实验三 生化需氧量的测定

生化需氧量(BOD)是指在规定的条件下，微生物分解水中某些可氧化物质（主要是有机物）的生物化学过程中消耗溶解氧的量，用以间接表示水中可被微生物降解的有机类物质的含量，是反映有机物污染的重要类别指示之一。测定BOD的方法有稀释接种法、微生物传感器法、活性污泥曝气降解法、库伦滴定法、测压法等。本实验采用稀释接种法测定污水的BOD。该方法也称为五日培养法（BOD5法），即取一定量水样或稀释水样，在20°C ± 1°C培养五天，分别测定水样培养前、后的溶解氧，二者之差为BOD5值，以氧的mg/L表示，其相关内容参阅教材第二章第八节。

一、实验目的和要求

（1）掌握用稀释接种法测定BOD5的基本原理和操作技能。

（2）复习第二章第八节中的相关内容，提出为保证测定准确度，应当控制好哪些条件。

二、五日培养法（BOD5法）

（一）原理

见本书第二章第八节。

（二）仪器

（1）恒温培养箱。

（2）5~20L细口玻璃瓶。

（3）1000~2000mL量筒。

（4）玻璃搅拌棒：棒长应比所用量筒高度长200mm，棒的底端固定一个直径比量筒直径略小，并有几个小孔的硬橡胶板。

（5）200~300mL溶解氧瓶：带有磨口玻璃塞，并具有供水封用的钟形口。

（6）供分取水样和添加稀释水用的虹吸管。

（三）测定步骤

（1）水样的预处理

从水温较低的水域或富营养化的湖泊采集的水样，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，充分振摇，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）水样的测定

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℃的混匀水样转移至两个溶解氧瓶内，转移过程中应注意不使其产生气泡。以同样的操作使两个溶解氧瓶充满水样后溢出少许，加塞水封（瓶内不应有气泡）。立即测定其中一瓶溶解氧。将另一瓶放入培养箱中，在20°C ± 1°C培养5d后，测其溶解氧。

（3）BOD5的计算

BOD5 (mg/L)=C1-C2

式中：C1—水样在培养前的溶解氧浓度，mg/L；

C1—水样经5d培养后，剩余溶解氧浓度，mg/L。

三、碘量法测定溶解氧

（一）原理（叠氮化钠修正法）

见教材第二章第七节

（二）仪器

（1）250~300mL溶解氧瓶。

（2）酸式滴定管、锥形瓶、移液管。

（三）试剂

（1）碱性锰溶液：称取480g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，遇淀粉不得产生蓝色。

（2）碱性碘化钾—叠氮化钠溶液：称取500g氢氧化钠，溶解于300~400mL水中。称取150g碘化钾，溶于200mL水中；称取10g叠氮化钠，溶于40mL水中。待氢氧化钠溶液冷却后，将上述三种溶液混合，加水稀释至1000mL，储于棕色瓶中，用橡胶塞塞紧，避光保存。

（3）1+5硫酸溶液（标定硫代硫酸钠溶液用）。

（4）1%（m/V）淀粉溶液：称取1g可溶性淀粉，用少量水调成糊状，再用刚煮沸的水稀释至100mL。冷却后，加入0.1g水杨酸或0.4g氯化锌防腐。

（5）0.025 mol/L（c 1/6K2Cr2O7)重铬酸钾标准溶液：称取于105~110°C烘干2h，

并冷却的重铬酸钾（优级纯）1.2258g，溶于水，移入1000mL容量瓶中，用水稀释至标线，摇匀。

（6）硫代硫酸钠溶液：称取6.2g硫代硫酸钠（Na2S2O3·5H2O)溶于煮沸放冷的水中，加0.2g碳酸钠，用水稀释至1000 mL，贮于棕色瓶中，使用前用0.02500mol/L重铬酸钾标准溶液标定。

（7）硫酸：ρ=1.84.

