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了解生化需氧量 (BOD)

时间:2022-02-25 10:48 点击次数:
 

介绍:

BODCOD 一样,不是一种可定义的粒子。您无法计算 BOD 分子。BOD 是在培养期间样品分解所消耗的氧气量。目的是测量样品对排放废物的水域中生物体可利用的氧气的影响。如果废物的 BOD 足够高,微生物群将迅速使水脱氧,使其不适合其他形式的海洋生物。这可能会导致河流或其他水体中的死区。在某些领域还需要额外的 BOD 子集。这被称为碳质 BOD 或 CBOD。这与 BOD 的基本原理相同,只是添加了一种抑制剂以排除固氮细菌的氧气消耗。有时 BOD 将被称为 BOD5 或五天 BOD。这个数字与标准分析所需的潜伏期有关。其他版本的测试是可能的,并通过适当的数字限定符来区分,该限定符等于孵化天数。这可以一直到最终 BOD;孵育样品并读取耗尽,直到没有其他反应发生。根据 BOD 的传说,BOD 孵化的特殊要求(20°C 下 5 天)源于泰晤士河从伦敦到大海的平均温度和流动时间。你提出的另一种理论是,最初的 BOD 化学家,或者可能是炼金术士,参加了莎士比亚的麦克白的制作。在与女巫和大锅的场景中,他开始评论女巫所遵循的方法没有任何质量控制。他的观众很生气,把这个可怜的家伙送进了医院,在那里他待了五天。回到实验室后,他没有用隔夜数值重新进行耗氧量实验,而是在程序中写了 5 天,然后保持原样。


方法总结:

已知体积的样品记录其初始溶解氧含量。在 20°C 下培养 5 天后,将样品从培养箱中取出并获取最终的溶解氧含量。BOD 值由消耗量和使用的样品量计算得出。


你应该知道的:

实际过程比上面给出的总结要复杂得多。BOD 测试中最大的挑战是时间。BOD 样品的保存时间为收集后 48 小时。测试本身需要五天的潜伏期。做数学表明,当你发现你的测试是否有效时,对潜在问题做任何事情都为时已晚。因此,您必须极其小心地处理程序的每一步,以避免出现无效数据的可能性。


环保快递一次性BOD瓶:


源水可能是开始 BOD 分析最棘手的部分。您的水最终将通过添加某些微量营养素来调节,以便细菌种群能够存活。在此之前,您需要不含任何和所有可能导致样品需氧量的污染物的水。它还需要不含某些可能抑制微生物生长的金属污染物。简单的蒸馏并不总是合适的,因为某些金属的挥发性成分和残留物会随水一起蒸馏出来。许多实验室从去离子水系统中获得了良好的结果。必须特别注意使用这些系统维护储罐,因为有机物会从树脂床中渗出。源水的另一个选择是购买它。任何标有“蒸汽蒸馏”的东西都经过了特定的过程,可以进一步清除不需要的杂质。最终确定水的适用性是培养 5 天后的氧气消耗量是否低于 0.2 mg/L。精通 BOD 分析的实验室应该能够常规生产消耗量小于 0.1 mg/L 的空白。


为了使 BOD 正常运行,瓶子中必须有足够数量的健康细菌。对于普通分析人员来说,维持这种细菌种群可能很困难,尤其是商业实验室中的分析人员。废水处理厂通常会有现成的细菌供应,但并不总是在人们期望找到它的地方。进水通常具有非常高的需氧量,但不一定是良好的细菌群。它往往会随着一天中的时间和天气的波动而变化。此外,进水在性质上存在有毒的风险。种子材料的最佳来源是在处理废物的植物中。根据工厂的工艺和操作条件,一级或二级处理过程的流出物将含有足够数量的细菌来接种样品。确保在消毒阶段之前从工艺流中的某个位置拉出。如果您不在污水处理厂工作,则可以获得适量的污水并在您的实验室中保留一个“种子农场”。您需要特别注意股票的饲喂和充气,以及随着时间的推移其表现。如果无法获得天然种子来源,您将需要使用冻干种子。这些种子材料在使用前需要再水化。按照制造商的说明准备种子。通常,如果需要降低种子浓度,则可以增加用于再水合种子的水量,如果需要提高种子浓度,则可以减少水量。在使用任何新种子来源或新种子批次之前,请务必进行试运行。这将告知您该种子的强度,并允许您使用适当的音量。“由于添加到每个瓶子中的种子而导致的 DO 吸收通常应在 0.6 和 1.0 mg/L 之间,”(SM 5210B 5. d. 21 版)


