水樣BOD5分析中稀釋比確定方法研究

1 引言

測(cè)定工業(yè)廢水中BOD5時(shí)，樣品一般都要稀釋?zhuān)捎诠I(yè)廢水種類(lèi)繁多，成分復(fù)雜，BOD5濃度范圍變化較大，為此，國(guó)內(nèi)外就BOD5測(cè)定中稀釋比的確定方法進(jìn)行了大量的研究，并提出了不同的經(jīng)驗(yàn)公式[1-4]。本文通過(guò)考察部分既得經(jīng)驗(yàn)和實(shí)踐，提出了一種既簡(jiǎn)單可靠又具有普遍實(shí)用意義的水樣稀釋比的確定通式。

2  實(shí)驗(yàn)與分析

2.1  主要儀器與試劑

2.1.1主要儀器：

COD回流裝置；BOD5生化培養(yǎng)箱。

2.1.2試劑：

①硫酸錳溶液：稱(chēng)取480克硫酸錳（MnSO4·4H2O）溶于水，用水稀釋至1000ml。此溶液加至酸化過(guò)的碘化鉀溶液中，遇淀粉不得產(chǎn)生籃色。

②堿性碘化鉀溶液：稱(chēng)取500克氫氧化鈉溶解于（300—400）ml水中，另稱(chēng)取150克碘化鉀溶于200ml水中，待氫氧化鈉溶液冷卻后，將兩者合并，用水稀釋至1000ml。用橡皮塞塞緊，避光保存。此溶液酸化后，遇淀粉不應(yīng)呈籃色。

③淀粉溶液：稱(chēng)取1克可溶性淀粉，用少量水調(diào)成糊狀，再用剛煮沸的水沖稀至100ml。冷卻后，加入0.1克水楊酸防腐。

④重鉻酸鉀標(biāo)準(zhǔn)溶液C（1/6K2Cr2O7）0.2500mol/L： 稱(chēng)取預(yù)先在105~110℃烘干2小時(shí)并冷卻的優(yōu)級(jí)純重鉻酸鉀12.2580克，溶于水，移入1000ml容量瓶，用水稀釋至標(biāo)線，搖勻。

⑤硫代硫酸鈉標(biāo)準(zhǔn)溶液：稱(chēng)取3.2克硫代硫酸鈉（Na2S2O3·5H2O）溶于煮沸放冷卻的水中，加入0.2克碳酸鈉，用水稀釋至1000ml。貯于棕色瓶，使用前用0.0250mol/L重鉻酸鉀標(biāo)準(zhǔn)溶液標(biāo)定[5]。

⑥試亞鐵靈指示液：稱(chēng)取1.458克鄰菲羅啉，0.695克硫酸亞鐵溶于水中，稀釋至100ml，貯于棕色瓶?jī)?nèi)。

⑦硫酸亞鐵銨標(biāo)準(zhǔn)溶液[(NH4)2Fe(SO)4·6H2O≈0.1mol/L]：稱(chēng)取39.5克硫酸亞鐵銨溶于水中，邊攪拌邊緩慢加入20ml濃硫酸，冷卻后移入1000ml容量瓶中，加水稀釋至標(biāo)線，搖勻。使用前用0.2500mol/L重鉻酸鉀標(biāo)準(zhǔn)溶液標(biāo)定[6]。

⑧硫酸-硫酸銀溶液：于2500ml濃硫酸中加入25克硫酸銀。放置1~2天，不時(shí)搖動(dòng)使其溶解。`

2.2  實(shí)驗(yàn)步驟

2.2.1 快速測(cè)定CODcr（加熱回流15min）

吸取20ml混合均勻的水樣（或?qū)⑺畼酉♂屩?0ml）于250ml磨口回流錐形瓶中，準(zhǔn)確加入10.00ml重鉻酸鉀標(biāo)準(zhǔn)溶液及數(shù)小粒玻璃珠，連接回流冷凝管，接通冷凝水，從冷凝管上口緩慢加入30ml硫酸-硫酸銀溶液，輕搖混勻，加熱回流15min（自開(kāi)始沸騰時(shí)計(jì)時(shí)）。以下按文獻(xiàn)[6]規(guī)定進(jìn)行并計(jì)算出CODcr值。

