PHÂN TÍCH MÔI TRƯỜNG NHU CẦU OXY HÓA BOD5

BỘ CÔNG THƯƠNG

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP THỰC PHẨM
KHOA: CÔNG NGHỆ SINH HỌC- KỸ THUẬT MÔI TRƯỜNG

MÔN HỌC: PHÂN TÍCH MÔI TRƯỜNG

NHU CẦU OXY
SINH HÓA - BOD

BÀI TIỂU LUẬN:

GVHD: Ngô Thị Thanh Diễm


23.1 GIỚI THIỆU CHUNG
Nhu cầu oxy hóa (BOD) là lượng oxy cần thiết để vi khuẩn oxy hóa các
chất hữu cơ có khả năng phân hủy sinh học trong điều kiện hiếu khí. Khái
niệm “có khả năng phân hủy” có nghĩa là chất hữu cơ có thể dùng thức ăn
cho vi khuẩn và năng lượng có nguồn gốc từ quá trình oxy hóa của nó.
Chỉ tiêu BOD được sử dụng rộng rãi để xác định sự nhiễm bẩn của chất
thải sinh hoạt và công nghiệp trong điều khoản của oxy họ sẽ yêu cầu nếu thải
vào nguồn nước tự nhiên trong đó điều kiện hiếu khí tồn tại. Việc kiểm tra là
một trong những phần quan trọng nhất trong các hoạt động kiểm soát ô
nhiễm. Các thử nghiệm là quan trọng hàng đầu trong công tác quản lý và
trong các nghiên cứu được thiết kế để đánh giá khả năng thanh lọc của cơ
quan tiếp nhận nước.
Chỉ tiêu BOD được xác định bằng cách đo đạc lượng oxy tiêu thụ bởi
các vi khuẩn sống (chủ yếu là vi khuẩn) trong quá trình phân hủy chất hữu cơ
có trong chất thải, trong điều kiện tương tự như càng tốt để xảy ra trong tự
nhiên. Để kiểm tra các định lượng, các mẫu phải được bảo quản tránh tiếp

xúc với không khí để ngăn cản oxy không khí hòa tan vào trong nước khi hàm
lượng oxy trong mẫu giảm. Ngoài ra, do hàm lượng oxy bão hòa trong nước
đạt khoảng 9 mg/ L ở 20°C , những loại nước thải có hàm lượng chất hữu cơ
cao phải được pha loãng thích hợp để đảm bảo lượng oxy hòa tan phải tồn
tại trong suốt qua trình thí nghiệm. Đây là một thủ tục xét nghiệm sinh hoạt,
nó là điều kiện môi trường thích hợp mà vô cùng quan trọng cho các sinh vật
sống để hoạt động một cách không bị cản trở ở mọi lúc. Các chất độc đối với
vi sinh vật phải được loại khỏi dung dịch và tất cả các thành phần dinh
dưỡng cần thiết cho sự phát triển của vi sinh vật như N, P và những nguyên


tố vi lượng phải được bổ sung. Quá trình oxy hóa hoàn toàn các chất hữu cơ
dưới tác dụng của vi sinh vật sẽ tạo thành CO2 và H2O. Do đó, điều quan trọng
là một nhóm vi sinh vật, thường gọi là “ seed”, có mặt trong các thí nghiệm.
Kiểm tra BOD có thể được coi như là một thủ tục quá trình oxy hóa ẩm
ướt, trong đó các sinh vật sống phục vụ như là phương tiện cho quá trình oxy
hóa các chất hữu cơ với CO2 và H2O. Một mối quan hệ định lượng tồn tại giữa
lượng oxy cần thiết để chuyển đổi một số lượng nhất định của bất kỳ hợp
chất hữu cơ cho CO2, H2O,và NH3, và phương trình tổng quát có thể được biểu
diễn như sau:
CnHaObNc + (n + a/4 - b/2 - 3/4c)O2 ͢ nCO2 +(a/2 - 3/2c)H2O + cNH3

(23.1)