“葡萄糖-谷氨酸检查是确定 BOD 测试准确度和精密度的主要依据,也是种子质量和设置程序的主要衡量标准。” (SM 5210B 6. b. 21st ed.) 葡萄糖-谷氨酸 (GGA) 检查的要求是 BOD 结果为 198 ± 30.5 mg/L。根据使用的版本,您可能对达到最终值有不同的要求。第 21 版需要用 GGA 设置 3 瓶。所有三个瓶子的结果被平均在一起,最终的平均值必须在可接受的范围内。如果结果始终超出可接受的范围,您将需要评估可能的错误来源。最常见的两种是源水和种子材料。如果水是问题,您几乎总是会看到与失败的 GGA 相关的失败水空白。如果问题来自种子,您可能仍然会看到可接受的种子检查并且没有通过 GGA。如果结果一直很低,则向样品中添加更大体积的种子,同样,如果结果一直很高,则减少添加的种子量。


必须检查所有用于 BOD 分析的样品的某些条件,以确保它们适合细菌正常运行。所有样品都必须在一定的 pH 范围内,以提供适当的生长条件。该 pH 要求因引用的版本而异。例如,第 18 版规定将样品中和至 6.5 至 7.5 的 pH 值。这意味着应调整超出此范围的任何 pH 值。同时,第 21 版表示自然可以接受介于 6.0 和 8.0 之间的样本,但如果超出该范围,则应将其调整为介于 7.0 和 7.2 之间。第 19 版和第 20 版在可接受范围和所需调整范围上有自己的细微修改。氯的存在将不利于样品中细菌的健康。所以,还应检查所有样品是否存在残留的氯化合物。这是通过向部分样品中添加少量(样品体积的 1%)H2SO4 和 KI 来完成的。加入几滴淀粉指示剂溶液。如果样品变成蓝色/紫色,则表明存在氯,必须将其除去。


用 Na2SO3 溶液滴定以消散颜色。向待测样品中加入一定量的 Na2SO3 溶液。注意不要过量使用 Na2SO3,因为这种溶液本身就需要氧气。在较冷温度下收集的样品可能会被 DO 过饱和。为了克服这个问题,您只需将样品加热到大约 20°C 并用力摇晃样品。沿着同样的路线是不包含足够的初始 DO 的样本。该方法没有给出最小初始值,但 7.0 mg/L 氧气是样品设置的良好基线。这将为您提供足够的初始 DO 以满足可接受消耗的规则。第 21 版引入了检查样品中过氧化氢 (H2O2) 的要求。这种化合物很容易降解成氧气和水。过氧化物可以通过过氧化物特异性测试条直接检测,也可以通过间隔 30 分钟进行两次 DO 测量来检测。如果 DO 在该区间内增加了可测量的量,则样品中存在过氧化物。处理包括在敞开的容器中剧烈混合或搅拌。


DO的测量可以通过几种不同的方式完成。滴定法的受欢迎程度正在迅速下降。虽然它非常准确,但执行起来有些困难,尤其是在现场。它还使用叠氮化物试剂,处理和使用非常危险。几乎每个人都在测量 DO 时使用一种或另一种形式的电子探针。最常见的是膜电极。工作原理是氧气扩散穿过膜并在电极中产生电流。电流量与氧气浓度成正比。因为测量实际上消耗少量氧气,所以需要搅拌器来不断地将新鲜的样品供应穿过膜直到稳定。另一种类型的探头基于光学发光技术。探头使用 LED 在水中发光。氧气将导致发光以与氧气浓度成比例的速率猝灭。与膜电极相比,这种类型的探头有几个优点 - 它不需要会降解的电解质,它没有会腐蚀的电极,不会污染膜,不需要连续流动,并且它具有更宽的线性范围。请记住,虽然发光探针不需要搅拌器,但该方法需要带有搅拌器的探针。使用搅拌器还可以减少获得稳定读数的时间。两种类型的探头都需要在使用前进行校准。通常,这是通过水饱和空气方法完成的。这需要在 BOD 瓶中装满大约 1/3 的去离子水,确保水位低于探头的范围。将瓶塞塞入瓶口,剧烈摇晃一分钟。取下塞子,瓶子就可以用于校准了。


要从您的样品中获得有效的结果,选择适当的稀释度至关重要。标准方法第 21 版规定为已知样品设置 3 种不同的稀释度,为未知行为的样品设置多达 5 种稀释度。目标是使至少一个样品消耗超过 2.0 mg/L 的氧气,并且仍然至少剩余 1.0 mg/L 的氧气。这被称为 2:1 规则。如果多于一个稀释瓶具有可接受的消耗量,则将每个瓶的最终结果平均在一起以给出一个报告结果。


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