2.2.2 BOD5的測(cè)定

首先將上法得出的CODcr值代入通式計(jì)算出水樣稀釋倍數(shù)D1、D2、D3，然后按照選定的稀釋倍數(shù)進(jìn)行稀釋?zhuān)龠M(jìn)行BOD5的測(cè)定[7]。

2.3 分析與討論

2.3.1 基本理論概述

水樣稀釋的目的是為了降低水樣中有機(jī)物的濃度，從而保證整個(gè)過(guò)程是在有足夠溶解氧的條件下進(jìn)行。稀釋程度一般以在20℃條件下，樣品經(jīng)過(guò)5天培養(yǎng)后，一般消耗的溶解氧至少為2mg/L，消耗的溶解氧占原有溶解氧的40%~70%為佳，且培養(yǎng)后剩余的溶解氧至少為1mg/L為宜。為了獲得較準(zhǔn)確的測(cè)定數(shù)據(jù)，除了培養(yǎng)溫度、接種、稀釋水的質(zhì)量以及其它操作技術(shù)應(yīng)符合要求外，稀釋比的選擇對(duì)分析測(cè)定結(jié)果尤為重要。

文獻(xiàn)中所報(bào)道的有關(guān)稀釋倍數(shù)的選擇主要有以下幾種：

⑴以高錳酸鉀法測(cè)得的CODmn為依據(jù)來(lái)確定稀釋倍數(shù)，即D=CODmn/n(n取3、4、5)。因?yàn)楦咤i酸鉀的氧化率低，對(duì)有些有機(jī)物不能氧化或不能完全氧化，因而。該法適用范圍上頗受限制，只適用于污染較輕的廢水和地表水等。

⑵以回歸法確定稀釋倍數(shù)。由于水質(zhì)變化復(fù)雜，故其相關(guān)性也在變化，因而所用的回歸方程也要經(jīng)常校正，而且對(duì)于不同的水樣，其所用的回歸方程也不同。所以，該方法的適用局限性更大，不具有推廣價(jià)值。

⑶以重鉻酸鉀法測(cè)定的CODcr值除以4作為最大的稀釋倍數(shù)。該法范圍太廣，不易選取。因此也有一定的局限性。

如何選取合適的稀釋倍數(shù)呢？首先應(yīng)考慮的是如何確定并選取最大稀釋倍數(shù)（第一稀釋倍數(shù)）。

2.3.2 第一稀釋倍數(shù)的確定

根據(jù)文獻(xiàn)[3]報(bào)道，一般可生化水樣的а值（а=BOD5/CODcr）在0.25-0.72范圍內(nèi)。且有機(jī)廢水的BOD5/CODcr在大于0.3時(shí)，一般認(rèn)為是可生化的[2]。可表示為：

BOD5 =（0.25~0.72）×CODcr

根據(jù)BOD5的計(jì)算公式：

BOD5=[(C1-C2) - (B1-B2)f1]/f2(mg/L)

式中 C1、C2—分別為水樣在培養(yǎng)前后的溶解氧（mg/L）；

 B1、B2—分別為稀釋水在培養(yǎng)前后的溶解氧（mg/L）；

 f1、f2—分別為稀釋水、水樣在培養(yǎng)液中所占體積比。

根據(jù)前面所述可知，培養(yǎng)前后所消耗的溶解氧C1-C2>2mg/L，而根據(jù)文獻(xiàn)[7]中所提到的，稀釋水的PH值應(yīng)為7.2，其BOD5應(yīng)小于0.2mg/L，故有(B1-B2)f1<0.2mg/L。因此有(C1-C2) >> (B1-B2)f1