Trên cơ sở của mối quan hệ này, nó có thể giải thích dữ liệu nhu cầu oxy
sinh hóa trong điều kiện vật chất hữu cơ, cũng như lượng oxy được sử dụng
trong quá trình oxy hóa của nó. Đây là khái niệm là nền tảng cho một sự hiểu
biết về các tỷ lệ mà tại đó nhu cầu oxy sinh hóa được tác dụng.
Các phản ứng oxy hóa liên quan đến việc kiểm tra nhu cầu oxy sinh hóa
là kết quả của hoạt động sinh học, và tỷ lệ mà tại đó các phản ứng tiến hành

được điều chỉnh đến một mức độ lớn bởi số lượng và nhiệt độ. Hiệu ứng nhiệt
độ được giữ không đổi bằng cách thực hiện các thử nghiệm tại 20, đó là,
nhiều hơn hoặc ít hơn, một giá trị trung bình như xa như các cơ quan tự
nhiên của nước có liên quan. Các sinh vật chủ yếu chịu trách nhiệm cho sự ổn
định của vật chất hữu cơ trong nước tự nhiên là những con ếch có nguồn gốc
đất. Tỷ lệ của các quá trình trao đổi chất của họ ở 20 và theo các điều kiện
của bài kiểm tra là như vậy mà thời gian cần được tính toán trong ngày. Về
mặt lý thuyết một thời gian vô hạn là cần thiết cho quá trình oxy hóa sinh học
hoàn toàn của chất hữu cơ, nhưng đối với tất cả các mục đích thực tế, các
phản ứng có thể được coi là hoàn thành trong 20 ngày. Tuy nhiên, khoảng
thời gian 20 ngày là quá dài để chờ đợi kết quả trong hầu hết các trường


hợp. Kinh nghiệm cho thấy , tỷ lệ BOD5/BOD tổng càng tương đối cao nên
thời gian ủ 5 ngày là hợp lý. Tỷ lệ này càng cao hay thấp tùy thuộc vào đặc
tính của các "hạt giống" và bản chất của các chất hữu cơ, và có thể được xác
định chỉ bằng thực nghiệm. Trong trường hợp của nước thải sinh hoạt và
nhiều loại nước thải công nghiệp có BOD 5 = 70 - 80 % của tổng số nhu cầu
oxy sinh hóa. Đây là tỷ lệ đủ lớn trong tổng số sao cho giá trị 5 ngày được sử
dụng cân nhắc. Thời gian ủ 5 ngày cón có tác dụng loại trừ ảnh hưởng của
quá trình oxy hóa ammonia như đã thảo luận trong phần 23.2.
23.2 BẢN CHẤT CỦA PHẢN ỨNG BOD
Nghiên cứu về động học của phản ứng nhu cầu oxy sinh hóa đã thiết
lập mục đích thực tế nhất "trật tự đầu tiên" trong đặc tính " Xem 3.10", hay
tỷ lệ phản ứng là tỷ lệ của các sinh vật hoạt động. Một khi dân số của các sinh
vật đã đạt đến một mức độ mà chỉ thay đổi nhỏ xảy ra, tốc độ phản ứng được
kiểm soát bởi các lượng thức ăn cho các sinh vật và có thể được thể hiện như
sau:
= k’C

(23.2)

Trong đó, C đặc trưng cho nồng độ của chất hữu cơ có khả năng oxy
hóa, t là nhiệt độ và k’ là hằng số tốc độ phản ứng. Như vậy, vận tốc phản ứng
giảm khi nồng độ chất hữu cơ C giảm.
Mối quan tâm lớn với phân hủy sinh học các chất hữu cơ trong nước
tự nhiên là tiêu thụ oxy kết quả được đưa ra trong phương trình. (23.1), và
các tác động này có trên hàm lượng oxy trong nước. Vì vậy, nó đã trở thành
thông lệ để mô tả chất hữu cơ phân hủy sinh học về tiềm năng tiêu thụ oxy
tương đương của nó. Hướng tới mục tiêu này để xem xét nhu cầu oxy sinh
hóa nó là thông lệ để sử dụng Lt ở vị trí của C, L đại diện cho BOD (BOD L) hoặc
oxy tương đương của các chất hữu cơ phân hủy sinh học còn lại tại bất kỳ
thời điểm t.


