采用商業(yè)混合菌種測定BOD5的可行性

郭牧

(環(huán)境科學與工程學院，同濟大學，上海 200092;上海市閘北區(qū)環(huán)境監(jiān)測站，上海 200072)

0 引言

日常監(jiān)測工作中的樣品，多為企業(yè)和污水處理廠排放的污水，在實際測定過程中，多數(shù)需要進行接種稀釋后再測定五日生化需氧量(BOD5)。傳統(tǒng)方法中，接種水可以在城市設(shè)施污水管道或未經(jīng)工業(yè)污染的住宅區(qū)的污水管道取水，也可取含有城市廢水的河水或湖水，對于某些不易被一般微生物分解的有機廢水，可選用含有適宜微生物生長的水［1］。但在實際操作中，由于不同來源的菌種生長環(huán)境的不同以及菌種種類的差異等問題，自制的經(jīng)馴化的菌種往往只適用于一種或少數(shù)幾種污水的測定，難以在復(fù)雜的水質(zhì)環(huán)境下通用，且接種后稀釋水的空白值不穩(wěn)定，定量有一定的難度。而空白值的穩(wěn)定程度對于測定過程中消耗溶解氧的控制以及測定結(jié)果的準確性都有著極大的影響。因此，首要問題是尋找一種可通用的菌種來源，且能夠得到空白值較為穩(wěn)定的接種稀釋水。

筆者引進了一種商業(yè)混合菌種(Polyseed)，該菌種呈膠囊狀，內(nèi)含為BOD5測定接種而特別設(shè)計的廣譜細菌混合物，適用于各類城市及工業(yè)排放廢水的BOD5測定。為嘗試解決傳統(tǒng)方法中接種菌種差異、接種稀釋水的空白值不穩(wěn)定等問題提供了潛在可行的方法。該研究不僅確定了使用商業(yè)混合菌種進行BOD5測定的可行性，而且確定了合適的接種量，能夠改進日常監(jiān)測的BOD5測定方法，適用不同性質(zhì)的污水測定，使日常監(jiān)測更為便捷。

1 實驗方法

1.1 實驗材料

試劑:商業(yè)混合菌種(Polyseed)，購自 Inter-Lab，是該公司專利商用產(chǎn)品。該商業(yè)混合菌種成品為膠囊包裹的顆粒狀物質(zhì)，棕黃色，有腐敗氣味。該菌種對人體、家畜等無毒性，且可進行生物降解，對本土菌群的影響有待深入研究。磷酸二氫鉀、磷酸氫二鉀、磷酸氫二鈉、氯化銨、硫酸鎂、氯化鈣、氯化鐵。均使用符合國家標準的分析純試劑。

配制:磷酸鹽緩沖溶液(由磷酸二氫鉀、磷酸氫二鉀、磷酸氫二鈉、氯化銨配制，pH值=7.2);硫酸鎂溶液(ρ=11.0 g/L);氯化鈣溶液(ρ=27.6 g/L);氯化鐵溶液(ρ=0.15 g/L)。

儀器:YSI－51溶解氧儀(使用方法參考文獻［2］)。

1.2 實驗依據(jù)

《水質(zhì)五日生化需氧量(BOD5)的測定 稀釋與接種法》(HJ 505—2009)中要求，在(20±1)℃環(huán)境中，避光保存 5d±4h，溶解氧消耗量(即BOD5)至少為2 mg/L，溶解氧剩余量≥2 mg/L，才能保障BOD5測定值的可靠性。當廢水濃度較高時，一方面，廢水的毒性效應(yīng)可能導(dǎo)致菌種受損，生化降解能力下降，導(dǎo)致BOD5測定不準確;另一方面，BOD5過大導(dǎo)致溶解氧剩余量過小，也將影響B(tài)OD5測定的可靠性。此時，需要依據(jù)文獻［3－4］判斷稀釋比，采用專門配制的稀釋水對廢水進行稀釋，從而保持良好的微生物生存環(huán)境，促進BOD5測定的可靠性。