令D為稀釋倍數(shù)，則有D=1/ f2

就有BOD5≈(C1-C2)D

因?yàn)锽OD5< CODcr，故可以以CODcr作為BOD5的濃度上限。

由氣體在水體中的溶解度性質(zhì)可知，培養(yǎng)液的溶解氧一般不會(huì)超過(guò)7.5mg/L，故這里選擇溶解氧減少后的最大值6.5（mg/L）作為系數(shù)，用BOD5的上限值CODcr值除以6.5所得的商作為第一稀釋倍數(shù)。

2.3.3 第二、第三稀釋倍數(shù)的確定

在實(shí)際工作中，為了準(zhǔn)確測(cè)定BOD5，需要選擇不同的稀釋倍數(shù)來(lái)測(cè)定同一個(gè)水樣，這樣就可以得到不同的耗氧量，可以更準(zhǔn)確地反映水樣的生化耗氧情況。前面已經(jīng)談到，在進(jìn)行BOD5測(cè)定時(shí)，耗氧量應(yīng)控制在40%-70%為好。在考慮BOD5為最大的情況，第一稀釋倍數(shù)作為最大稀釋倍數(shù)，以（70%/40%）取整作為稀釋間隔，則每個(gè)稀釋比間隔應(yīng)為2。在此，以第一稀釋倍數(shù)分別除以2、4作為第二、第三稀釋倍數(shù)，這樣就可以基本保證溶解氧下降率在40%-70%之間，同時(shí)又可以使BOD5/CODcr值基本滿足在0.25~0.72的范圍內(nèi)。

綜上所述，水樣BOD5分析中稀釋倍數(shù)Dn選取的通式為：

Dn=（CODcr）/（6.5×2n-1）   (n=1,2.3)

式中   Dn—稀釋倍數(shù)   n—稀釋倍數(shù)序號(hào)

在實(shí)際應(yīng)用中，稀釋倍數(shù)的確定可以通過(guò)通式計(jì)算后取整來(lái)確定。

3  結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，同其他方法相比，本研究所提出的水樣BOD5分析中稀釋比確定方法具有如下特點(diǎn)：

①方法考慮了水中有機(jī)物的總量而采用了CODcr作為確定稀釋倍數(shù)的初始依據(jù)，對(duì)于廢水具有更為廣泛的實(shí)用性。

②綜合考慮了已經(jīng)比較成熟的有關(guān)BOD5分析的各種既得參數(shù)，并以此為依據(jù)進(jìn)行了確定BOD5稀釋倍數(shù)的推理，邏輯上更為科學(xué)合理。

③方法相對(duì)簡(jiǎn)單、快速、可行性強(qiáng)。

參考文獻(xiàn)

1、王勇飛.中國(guó)環(huán)境監(jiān)測(cè)，1988.4(4):47

2、水處理工程.北京:清華大學(xué)出版社.

3、 陳美芳.環(huán)境污染與防治,1987.9(2):22

4、呂尚英.環(huán)境科學(xué)與技術(shù).1987.4(2):26

5、國(guó)家環(huán)境保護(hù)局<水和廢水監(jiān)測(cè)分析方法編委會(huì)>.水和廢水監(jiān)測(cè)分析方法第四版.北京:中國(guó)環(huán)境科學(xué)出版社, 201

6、國(guó)家環(huán)境保護(hù)局<水和廢水監(jiān)測(cè)分析方法編委會(huì)>.水和廢水監(jiān)測(cè)分析方法第四版.北京:中國(guó)環(huán)境科學(xué)出版社, 212-213

7、國(guó)家環(huán)境保護(hù)局<水和廢水監(jiān)測(cè)分析方法編委會(huì)>.水和廢水監(jiān)測(cè)分析方法第四版.北京:中國(guó)環(huán)境科學(xué)出版社,227-231

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