Ví dụ 23.1
Nồng độ C0 của vật chất hữu cơ phân hủy sinh học trong mẫu nước là
37 mg / l và có thể được biểu diễn bằng công thức phân tử thực nghiệm
C6H11ON2. Ước tính nồng độ oxy tương đương L0 của vật chất hữu cơ này.
Từ phương trình (23.1)
C6H11ON2 + [6+11/4-1/2-3/4 (2)]O2 ͢ 6CO2 +[ 11/2 -3/2(2)]H2O +2NH3
Hoặc
C6H11ON2 +6.75O2 ͢ 6CO2 +2.5H2O +2NH3
Trọng lượng thức (FW) của các chất hữu cơ là
6 (12) + 11 + 16 + 2 (14) = 127.
Lượng oxy cần thiết để oxy hóa một FW của vật chất hữu cơ là
6.75 (32) = 216.
Từ thông tin này, chúng tôi có thể xác định các khoản oxy tương đương của
các chất hữu cơ có được
L0 = mg/L

Do đó, các khoản tương đương oxy hoặc BOD cuối cùng (L) cho các
mẫu nước là 63 mg / L
Sử dụng tương đương oxy BOD tại nơi tập trung các chất hữu cơ phân
hủy sinh học. phương trình (23.2) có thể được viết lại:
(23.3)


Sau khi hội nhập của phương trình (23.3), các biểu hiện thu được. Một
số người thích sử dụng cơ sở 10 hơn là e, và trong trường hợp này, k = k '/
2,303.
(23.4)
Phương trình (23.4) cho rằng phần của các chất hữu cơ phân hủy sinh
học gốc còn lại sau khi bất kỳ thời điểm t đã trôi qua bằng .
Trong nhiều trường hợp liên quan đến là oxy đã được tiêu thụ bởi các
phân hủy sinh học trên một khoảng thời gian nhất định, chứ không phải là
BOD còn. Đó là, quan tâm là trong bao nhiêu của BOD ban đầu đã bị tác dụng.
BOD được đại diện bởi y, trong đó
y = (L0 –Lt)

(23.5)

Kết hợp phương trình (23.4) và (23.5), ta có
Y = L0( 1 -) = L0( 1 - 10-k’t )

(23.6)

trong các thử nghiệm BOD, nó là y rằng được đo hơn là L. Giá trị này, sự hấp
thu oxy qua quá trình oxy hóa sinh học của các chất hữu cơ phân hủy, được
dễ dàng đo lường thông qua giảm nồng độ oxy trong mẫu chai kín với thời
gian. Nếu t là thời gian đủ dài, nói 20 ngày, sau đó phương pháp tiếp cận giá

trị bằng không, vậy thì y = L0. Do đó, các số đo của y có thể và được sử dụng
để ước tính L0
Chúng ta không có phương thức tốt hơn để đo trực tiếp L 0, bởi vì
trước hết chúng ta không có kiểm tra phân tích, khác với một phương thức
xét nghiệm sinh học để kiểm tra BOD, đó là khả năng phân biệt giữa các chất
hữu cơ phân hủy sinh học và không phân hủy sinh học. Nước thiên nhiên
cũng như nước công nghiệp và đô thị thường có chứa một lượng lớn các chất
hữu cơ không phân hủy sinh học, chẳng hạn như axit humic, và như vậy tổng


số đo hàm lượng hữu cơ không cung cấp một lựa chọn tốt để đo các thủ tục
xét nghiệm sinh học BOD.
BODL của một mẫu là 120 mg / l. Nếu k 'cho mẫu này là 0,28 / ngày, thì
có bao nhiêu BOD được tác dụng, và còn lại bao nhiêu khoảng thời gian sau
đây: (a) 3 ngày, (b) 5 ngày, và (c) 10 ngày
Khi L = BODL , chúng ta có thể thay vào phương trình (23.6) và giải quyết cho
y, BOD đã được tác dụng, như một hàm của thời gian. Sau đó, chúng tôi sử
dụng phương trình. (23,5) và giải quyết cho Lt để xác định số lượng BODL còn
lại :
a
b
c

