水样BOD5分析中稀释比确定方法研究
水样BOD5分析中稀释比确定方法研究
1 引言
测定工业废水中BOD5时，样品一般都要稀释，但由于工业废水种类繁多，成分复杂，BOD5浓度范围变化较大，为此，国内外就BOD5测定中稀释比的确定方法进行了大量的研究，并提出了不同的经验公式[1-4]。本文通过考察部分既得经验和实践，提出了一种既简单可靠又具有普遍实用意义的水样稀释比的确定通式。
2 实验与分析
2.1 主要仪器与试剂
2.1.1主要仪器：
COD回流装置；BOD5生化培养箱。
2.1.2试剂：
①硫酸锰溶液：称取480克硫酸锰（MnSO4·4H2O）溶于水，用水稀释至1000ml。此溶液加至酸化过的碘化钾溶液中，遇淀粉不得产生篮色。
②碱性碘化钾溶液：称取500克氢氧化钠溶解于（300—400）ml水中，另称取150克碘化钾溶于200ml水中，待氢氧化钠溶液冷却后，将两者合并，用水稀释至1000ml。用橡皮塞塞紧，避光保存。此溶液酸化后，遇淀粉不应呈篮色。
③淀粉溶液：称取1克可溶性淀粉，用少量水调成糊状，再用刚煮沸的水冲稀至100ml。冷却后，加入0.1克水杨酸防腐。
④重铬酸钾标准溶液C（1/6K2Cr2O7）0.2500mol/L： 称取预先在105~110℃烘干2小时并冷却的优级纯重铬酸钾12.2580克，溶于水，移入1000ml容量瓶，用水稀释至标线，摇匀。
⑤硫代硫酸钠标准溶液：称取3.2克硫代硫酸钠（Na2S2O3·5H2O）溶于煮沸放冷却的水中，加入0.2克碳酸钠，用水稀释至1000ml。贮于棕色瓶，使用前用0.0250mol/L重铬酸钾标准溶液标定[5]。
⑥试亚铁灵指示液：称取1.458克邻菲罗啉，0.695克硫酸亚铁溶于水中，稀释至100ml，贮于棕色瓶内。
⑦硫酸亚铁铵标准溶液[(NH4)2Fe(SO)4·6H2O≈0.1mol/L]：称取39.5克硫酸亚铁铵溶于水中，边搅拌边缓慢加入20ml浓硫酸，冷却后移入1000ml容量瓶中，加水稀释至标线，摇匀。使用前用0.2500mol/L重铬酸钾标准溶液标定[6]。
⑧硫酸-硫酸银溶液：于2500ml浓硫酸中加入25克硫酸银。放置1~2天，不时摇动使其溶解。`
2.2 实验步骤
2.2.1 快速测定CODcr（加热回流15min）
吸取20ml混合均匀的水样（或将水样稀释至20ml）于250ml磨口回流锥形瓶中，准确加入10.00ml重铬酸钾标准溶液及数小粒玻璃珠，连接回流冷凝管，接通冷凝水，从冷凝管上口缓慢加入30ml硫酸-硫酸银溶液，轻摇混匀，加热回流15min（自开始沸腾时计时）。以下按文献[6]规定进行并计算出CODcr值。
2.2.2 BOD5的测定
首先将上法得出的CODcr值代入通式计算出水样稀释倍数D1、D2、D3，然后按照选定的稀释倍数进行稀释，再进行BOD5的测定[7]。
2.3 分析与讨论
2.3.1 基本理论概述
水样稀释的目的是为了降低水样中有机物的浓度，从而保证整个过程是在有足够溶解氧的条件下进行。稀释程度一般以在20℃条件下，样品经过5天培养后，一般消耗的溶解氧至少为2mg/L，消耗的溶解氧占原有溶解氧的40%~70%为佳，且培养后剩余的溶解氧至少为1mg/L为宜。为了获得较准确的测定数据，除了培养温度、接种、稀释水的质量以及其它操作技术应符合要求外，稀释比的选择对分析测定结果尤为重要。
文献中所报道的有关稀释倍数的选择主要有以下几种：
⑴以高锰酸钾法测得的CODmn为依据来确定稀释倍数，即D=CODmn/n(n取3、4、5)。因为高锰酸钾的氧化率低，对有些有机物不能氧化或不能完全氧化，因而。该法适用范围上颇受限制，只适用于污染较轻的废水和地表水等。
⑵以回归法确定稀释倍数。由于水质变化复杂，故其相关性也在变化，因而所用的回归方程也要经常校正，而且对于不同的水样，其所用的回归方程也不同。所以，该方法的适用局限性更大，不具有推广价值。