（8）40%（m/V）氟化钾溶液：称取40g氟化钾（KF·2H2O)溶于水中，用水稀释至100mL，储于聚乙烯瓶中备用。

（四）测定步骤

（1）溶解氧的固定。 用吸液管插入溶解氧瓶的液面下加入1mL硫酸锰溶液、2mL碱性碘化钾—叠氮化钠溶液，盖好瓶塞，颠倒混合数次，静置。一般在取样现场固定。如水样含Fe3+在100mg/L以上时干扰测定，需在水样采集后，先用吸液管插入液面下加入1mL40%氟化钾溶液。

（2）打开瓶塞，立即用吸管插入液面下加入2.0mL硫酸。盖好瓶塞，颠倒混合摇匀，至沉淀物全部溶解，放于暗处静置5min。

（3）吸取100.00mL上述溶液于250mL锥形瓶中，用硫代硫酸钠标准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，记录硫代硫酸钠溶液用量。用下式计算水样中溶解氧浓度：

溶解氧（O2,mg/L）= M·V×8×1000/100

式中：M—硫代硫酸钠标准溶液的浓度，mol/L;

V—滴定消耗硫代硫酸钠标准溶液的体积，mL。

 

第二篇：有机废水的好样生化处理+化学需氧量的测定=实验报告模版

有机废水的好样生化处理

一、实验目的和要求

1、掌握污水生化处理实验设计的一般方法；

2、掌握接触氧化池，二沉池各处理工序的基本原理；

3、了解对初沉池到二沉池废水处理系统运行的调试、运行、控制方法；

4、要求掌握的技能和知识点：水处理实验方案的编制要点，浊度仪、pH 计、 溶解氧仪等的正确使用和操作； 取样方法； 实验数据记录、 整理和分析方法；

5、了解 A2O 工艺运行原理；

6、熟悉掌握 COD 的测定方法。

二、实验原理

废水在与生物膜接触过程中，淹没在废水中的填料上长满生物膜，水中的有机物均被微生物吸附，氧化分解和转化为新的生物膜。从填料上脱落的生物膜，随水流到二次沉淀池，通过沉淀与水分离，废水得到净化。微生物 所需要的氧气来自水中，空气来自池子底部的布气装置，在气泡上升过程中，一部分氧气溶解在水里。结构包括池体，填料，布水装置，曝气装置。工作原理为：在曝气池中设置填料，将其作为生物膜的载体。待处理的废水经充氧后以一定流速流经填料，与生物膜接触，生物膜与悬浮的活性污泥共同作用，达到净化废水的作用。

三、实验步骤

3.1实验准备

3.1.1设备检查与分工

本实验共设接触氧化法两套，氧化沟、SBR、加压生化法一套，共5套设备。

选定设备后，绘制设备结构图和工艺流程图，确定操作方法，制定实验计划。根据实验计划进行人员分工。

3.1.2分析方法准备

本次实验需要进行的分析测试项目有BOD5、CODcr、pH、DO等。各分析方法请到国家环保部网站自行下载打印，操作时随身携带参考。各类仪器的使用方法及注意事项，进实验室后由指导老师培训。

微生物培养过程的污泥性状需要镜检。

3.1.3废水配制

原料：淀粉，浓度：1000~5000mg/L

3.2实验操作

3.2.1设备操作方式

实验所配接触氧化为连续流操作工艺，由于设备加工选型的局限，目前实验全部采用批式操作。间歇进水后观察水质随处理时间的变化。

3.2.2活性污泥培养

接受设备是需对设备内的活性污泥状况进行观察和测试，如果污泥数量较少，活性不足，则需要进行培养。培养所需废水浓度同实验浓度。培养过程中需要测定溶解氧浓度，并对微生物进行镜检。

3.2.3实验操作

待反应器中活性污泥数量充裕，生物相稳定后，进行两个批次不同CODcr起始浓度的废水降解实验。对过程进行BOD5、CODcr、pH测定。至少测定一次实验的起终点BOD5，比较其差异。