根據(jù)方法規(guī)定，稀釋水需要進行曝氣，使其溶解氧濃度達到8 mg/L以上，因為過低的溶解氧會導(dǎo)致微生物不能充分分解水樣中的有機物，從而無法測得數(shù)據(jù);同時，溶解氧也不可過飽和，因為稀釋水的溶解氧過高會形成氣泡溢出，導(dǎo)致誤差［5－6］。在溶解氧滿足要求后，稀釋水中還需加入適量磷酸鹽緩沖液、硫酸鎂、氯化鈣、氯化鐵，同時還應(yīng)加入適量接種液，該接種液含有能夠?qū)U水進行生化降解的微生物。根據(jù)水樣來源不同，接種液可能來自城市生活污水和污水處理廠出水，或者河水或湖水等地表水。含有接種液的稀釋水，其BOD5(接種稀釋水空白值)應(yīng)控制在1.5 mg/L以下。

1.3 實驗設(shè)計

1.3.1 稀釋水

取經(jīng)過(20±1)℃恒溫，溶解氧濃度＞8 mg/L的蒸餾水(不可用去離子水［6］)配制稀釋水(若蒸餾水的溶解氧質(zhì)量濃度＜8 mg/L則適當曝氣)。每升稀釋水加入磷酸鹽緩沖液(pH值=7.2)、硫酸鎂溶液(ρ=11.0 g/L)、氯化鈣溶液(ρ=27.6 g/L)、氯化鐵溶液(ρ=0.15 g/L)各1 mL。

1.3.2 接種液

使用傳統(tǒng)方法和商業(yè)混合菌種分別進行接種。采用傳統(tǒng)方法時，采集地表水作為接種液，通過經(jīng)驗判斷實驗中每升稀釋水接種地表水的量。

采用商業(yè)混合菌種進行BOD5的測定時，取500 mL容量瓶，加入混合菌種膠囊內(nèi)粉末狀物質(zhì)，采用已配制好的稀釋水進行定容，混勻后靜置，以此溶液作為接種液(可適當曝氣以激活菌種)，通過觀察稀釋水空白值與接種量的關(guān)系，以確定合適的日常接種量。

1.3.3 質(zhì)量控制

分別測試采用傳統(tǒng)方法和商業(yè)混合菌種的兩種接種稀釋水的BOD5(空白值)，判斷不同方法中空白值的穩(wěn)定性。同時，測定用于質(zhì)量控制的樣品的BOD5，檢測不同方法的準確性，進一步比較兩種方法的優(yōu)劣。

2 結(jié)果與分析

2.1 傳統(tǒng)方法

現(xiàn)選用地表水進行接種，通過實驗觀察接種稀釋水的BOD5(空白值)。檢測質(zhì)控樣品BOD5，檢測測定方法的準確性(表1)。

表1 使用地表水接種后的稀釋水BOD5(空白值)及質(zhì)控樣品檢測結(jié)果

由表1可知，采用相同的接種量(1—3組、4—5組、6—7組)，接種稀釋水的BOD5(空白值)都＜1.5 mg/L，可以完成樣品的測定，質(zhì)控樣品值合格，但是數(shù)值變化范圍大、不穩(wěn)定。該結(jié)果的產(chǎn)生原因很多，如不同斷面、不同時間、不同氣候下的地表水微生物情況有所差異。接種量也是根據(jù)天氣、溫度以及地表水微生物情況等因素，通過操作者的經(jīng)驗來判斷，有較大的隨機性。同時，中心城區(qū)采集地表水多有不便，也是傳統(tǒng)方法的弊端之一。

2.2 采用商業(yè)混合菌種的BOD5測定

使用新鮮配制的菌種進行接種，稀釋水接種量分別為8，6，4，3 mL/L，試觀察其 BOD5(空白值)，并檢測質(zhì)控樣品以確保數(shù)值準確性(表2)。

