸(P =1. 18 gml)溶于水中,稀释至IOOOn11。6 .氢氧化钠溶液(0. 5molL)将20g氢氧化钠溶于水中，稀释至IOOOmlo7 .亚硫酸钠溶液(l2Na2S03=0. 025molL)将1.575g亚硫酸钠溶于水中，稀释至IOOOm1。此溶液不稳定，需每天配制。8 .葡萄糖一谷氨酸标准溶液 将葡萄糖(C6H12O6)和谷氨酸(HOOC-CHCH-CHNH-COOH

6、)在 103枯燥 Ih 后，各称取15Omg溶于水中，移入IOOOmI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52OL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及水洗涤管后，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8mgL左右。临用前每升水中参加氯化钙溶液、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B0D5应小于0. 2mgLo10 .

7、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IOOg花园或植物生长土壤，参加IL水，混合并静止 IOmin0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，每天参加少量该种废水，同时参加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，说明适用的微生物已进行繁殖

8、，可用做接种液。一般驯 化过程需要3-8do11 .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参加量为：生活 污水I-IOm1；或表层土壤浸出液203OmL或河水、湖水10100ml。接种稀释水的PH值应为7.2, B0D5值以在0.3-LOmg/L之间为宜。接种稀释 水配制后应立即使用。步骤L水样的预处理(1)水样的PH值假设超出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%。假设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、铭、神、鼠等有毒物质时，可使用经驯化的 微生物接种液的

9、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，可参加亚硫酸钠溶液，以除去之。其参加量由下述 方法决定。取己中和好的水样IOom1,参加1+1乙酸IOml, 10% (mV)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，计算出水样中应参加亚硫酸钠溶液的量。(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

10、域或废水排放口取得的水样，那么应迅速使其冷却至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 20lC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)稀释倍数确实定：根据实践经验，提出下述计算方法，供稀释时参考

11、。地面水，由测得的高锌酸盐指数与一定的系数的乘积，即求得稀释倍数，见 下表。由高镒酸盐指数与一定系数的乘积求得的稀释倍数高镒酸盐指数5gL) I系数 ! 200. 5、0. 7、1. 0工业废水，由重格酸钾法测得的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，那么分别乘以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：一般稀释法按照选定的稀释比例，

12、用虹吸法沿筒壁先引入局部稀释水（或接种稀释水）于 IOOOmI量筒中，参加需要量的均匀水样，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。直接稀释法：直接稀释法是在溶解氧瓶内直接稀释。在两个容积相同其差 ImD的溶解氧瓶内，用虹吸法参加局部稀释水（或接种稀释水），再参加根据 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

13、留气泡于瓶内。其余操作与上述一般稀释法相同。BOD-测定中，一般采用叠氮化钠改进法测定溶解氧。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BOD5 （mgL） =C-C2 式中，水样在培养前的溶解氧浓度（mgL）；C2水样经5d培养后，剩余溶解氧浓度(mgL) 02 .经稀释后培养的水样BOD5 (mgL) =72式中，B一稀释水(或接种稀释水)在培养前的溶解氧(mgL)；B2稀释水(或接种稀释水)在培养后的溶解氧(mgL)；&一稀释水(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 f?的计算：例如培养液的稀释比

14、为3%,即3份水样，97份稀释水， 那么 =0.97, f2=0. 03 0精密度与准确度三个实验室分析含5mgL葡萄糖的统一分发标准液的BODs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%o三个实验室分析含300mgL葡萄糖(B0D5为210 mgL)的统一分发标准液的 BOD5值，实验室内相对标准偏差为2. 1乐 实验室间相对标准偏差为2. 1%。考前须知(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及局部氨，氧化为亚硝酸盐及硝酸盐，

15、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 BODs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BODs时也包括了局部含氮化合 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 以参加硝化抑制剂，抑制硝化过程。为此目的，可在每升稀释水样中参加ImI 浓度为500mgL的丙烯基硫服(ATU, CiN2S)或一定量固定在氯化钠上的2-氯 代-6-三氯甲基毗咤(TCMP, Cl-C5H3N-C-CH3),使TCMP在稀释样品中的浓 度约为0. 5mgLo(2)玻璃器InI应彻底洗净。先用洗涤剂

16、浸泡清洗，然后用稀盐酸浸泡，最后依 次用自来水、蒸储水洗净。(3)在两个或三个稀释比的样品中，凡消耗溶解氧大于2mgL和剩余溶解氧大 于lmgL时，计算结果时，应取其平均值。假设剩余溶解氧小于lmgL,甚至 为零时，应加大稀释比。溶解氧消耗量小于2 mgL,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，以及化验人员的操作水平，可将20ml葡 萄糖一谷氨酸标准溶液用接种稀释水稀释至1000ml,按测定B0D5的步骤操作。 测得的BOl的值应在180-2