四、结果与讨论

化学需氧量（COD_Cr）的测定（版本1）

实验目的：

1)        了解化学需氧量的测定方法

2)        熟悉容量法（重铬酸钾法）测定化学需氧量的原理及过程

3)        掌握滴定管的使用

4)        熟练掌握滴定终点的控制

实验仪器：

1.        回流装置：带250ml锥形瓶的全玻璃回流装置（如取样在30ml以上，采用300ml锥形瓶的全玻璃回流装置）

2.        加热装置：电炉或水浴锅

3.        滴定器

实验药品：

重铬酸钾标准溶液（1/6K2Cr2O7=0.2500mol/L）

试亚铁灵指示液

硫酸亚铁铵标准溶液[（NH4）2Fe（SO4）2·6H2O≈0.1mol/L]

硫酸-硫酸银溶液

硫酸汞结晶或粉末

实验步骤：

取20.00ml混合均匀的水样（或适量水样稀释至20.0ml）置于COD瓶（或250ml磨口的回流锥形瓶）中，准确加入10.00ml重铬酸钾标准溶液及数粒小玻璃珠或沸石，慢慢地加入30ml硫酸-硫酸银溶液，轻轻摇动COD瓶使溶液均匀，加热回流2h（自开始沸腾时计时）

冷却后，用90ml水冲洗冷凝管壁，去下锥形瓶，溶液总体积不得少于140ml，否则因酸度太大，滴定终点不明显。

溶液再度冷却后，加3滴试亚铁灵指示液，用硫酸亚铁标准溶液滴定，溶液的颜色由黄色经蓝绿色至红褐色即为终点，记录硫酸亚铁铵标准溶液的用量。

测定水样的同时，以20.00ml蒸馏水，按同样操作步骤作空白试验，记录滴定空白时硫酸亚铁铵标准溶液的用量。

数据记录及数据处理：

C（NH₄）₂Fe（SO₄）₂=10*0.25/V=0.103

COD_Cr进水=（23.415-19.7）0.103*8*1000/20=153.058

COD_Cr出水=（23.415-21.135）0.103*8*1000/20=93.936

结论分析（误差分析和结果分析）：

COD_Cr去除率=（COD进-COD出）/COD进*100%=38.63%

COD去除率偏低，与污泥龄及室内温度均偏低有关。

问题讨论及结论：

使用0.4g硫酸汞络合氯离子的最高量可达40mg，如取用20.00ml水样，最高可络合2000mg/L氯离子浓度的水样。若氯离子浓度较低，亦可减少硫酸汞加入量，使硫酸汞：氯离子=10:1（w/w）。若出现少量氯化汞沉淀，并不影响测定。

水样取用体积可在10.00~50.00范围之间，但试剂用量及浓度需进行相应调整。

对于化学需氧量小鱼50mg/L的水样，应改用0.0250mol/L重铬酸钾标准溶液。回滴时0.01mol/L硫酸亚铁铵标准溶液。

CODCr的测定结果应保留三位有效数字。

每次实验时，应对硫酸亚铁铵标准溶液进行标定，室温较高时尤其应注意其浓度变化。

化学需氧量（COD_Cr）的测定（版本2）

1 应用范围
    本标准规定了水中化学需氧量的测定方法。
    本标准适用于各种类型的含COD值大于30mg/L的水样，对未经稀释的水样的测定上限为700 mg/L。超过水样稀释测定。
    本标准不适用于含氯化物浓度大于1000 mg/L（稀释后）的含盐水。
 
2 定义
    在一定条件下，经重铬酸钾氧化处理时，水样中的溶解性物质和悬浮物所消耗的重铬酸钾盐相对应的氧的质量浓度。
 
3 原理
 
    在水样中加入已知量的重铬酸钾溶液，并在强酸介质下以银盐作催化剂，经沸腾回流后，以试亚铁灵为指示剂，用硫酸亚铁铵滴定水样中未被还原的重铬酸钾有西欧爱好的硫酸亚铁铵的量换算成消耗氧的质量浓度。
    在酸性重铬酸钾条件下，芳烃及吡啶难以被氧化，其氧化率较低。在硫酸因催化作用下，直链脂肪族化合物可有效地被氧化。
 
