发布时间：2023-02-02 10:24:56
在环境工程中**普遍适用和**有重要意义的指标
? 带★的指标测定的要点是：在一定的条件下，水样中的有机物质经过微生物或强氧化剂的作用被氧（水中的溶解氧或外加强氧化剂的化合氧）氧化，根据所消耗的氧量来间接表示水样中有机物质含量的多少。 化学需氧量和好氧量（一）
? 在一定的条件下，水中的各种有机物质与外加的强氧化剂（如K2Cr2O7、KMnO4等）作用
时所消耗的的氧量（强氧化剂的化合氧，而不是溶解氧）。结果一般用mg/L表示
?
根据所用的强氧化剂的不同，可分成：
? 重铬酸钾好氧量——习惯上称化学好氧量，COD
? 高锰酸钾好氧量——习惯上称好氧量，OC，又称高锰酸钾指数
化学需氧量和好氧量（二）
?
1、化学需氧量COD
? （1）、标准法的测定原理
? 在水样中加入一定量的K2Cr2O7，在一定条件（强酸性、加热回流2小时、Ag2SO4作
催化剂）与水中的有机物相互作用，剩余的K2Cr2O7 用硫酸亚铁铵Fe(NH4)2(SO4)2滴定。
? 指示剂：试亚铁灵（硫酸亚铁和1,10-phenanthroline） ? 终点现象：溶液颜色由黄经绿、灰兰到**后的棕红色 化学需氧量和好氧量（三）
? （2）、主要反应式
? （3）、注意事项
? 可将水中的大部分有机物氧化，但不能氧化芳香烃
? 实际上代表的是水中还原性污染物：有机物、无机物NO2- 、Fe2+、S2- 、Cl- 化学需氧量和好氧量（四）
? 通常污水中的有机物含量远远大于水中的无机还原物，因此可认为COD是有机污染物的指标
? 如果水中无机还原物的含量太大，就要设法消除干扰。如：氨基磺酸除NO2- 干扰，
硫酸汞消除Cl-干扰（生成难离解的HgCl2）
? 测定范围：用0.25mol/L K2Cr2O7 可测定大于50mg/L的COD值，用0.025mol/L的K2Cr2O7 可测定5～50mg/L的COD值
? 应进行空白试验，扣除试剂和溶液中带入的误差
化学需氧量和好氧量（五）
? 硫酸亚铁铵易氧化，应经常标定该标准溶液
? 一些改进的快速方法可以大大缩短测定时间，但bi须做对照试验，且注意其适用
性
? 可用邻苯二甲酸氢钾标准溶液检查试剂质量和操作技术。1克邻苯二甲酸氢钾的
理论COD为1176mg/L。溶解0.4251g邻苯二甲酸氢钾于1L蒸馏水中，其COD值为500mg/L
化学需氧量和好氧量（六） 化学需氧量和好氧量（七）
? （4）、库仑法--COD仪
? 方法原理：水样以K2Cr2O7 为氧化剂，在10.2mol/L硫酸介质中回流氧化后，过量
的K2Cr2O7 用电解产生的亚铁离子作为库仑滴定剂，进行库仑滴定。根据电解产生亚铁离子所消耗的电量、按照法拉第定律进行计算。 ? COD=(Qs-Qm)/96478*8000/V
? Qs, Qm分别为标定K2Cr2O7和过量K2Cr2O7 所消耗的电量，V为水样的体积(mL) ? 特点：
– 简便、快速、试剂用量少
– 可制作成仪器，注意仪器的使用说明书 – 适用范围：
– 可测定2－3 mg/L
化学需氧量和好氧量（八）
?
2、好氧量OC的测定
? （1）、测定原理
? 在水中加入一定量的高锰酸钾，煮沸十分钟，使水中有机物氧化（红色） ? 加入草酸，使过量的高锰酸钾与草酸作用（无色）
? **后用高锰酸钾反滴定多余的草酸（红色出现时为终点，自身指示剂） ? 根据用去的高锰酸钾量计算出好氧量。以mg/L计
化学需氧量和好氧量（九）
? （2）、测定OC的意义 ? 污水处理厂的运转效率 ? 废水处理科学研究 ? 天然水水质 ? 估算BOD
? 我*《地面水环境质量标准》(GB3838-88)规定 化学需氧量和好氧量（十）
? （3）、注意事项
? 此法只能将一部分不含氮的有机物（含碳的有机物）氧化，而含氮的有机物较难在此条件下氧化。因此，此法一般用于天然水、轻污染的水、一般生活污水 ? 只是相对结果，因此一定要按照规定的条件进行（所用试剂、加入顺序、煮沸） ? 英*、德*、东欧、前苏联、以色列等*家的标准方法用在沸水浴上加热30分钟 ? 我*和日本用直接煮沸10分钟 #p#分页标题#e#
? 美*在1971年的di13版Standard method for the examination of water and wastewater就不用此法。
化学需氧量和好氧量（十一）
? 但测定OC仍有其优点：速度较快，20～30分钟（COD3小时，BOD5需5天）? 水中如存在还原性无机物，如NO2- 、Fe2+、SO32- 、S2-等，也要消耗高锰酸钾。消
除干扰的方法：在不加热煮沸的情况下，用高锰酸钾滴定**粉红色，测定时扣除此部分
? 水中的氯离子大于300mg/L采用碱性条件，避免氯离子与硫酸加热时生成盐酸，而盐酸消耗高锰酸钾。
? 酸性条件下，E0( MnO4- / Mn2+ )＝1.51V，而： E0( Cr2O72- / Cr3+ )＝1.36V ? 表明：高锰酸钾比重铬酸钾的氧化能力更强。但实际上：COD>OC 化学需氧量和好氧量（十二）
?