17、30mgL之间。否那么应检查接种液、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1 .熟悉氧化复原滴定的根本原理。2 .掌握碘量法滴定的根本操作及标准溶液的配制及标定方法。3 .掌握碘量法测定溶解氧的根本操作规程。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。当水样中参加硫酸钵和碱性KI 溶液时，立即生成Mn(OH)2沉淀。Mn(OH)2极不稳定，迅速与水中溶解氧化合生成钵酸镭。 在参加硫酸酸化后，己化合的溶解氧(以锌酸锌的形式存在)将Kl氧化并释放出与溶解氧 量相

18、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。此法适用于含少量复原性物质及硝酸氮0. Img/L、铁不大于lmgL,较为清洁的水 样。三、实验用品：1、仪器：溶解氧瓶(250ml)锥形瓶(25OnlD酸式滴定管(25ml) 移液管(50ml) 吸球2、药品：硫酸镒溶液碱性碘化钾溶液 浓硫酸 淀粉溶液(1 %)硫代硫酸钠溶液(0.025molL)四、试剂1 .硫酸锌溶液：称取48OgMnS014比0,溶于蒸馆水中，过滤后稀释至IL 此 溶液在酸性时，参加Kl后，遇淀粉不变色。)2 .碱性KI溶液：称取SOOgNaOII溶于300400mL蒸储水中，称取150gKI溶于 200矶蒸

19、储水中，待NaoH溶液冷却后将两种溶液合并，混匀，用蒸储水稀释至IL假设有 沉淀，那么放置过夜后，倾出上层清液，储于塑料瓶中，用黑纸包裹避光保存。3 . (1+5)硫酸溶液4.浓硫酸5 . 1%淀粉溶液：称取Ig可溶性淀粉，用少量水调成糊状，再用刚煮沸的水冲稀至 IOOmLo冷却后，参加0. Ig水杨酸或0.4g氯化锌防腐。6 . 0.0250OmOlL(l6K2CnO7)重铭酸钾标准溶液：称取于105110烘干2小时并冷却的 K2Cr2O7O. 3064g,溶于水，移入25OnIL容量瓶中，用水稀释至标线，摇匀。7. 0. 025molL硫代硫酸钠溶液:称取6. 2g硫代硫酸钠(Na2S2代

20、5心0)溶于煮沸 放冷的水中，参加0.2g碳酸钠，用水稀释至IOOOnlL。储于棕色瓶中，使用前用 0. 02500molL重铝酸钾标准溶液标定。标定方法如下：于25OmL碘量瓶中，参加IOOmL水和IgKb 参加10. OOmL 0. 02500molL重铭酸钾 U6K2CnO7)标准溶液、5mL(l+5)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，参加ImL淀粉溶液，继续滴定至蓝色刚好褪去 为止，记录用量。K2CrO7+ 6KI 十 7H2S04=4K2S04+ Cr2(SO1)3+ 34十 7H20CNa2S2O3= 15. 00X0. 025

21、0 / VNa2S2O3式中：C一硫代硫酸钠溶液的浓度(mol/L)。V一滴定时消耗硫代硫酸钠溶液的体积(mL)o五、实验步骤取自来水样：将水龙头接一段乳胶管。翻开水龙头，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。假设为其它水样，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，依次参加InlL硫酸铳溶液及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。分析时轻轻翻开瓶塞，立即将吸管插入液面下，参加L

22、52. OmL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。假设溶解不完全，可继续参加少量浓硫 酸，但此时不可溢流出溶液。然后放置喑处5分钟。用吸管吸取IoomL上述溶液，注入 250mL锥形瓶中，用0. 025molL硫代硫酸钠标准溶液滴定到溶液呈微黄色，参加ImL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(mgL) = =CNa2S2O3X VNa2S2O3X 32/4 1000/V /KO2 , 2 Mn (OH) 2 f MnMnO3 212 - -* 4Na2S2O3Imol的O2和4mol的NaBOs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(mg),再乘1000可得每升 水样所含氧的毫克数。式中：C一硫代硫酸钠标准溶液的浓度,molL;V一滴定时消耗硫代硫酸钠标准溶液体积，mL；81/4。2 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(l6K2Cr207)(molL)V(IZGK2Cr2O7)(mL)V (Na2S2O.)(mL)C(Na2S2O3)(molL)d相对()123十均值2 .样品测定:编号C(Na2S2O3)(molL)V(Na2S2Oa)(mL)DO(O2, mgL)d相对(%)123平均值