4 试剂
    除非另有说明，实验时所用试剂均为符合国家标准的分析纯试剂，试验用水均为蒸馏水或同等纯度的水。
4.1  硫酸银（Ag2SO4），化学纯。
4.2  硫酸汞（Hg SO4），化学纯。
4.3 硫酸（H2SO4），ρ=1.84g/Ml。
4.4 硫酸银-硫酸试剂：向1L硫酸（4.3）中加入10g硫酸银（4.1），放置1～2天使之溶解，并混匀，使用前小心摇动。
4.5 重铬酸钾标准溶液：
4.5.1 浓度为C（1/6K2Cr2O7）=0.250mol/L的重铬酸钾标准溶液：将12.258g在105℃干燥2h后的重铬酸钾溶于水中，稀释至1000mL。
4.5.2 浓度为C（1/6K2Cr2O7）=0.0250mol/L的重铬酸钾标准溶液：将4.5.1条的溶液稀释10倍而成。
4.6  硫酸亚铁铵标准滴定溶液
4.6.1 浓度为C〔（NH4）2Fe(SO4)2·6H2O〕≈0.10mol/L的硫酸亚铁铵标准滴定溶液：溶解39g硫酸亚铁铵〔（NH4）2Fe(SO4)2·6H2O〕于水中，加入20ml硫酸（4.3），待其溶液冷却后稀释至1000ml。
4.6.2 每日临用前，必须用重铬酸钾标准溶液（4.5.1）准确标定此溶液（4.6.1）的浓度。
    取10.00 mL重铬酸钾标准溶液（4.5.1）置于锥形瓶中，用水稀释至约100mL，加入30 mL硫酸（4.3），混匀，冷却后，加3滴（约0.15m L）试亚铁灵指示剂（4.7），用硫酸亚铁铵（4.6.1）滴定溶液的颜色由黄色经蓝绿色变为红褐色，即为终点。记录下硫酸亚铁铵的消耗量（mL）。
4.6.3 硫酸亚铁铵标准滴定溶液浓度的计算：
10.00*0.250       2.50
C〔（NH4）2Fe(SO4)2·6H2O〕=
V            V
式中：V——滴定时消耗硫酸亚铁铵溶液的毫升数。
4.6.4 浓度为C〔（NH4）2Fe(SO4)2·6H2O〕≈0.010mol/L的硫酸亚铁铵标准滴定溶液：将4.6.1条的溶液稀释10倍，用重铬酸钾标准溶液（4.5.2）标定，其滴定步骤及浓度计算分别与4.6.2及4.6.3类同。
4.7 邻苯二甲酸氢钾标准溶液，C(KCr6H5O4)=2.0824m mol/L：称取105℃时干燥2h的邻苯二甲酸氢钾（HOOCC6H4COOK）0.4251g溶于水，并稀释至1000Ml，混匀。以重铬酸钾为氧化剂，将邻苯二甲酸氢钾完全氧化的COD值为1.176g氧/克（指1g邻苯二甲酸氢钾耗氧1.176g）故该标准溶液的理论COD值为500mg/L。
4.8    1，10-菲绕啉（1，10-phenathroline monohy drate）指示剂溶液：溶解0.7g七水合硫酸亚铁（FeSO4·7H2O）于50mL的水中，加入1.5g1，10-菲绕啉，搅动至溶解，加水稀释至100mL。
4.9    防爆沸玻璃珠。
 
5 仪器
    常用实验室仪器和下列仪器。
5.1 回流装置：带有24号标准磨口的250mL锥形瓶的全玻璃回流装置。回流冷凝管长度为300～500mm。若取样量在30mL以上，可采用带500mL锥形瓶的全玻璃回流装置。(3泡玻璃毛刺回流管,加上上部分球形回流管内冷却水和机内风机的双重作用，确保了样品的回流冷却)
5.2 加热装置。(YHCOD－100型COD自动消解回流仪)
5.3 25mL或50mL酸式滴定管。
 
6 采样和样品
6.1 采样
    水样要采集于玻璃瓶中，应尽快分析。如不能立即分析时，应加入硫酸（4.3）至pH＜2，置4℃下保存。但保存时间不多于5天。采集水样的体积不得少于100mL。
6.2  试料的准备
    将试样充分摇匀，取出20.0mL作为试料。
 
