生化需氧量标准稀释法bod5的研究

生化需氧量标准稀释法bod5的研究

1936年，美国公共卫生协会（bod5方法）将5天生生物必要的稀释法律法规应用于水和废水的检验方法，并制定了标准稀释方法（bod5法）。这些方法于1987年在水质分析基准gb7488-87中公布。生化需氧量作为水质监测指标被广泛应用,在废水监测中起着不可替代的作用。但指标本身特性造成的监测耗时长、时效性差和操作烦琐限制了指标的应用,这也使生化需氧量监测技术的研究一直没有中断。1关于糖酸钠测定关于bod5接种液的确定方法标准稀释法又称稀释接种法是生化需氧量测定的经典方法,是比对考核、仲裁分析等采用的方法。生化过程的复杂性导致影响BOD5测定的因素很多。温度、pH、重金属和合成洗涤剂都会通过影响微生物的活性和增长速度影响测定结果。Heukelekian、Mowat、世野英雄和叶常明等都在这些方面做了相关研究,张莘民对前人在这方面的工作进行了评述。Monrgomery、Young和梁贤英研究了化学硝化抑制剂对测定过程中可能存在硝化作用的抑制效果。稀释倍数是成功测定BOD5的关键因素,杨汉、张莘民和尤世涫均给出了由CODcr确定测定BOD5稀释倍数的方法和各种废水适用公式。接种是BOD5进行质量控制的重要问题,对微生物含量不丰富的的废水,在测定BOD5时应该接种。接种液的来源可以是生活污水、表层土壤浸出液、城市污水的入河或入湖水、或污水处理厂的出水,当废水中含有难降解物质时,须用驯化接种液接种。许雪莹、王兴力研究了生活污水、淘米水和花园土浸出液做接种液的使用条件。用废水或废水的驯化液做接种液、其中微生物的种类、数量不确定,是致使分析结果不稳定的原因之一。人们开始尝试利用已知的微生物菌液做接种液,Lee和Oswald采用混合的已知微生物接种,发现有明显的后置期。Young用从污水中分离出的六种微生物分别进行BOD5实验,对照用污水接种的结果表明对照组的BOD5值偏高。1989年爱尔兰学者FitzmauricG.D针对以上问题用多种已知的微生物的混合菌液作为接种液测定葡萄糖-谷胺酸BOD5标准液取得满意效果。1995年日本的ItsuseiFujita用制备的标准化菌种测定葡萄糖-谷胺酸标准溶液结果令人满意,稳定性和精密度比用天然河水等做接种液有了明显提高。李坚也研究了用细菌培养液作做接种液的效果。2000年S.M.Paixao等对照了两种商业化菌种分别用稀释接种法和测压法测定了葡萄糖-谷胺酸标准溶液的结果。2003年S.M.Paixao等用一种标准化土壤接种体和纯菌种做接种液,分别用稀释接种法和测压法测定葡萄糖-谷胺酸BOD5标准液,结果显示均可代替土壤悬浊上清液。2通过波d5测量稀释接种法的改进测定方法主要有测压法、增温法、活性污泥快速法等。2.1测定bod5值微生物呼吸作用而产生的与耗氧量的量相当的CO2气体被吸收剂吸收,使密闭系统的压力降低,可由压降求出水样的BOD5值。该方法操作简便,测定值可直读、便于随时观测,测定成本低。张爱丽、项学敏等通过改造差压式直读BOD5测定仪的测量系统和水样培养系统,有效地提高了该仪器的灵敏度和精密度,实现了BOD5值小于3mg/L样品的测量,并可连续测量和直读观测。2.2增温法快速测定bod5培养时间增温法就是适当提高反应温度,激化微生物的活性,加速微生物的分解作用,缩短培养周期,达到快速测定。张金华根据BOD反映动力学原理,提出了增温法快速测定BOD5培养时间计算公式,并计算出了适用绝大多数水样的通用增温培养时间,他通过对增温法理论上的准确性和可行性的分析,证明增温法是可行的。Young也认为可在35℃培养2.5天,即可用BOD352.5来代替BOD205。3bod传感器的使用Kurabe等1977年,研制了第一台BOD微生物传感器,它由固定化活性污泥与氧电极构成,响应时间为15min,实现了BOD快速测定。Kurabe最初研制的传感器寿命仅有10天,后改用多孔醋酸纤维膜固定酵母细胞制成BOD传感器,可连续使用17天。Strand等研制BOD传感器,用于城市污水测定,成功地工作了20多天。日本在世界上率先研制成以微生物电极为传感器的工业快速BOD测定仪。1990年,日本颁布了微生物电极法工业标准(JISK3602-1990)。我国也于2002年颁布了方法的行业标准HJ/T86-2002。Riedel.K对传感器的前期发展进行了评述总结。响应菌株和配套微生物固定化技术是传感器方法的技术关键,决定着方法的适用性和稳定性。在报道的众多BOD传感器当中,采用的单一菌种有枯草芽孢杆菌、皮状丝孢酵母、假单胞菌、异常汉逊氏酵母等;混合菌种有枯草芽孢杆菌和地衣芽孢杆菌的混合菌种、皮状丝孢酵母和地衣芽孢杆菌的混合菌种和活性污泥等。单一菌种的BOD传感器往往稳定性和重现性好,传感器响应线性范围宽,但所能检测的有机物的种类和适用的废水类型有限。使用混合菌种可使BOD传感器广普性高适用范围广,但传感器响应线性范围窄、稳定性较差。1999年,ChanC报道将一耐高盐度的酵母菌LS3用聚氨基甲酰磺酸酯包埋后吸附到尼龙膜上,制成的BOD传感器用于测定港口和海岛地区含盐度较高的工业和生活污水。TrosokSP研究了一种新酵母菌的传感器性能,马莉实验了将从淡水筛选出的地衣芽孢杆菌驯化为适应海水测量条件的可行性。林玲对异常汉逊酵母、枯草芽孢杆菌和恶臭甲单胞菌进行了光化学BOD微生物传感器响应性能测试。ShikhaRastogi报道使用从活性污泥中筛选的多种具有协同代谢功能的合成微生物菌团作为电极响应菌株,所测BOD值重现性在5%以内,传感器可稳定工作180天。在微生物固定化上,厦门大学采用有机改性溶胶凝胶-聚乙烯醇包埋法制备了高活性生物膜,克服了聚乙烯醇的溶胀问题。长春应用化学研究所采用无水硅酸同聚乙烯醇和4-乙烯吡啶的聚合物混合的溶胶凝胶包埋法,拓展了可被微生物降解代谢的有机物的种类。ChangIS报导一种无需电子媒介物的微生物燃料细胞型传感器,响应重现性标准偏差<10%,传感器测量可稳定运行5年以上。4菌株协同作用机制简化操作、实现快速测定和提高测定的稳定性、可靠性是BOD测定的主要问题。接种是标准稀释法要解决的技术关键;BOD微生物传感器是本领域发展的方向,但普适性不高。如