氧化条件的不同：
生化需氧量（一）
?
1、生化需氧量的定义：在有氧的条件下，水中可分解的有机物由于好气微生物（主要
是细菌）的作用而被氧化分解，变成稳定的物质，完成该过程所需要的氧量称为生化需氧量。结果用氧的mg/L表示
? 可分解的有机物－－指可以作为细菌食料的有机物
? 微生物把这些有机物作为营养来源的食料，通过自身的生命活动（氧化、呼吸、合成），―吃掉‖有机物，也就是分解了这些有机物。
? 但有些有机物是不能被有机物分解的，如不溶性有机物、洗衣粉等
? bi须在好氧的条件下（水中的溶解氧，不是化合氧）在好气微生物的作用下 生化需氧量（二）
? 氧化分解：
? 微生物将有机物氧化分解成简单的化合物和能量
? 微生物又利用简单化合物和能量合成细胞，生长繁殖。
? 微生物体内的细胞质也要进行呼吸氧化，也会分解一些有机物质、释放能量。这种呼吸氧化称为内源呼吸。在有机物充足时不***，但食料不足时靠此供给能量
? 稳定的物质－－分解的**终产物，无机化，二氧化碳、水等
生化需氧量（三）
? 消耗的氧量：
? 氧化―吃‖进体内的有机物所需要的氧Qa ? 细胞质自身氧化（内源呼吸）所需要的氧Qb ? 生化需氧量＝Qa＋Qb ? 但生化需氧量不包括： ? 不可分解的有机物
? 用于合成细胞质的那部分有机物
? 因此生化需氧量不代表有机物的全部，低于有机物完全氧化的理论值 生化需氧量（四）
?
2、生化需氧量的测定
? （1）、BOD测定的条件
? 基本条件
– 足够的氧气（溶解氧）－－加稀释水
– 微生物（不能有毒物yi制它）－－接种(seed) – 必要的营养物质（K, Na, Ca, Mg, Fe, S, P, N)
? 测定温度
– 微生物活动与温度有关
– 尽可能和天然条件下有机物的生物氧化分解情况相似
– 统一规定，测定时的温度应保持在20±1℃（这是温带地区缓慢流动的河水的
平均温度）
生化需氧量（五）
? 测定时间
– 生物氧化过程是一个缓慢的过程 – 理论上讲要***长的时间才终结 – **少大约100天左右才基本完成
– ***：20天大约完成95～99％，BOD20 – 各*规定：5天，约完成70～80％，BOD5
? 标准条件：5天，20℃。BOD5
(20℃)
生化需氧量（六）
? （2）、直接法测定BOD ? 培养前测溶解氧
? 另一水样在20±1℃的恒温箱内培养5天后再测溶解氧 ? 两次溶解氧的差值即为BOD5
? 适用范围：BOD5小于7mg/L的较清洁水
? 不能用于一般生活污水、工业废水、处理厂出水 生化需氧量（七）
? （3）、稀释法测定BOD
? 用特别的稀释水将原水稀释后再测定。 ? 稀释水
– 几乎饱和的溶解氧8～9mg/L
– 丰富的营养物质（FeCl3,MgSO4,CaCl2,NH4Cl,磷酸盐等） – 适宜的pH6.5～8.5
– 必要时，投加种子微生物 #p#分页标题#e#
– 稀释水本身5天培养后的DO降低不大于0.5mg/L
生化需氧量（八）
? 稀释比
– 稀释试样的要求
? 应使稀释水样的BOD5在2～7mg/L左右 ? 培养后的DO不小于0.5mg/L（**好3～4） ? 培养前DO的降低不小于2mg/L，应占原DO的40～70％ – 稀释比的确定：（教材p305页表18－1） – 稀释比的个数：3－4个 – 如估计BOD5为150mg/L，查表可知稀释比为2.0％，则配成1％、2％、5％、10％ – BOD5可用OC来估算（或根据其它资料）
生化需氧量（九）
? 一般生活污水的BOD5约为OC的2～4倍，或根据下表考虑稀释倍数 生化需氧量（十）
? 稀释技术
– 1％以上－－直接在BOD瓶中 – 充满水不留气泡，虹吸、勿搅拌 – 加水封，5天中每天检查
– 1％以下－－在1升量筒中，然后转移到BOD瓶中
生化需氧量（十一）
? BOD5计算
– D＝AP1＋CP2 – BOD5＝(D－B)/P2
? P1——稀释水用量的***数（小数表示） ? P2——原水样用量的***数（小数表示） ? D ——稀释水样中的有效溶解氧（mg/LO2） ? A ——稀释水培养5天后的溶解氧（mg/LO2） ? B ——稀释水样培养5天后的溶解氧（mg/LO2） ? C ——原水样的溶解氧（mg/LO2） – BOD5测定的允许误差一般为±5％
生化需氧量（十二）
? （4）、仪器测定法 ? 利用的原理：
? 压差计法：测量密闭系统中由于氧量的减少而引起的气压变化，由此来测定BOD电解法：在密封系统中氧气量的减少用电解来补给，从电解所需要的电量来求得氧的消耗量
? 用薄膜式溶解氧电极来求得生化过程中氧的消耗量
生化需氧量（十三）
?