7 步骤
7.1 对于COD值小于50mg/L的水样，应采用低浓度的重铬酸钾标准溶液（4.5.2）氧化，加热回流以后，采用低浓度的硫酸亚铁铵标准溶液（4.6.4）回滴。
7.2 该方法对未经稀释的水样其测定上限为700mg/L，超过此限时必须经稀释后测定。
7.3  对于污染严重的水样，可选取所需体积1/10的试料和1/10的试剂，放入10*150 mm硬质玻璃管中，摇匀后，用酒精灯加热至沸数分钟，观察溶液是否变成蓝绿色。如呈蓝绿色，应再适当少取试料，重复以上试验，直至溶液不变蓝绿色为止。从而确定待测水样适当的稀释倍数。
7.4 取试料（6.2）于锥形瓶中，或取适量试料加水至20.0Ml。
7.5  空白试验：按相同步骤以20.0mL代替试料进行空白试验，其余试剂和试料测定（7.8）相同，记录下空白滴定时消耗硫酸亚铁铵标准溶液的毫升数V1。
7.6  校核试验：按测定试料（7.8）提供的方法分析20.0m L邻苯二甲酸氢钾标准溶液（4.7）的COD值，用以检验操作技术及试剂纯度。
    该溶液的理论COD值为500mg/L，如果校核试验的结果大于该值的96%，即可认为实验步骤基本上是适宜的，否则，必须寻找失败的原因，重复实验，使之达到要求。
7.7 去干扰试验：无机还原性物质如亚硝酸盐、硫化物及二价铁盐将使结果增加，将其须氧量作为水样COD值的一部分是可以接受的。
    该实验的主要干扰物为氯化物，可加入硫酸汞（4.2）部分地除去，经回流后，氯离子可与硫酸汞结合成可溶性的氯汞络合物。
    当氯离子含量超过1000mg/L时，COD的最低允许值为250mg/L，低于此值结果的准确度就不可靠。
7.8 水样的测定：于试料（7.4）中加入10.0mL重铬酸钾标准溶液（4.5.1）和几颗防爆沸玻璃珠（4.9），摇匀。
    将锥形瓶接到回流装置（5.1）冷凝管下端，接通冷凝水。从冷凝管上端缓慢加入30mL硫酸银-硫酸试剂4.4），以防止低沸点有机物的逸出，不断旋动锥形瓶使之混合均匀。自溶液开始沸腾起回流两小时。
    冷却后，用20～30mL水自冷凝管上端冲洗冷凝管后，取下锥形瓶，再用水稀释至140mL左右。
    溶液冷却至室温后，加入3滴1，10-菲绕啉指示剂溶液（4.8），用硫酸亚铁铵标准滴定溶液（4.6）滴定，溶液的颜色有黄色经蓝绿色变为红褐色即为终点。记下硫酸亚铁铵标准滴定溶液的消耗毫升数V2。
7.9 在特殊情况下，需要测定的试料在10.0mL到50.0mL之间，试剂的体积或重量按表1作相应的调整。

表1 不同取样量采用的试剂用量

8 结果的表示

8.1 计算方法

    以mg/L计的水样化学需氧量，计算公式如下：

                    

       COD（mg/L）=                                          

式中：

C——硫酸亚铁铵标准滴定溶液（4.6）的浓度，mol/L；

V1——空白试验（7.4）所消耗的消耗硫酸亚铁铵标准滴定溶液的体积，mL；

V2——试料试验（7.8）所消耗的消耗硫酸亚铁铵标准滴定溶液的体积，mL；

V0——试料的体积，mL；
8000——1/4 O2的摩尔质量以mg/L为单位换算值。
测定结果一般保留三位有效数字，对COD值小的水样（7.1），当计算出COD值小于10mg/L时，应表示为“COD＜10mg/L”。

8.2 精密度

8.2.1 标准溶液测定的精密度

    40个不同的实验室测定COD值为500mg/L的邻苯二甲酸氢钾（4.7）标准溶液，其标准偏差为20mg/L，相对标准偏差为4.0%。

8.2.2 工业废水测定的精密度（见表2）

表2 工业废水COD测定的精密度