表2 商業(yè)混合菌種接種量與接種稀釋水BOD5(空白值)、質(zhì)控樣品檢測結(jié)果的關(guān)系

由表2可知，同種菌種的4種不同加入量均可得到質(zhì)控范圍內(nèi)的合格BOD5值，但接種稀釋水的BOD5(空白值)存在明顯的不同?？瞻字惦S著菌種加入量增多而增大，尤其是當接種量為8 mL/L時，空白值為1.67 mg/L。根據(jù)標準，接種稀釋水空白值應(yīng)控制在1.5 mg/L以下。在實際樣品操作中，空白值過大容易導(dǎo)致接種稀釋水中的溶解氧不足以分解水樣中的有機物，從而測不出數(shù)據(jù)，過小也容易導(dǎo)致實驗誤差。同時，綜合考慮實驗用水，溫度、濕度控制，以及每顆原裝菌種膠囊的菌種量偏差等因素，確定日常監(jiān)測工作的接種量為4 mL/L。

為了測試采用商用混合菌種測定BOD5的穩(wěn)定性，現(xiàn)取4 mL/L的稀釋水接種量，進行接種稀釋水BOD5的測定，考察方法穩(wěn)定性;同時測定質(zhì)控樣品的BOD5，以確保數(shù)值準確性(表3)。

表3 使用4 mL/L商業(yè)混合菌種接種后的稀釋水BOD5(空白值)及質(zhì)控樣品檢測結(jié)果

由表3可知，使用該商業(yè)混合菌種的接種稀釋水的BOD5均＜1.5 mg/L，可以完成樣品測定，而且質(zhì)控樣品值均合格。

比較表1和表3可見，使用傳統(tǒng)方法測定BOD5，菌種來源與加入量相對不穩(wěn)定，而使用商業(yè)混合菌種測定BOD5時，加入量則是可以確定的。尤其需要注意的是，使用商業(yè)混合菌種測定BOD5所得到的空白值相對于傳統(tǒng)方法而言較為穩(wěn)定，維持在0.59～0.81 mg/L的質(zhì)量濃度水平。該操作方法的主觀影響因素較少，而且相對于接種水樣的采集，合成菌種的配制方便快捷，不受地域限制。

3 結(jié)語

通過實驗證明，使用4 mL/L商業(yè)混合菌種(Polyseed)作為接種液進行BOD5的測定，在符合質(zhì)量控制的前提下，其空白值具有很小的變化范圍，相對于傳統(tǒng)方法更穩(wěn)定、更便捷。該方法對于接種較困難的復(fù)雜型工業(yè)廢水的BOD5測定也將發(fā)揮減少工作量，提高檢測準確性、穩(wěn)定性的作用，但尚需進一步研究予以確認。

［1］孫好芬，曾憲杰，畢勇志.BOD5測定技術(shù)及影響因素的探討［J］.青島建筑工程學院學報，2005，26(3):58－61.

［2］謝姬弘.測定五日生化需氧量(BOD5)結(jié)果準確性的控制因素［J］.山西建筑，2013，39(17):108－109.

［3］姜虹，王麗艷，王玉娥，等.BOD5測定中稀釋倍數(shù)選擇的探討［J］.環(huán)境監(jiān)測管理與技術(shù)，1999，11(3):39 －40.

［4］《水和廢水監(jiān)測分析方法》編委會.水和廢水監(jiān)測分析方法［M］.4版.北京:中國環(huán)境科學出版社，2002:228－230.

［5］鄧榮森，石維，張新穎，等.BOD5測定的誤差分析及數(shù)據(jù)評價［J］.給水排水，2007，33(6):33 －36.

［6］孫桂珍.影響B(tài)OD5測定結(jié)果因素探討［J］.綠色科技，2013(2):198－199.