⑶以重铬酸钾法测定的CODcr值除以4作为最大的稀释倍数。该法范围太广，不易选取。因此也有一定的局限性。
如何选取合适的稀释倍数呢？首先应考虑的是如何确定并选取最大稀释倍数（第一稀释倍数）。
2.3.2 第一稀释倍数的确定
根据文献[3]报道，一般可生化水样的а值（а=BOD5/CODcr）在0.25-0.72范围内。且有机废水的BOD5/CODcr在大于0.3时，一般认为是可生化的[2]。可表示为：
BOD5 =（0.25~0.72）×CODcr
根据BOD5的计算公式：
BOD5=[(C1-C2) - (B1-B2)f1]/f2(mg/L)
式中 C1、C2—分别为水样在培养前后的溶解氧（mg/L）；
B1、B2—分别为稀释水在培养前后的溶解氧（mg/L）；
f1、f2—分别为稀释水、水样在培养液中所占体积比。
根据前面所述可知，培养前后所消耗的溶解氧C1-C2>2mg/L，而根据文献[7]中所提到的，稀释水的PH值应为7.2，其BOD5应小于0.2mg/L，故有(B1-B2)f1<0.2mg/L。因此有(C1-C2) >> (B1-B2)f1
令D为稀释倍数，则有D=1/ f2
就有BOD5≈(C1-C2)D
因为BOD5< CODcr，故可以以CODcr作为BOD5的浓度上限。
由气体在水体中的溶解度性质可知，培养液的溶解氧一般不会超过7.5mg/L，故这里选择溶解氧减少后的最大值6.5（mg/L）作为系数，用BOD5的上限值CODcr值除以6.5所得的商作为第一稀释倍数。
2.3.3 第二、第三稀释倍数的确定
在实际工作中，为了准确测定BOD5，需要选择不同的稀释倍数来测定同一个水样，这样就可以得到不同的耗氧量，可以更准确地反映水样的生化耗氧情况。前面已经谈到，在进行BOD5测定时，耗氧量应控制在40%-70%为好。在考虑BOD5为最大的情况，第一稀释倍数作为最大稀释倍数，以（70%/40%）取整作为稀释间隔，则每个稀释比间隔应为2。在此，以第一稀释倍数分别除以2、4作为第二、第三稀释倍数，这样就可以基本保证溶解氧下降率在40%-70%之间，同时又可以使BOD5/CODcr值基本满足在0.25~0.72的范围内。
综上所述，水样BOD5分析中稀释倍数Dn选取的通式为：
Dn=（CODcr）/（6.5×2n-1） (n=1,2.3)
式中 Dn—稀释倍数 n—稀释倍数序号
在实际应用中，稀释倍数的确定可以通过通式计算后取整来确定。
3 结束语
综上所述，同其他方法相比，本研究所提出的水样BOD5分析中稀释比确定方法具有如下特点：
①方法考虑了水中有机物的总量而采用了CODcr作为确定稀释倍数的初始依据，对于废水具有更为广泛的实用性。
②综合考虑了已经比较成熟的有关BOD5分析的各种既得参数，并以此为依据进行了确定BOD5稀释倍数的推理，逻辑上更为科学合理。
③方法相对简单、快速、可行性强。
参考文献
1、王勇飞.中国环境监测，1988.4(4):47
2、水处理工程.北京:清华大学出版社.
3、 陈美芳.环境污染与防治,1987.9(2):22
4、吕尚英.环境科学与技术.1987.4(2):26
5、国家环境保护局<水和废水监测分析方法编委会>.水和废水监测分析方法第四版.北京:中国环境科学出版社, 201
6、国家环境保护局<水和废水监测分析方法编委会>.水和废水监测分析方法第四版.北京:中国环境科学出版社, 212-213
7、国家环境保护局<水和废水监测分析方法编委会>.水和废水监测分析方法第四版.北京:中国环境科学出版社,227-231
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