3、生化需氧量反应动力学
? （1）、有机物质好氧分解的两个阶段
? **阶段：
– CHO有机物 → CO2 ＋ H2O ＋ 能量
– CHONPS有机物 → CO2＋ H2O ＋ NH3 ＋ H2S ＋ 能量 – 主要是C → CO2 因此又称碳化过程 – 这时消耗的氧量叫碳化生化需氧量
– 总的碳化生化需氧量叫**阶段生化需氧量，或完全生化需氧量
生化需氧量（十四）
? di二阶段
– 亚硝化细菌 硝化细菌
– NH3 －－－－→ NO2- －－－－→ NO3-
– H2S －→ SO42-
……
? 我们通常所说的生化需氧量是指―碳化生化需氧量‖，即**阶段生化需氧量，不包括硝化过程所消耗的氧量。WHY?
? 有机物质的无机化，使碳变成二氧化碳、氮变成氨已经无机化
? 废水处理的要求是无机化，并不要求硝化
生化需氧量（十五）
? 测定BOD时要尽量避免硝化作用的发生
– 硝化作用一般在第七天时才开始
– 硝化细菌多时导致硝化提前，可用硫脲、亚甲基兰等yi制剂 ? 总之，BOD5不包括：
– 不可分解的有机物
– 用于合成细胞质的那部分有机物 – 硝化过程所消耗的氧
生化需氧量（十六）
? （2）、生物氧化动力学公式
? 有机物的生物氧化过程接近于单分子壹级化学反应 ? O2
? 有机物 －－→ CO2 ＋ H2O ＋ 能量 ? 微生物
? 反应速度与瞬时的有机物浓度成正比 ? d(La-L)/dt=K’dt
– La——有机物初始浓度 – L——t时有机物的剩余浓度 – K’——耗氧速率常数 （1/日）
? 积分可得：
? Xt＝La(1-10-kt) （公式1）
生化需氧量（十七）
? （3）、耗氧速度常数
? 耗氧速度是废水生物处理、河流水体自净过程中的一个重要参数 ? k值随温度而变化。由Arrhenius公式可推出： ? k(T)＝k(20)θT-20 (公式2) ? #p#分页标题#e#
θ＝e(E/RT1T2)
? 可见θ是一个温度系数，在10～30℃时可用1.047 ? p311图18－7和图18－8说明k对BOD的影响
生化需氧量（十八）
? 不同的污水水质有不同的k (k&＃39;)值，一般在0.1～0.3/日
生化需氧量（十九）
? （4）、完全生化需氧量，即**阶段生化需氧量，La(BODu)
? 不同的水质有不同的La ? La也随温度而变化
? La(T)＝La(20)(0.02T+0.6) (公式3) ? 根据公式1－3可以计算在不同温度下不同天数的BOD
生化需氧量（二十）
? （5）、k值和La值的确定
? 可以通过**小二乘法、矩阵法、日差法、快速法、Thomas图解法等确定。 ? Thomas图解法：适于x不大于0.9La时
? 通过实验测定T温度时，水样不同时日的BOD1, BOD2, BOD3……
? t (Days): 1 2 3 4 …… ? x(t) (BOD): x1 x2 x3 x4 ……
? 以[t/x(t)]1/3对t作图，得到一直线，其斜率为B，截距为A ? 则：k＝2.61B/A，La＝1/(2.3kA3)