Y3 = 120(1-) = 68 mg/L
Y5 = 120(1-) =68 mg/L
Y10 = 120(1-)= 113mg/L

L3 =120-68=52 mg/L
L5=120-90=30 mg/L
L10 = 120-113=7 mg/L

Chúng ta thấy ở đây là sau 10 ngày, khoảng 94% của BOD cuối cùng đã
được dùng. Do đó, oxy tiêu thụ trong 10 ngày đầu tiên sẽ cung cấp một giá
trị cuối cùng xấp xỉ với 120 mg/ L.


H
ình 23.1 minh họa một cách hoàn toàn hơn cho trường hợp lý tưởng mối
quan hệ giữa việc tiêu thụ oxy y và BODL còn lại (Lt) như một hàm của thời
gian cho ví dụ 23.2.
Trong thực tế, tuy nhiên, ý kiến không nhất thiết phải được theo dõi,
và một đường cong hấp thụ oxy tương tự những gì được thể hiện trong hình
23.2 có thể đưa được ra kết quả. Chỉ số BOD bình thường đầu tiên vận động
và các thử nghiệm BOD chính nó được dựa trên quá trình oxy hóa của chất
hữu cơ chỉ phân hủy sinh học. Tuy nhiên, giảm dạng nito như amoniac, cái mà
được được hình thành trong quá trình oxy hóa hữu cơ như được chỉ ra trong
ví dụ 23.1 hoặc nếu không có mặt trong mẫu cũng sẽ có thể là quá trình oxy
hóa và được biểu diễn sự hấp thụ oxy. Hiệu quả được minh họa trong hình ví
dụ 23.2. Tổng lượng oxy hấp thụ là tổng của quá trình oxy hóa cacbon cộng
với oxy hóa nito hoặc nitrat hóa. Vi khuẩn oxy hóa làm giảm các dạng của
nito thường là số nhỏ trong các mẫu, vì vậy những tác động của quá trình


nitrat hóa có thể không thể hiện chính nó cho đến sau 5 đến 10 ngày như
minh họa trong hình.

Do đó việc đọc BOD trước thời gian đó thật sự đại diện cho nhu cầu
cacbon. Tuy nhiên, nitrat hóa có thể diễn ra sớm hơn và các nhà phân tích
phải có khả năng nhận ra khi điều này có thể xảy ra và làm thế nào để đối phó
với nó.

Phần quan trọng của việc có một nền tảng pha trộn của các vi sinh vật
tương ứng với những tác nhân trong đất, cho các biện pháp thích hợp của nó,
đã được đề cập. Như khi có nguồn gốc từ đất hoặc nước thải sinh hoạt, có
chứa số lượng lớn của vi sinh vật dị dưỡng để oxy hóa cacbon hiện thời trong
mẫu đo BOD. Thêm vào đó, chúng thường có chưa vi khuẩn tự dưỡng nhất
định, đặc biệt là vi khuẩn nitrat, mà oxy hóa chất không chứa cacbon cho
năng lượng. Các vi khuẩn nitrat thường có mặt trong số ít nước thải sinh
hoạt, và may mắn thay, tỉ lệ sinh sản của chúng ở 20 oC là như vậy để số lượng
không trở nên đủ lớn để tạo ra nhu cầu oxy đáng kể trong khoảng từ 8 đến 10


ngày trong các thử nghiệm BOD thường xuyên như trước đây đã đề cập. Một
khi các vi sinh vật trở thành lập, chúng oxy hóa nito ở dạng amoniac và axit
nitric với lượng mà có những lỗi nghiêm trọng trong việc làm BOD.
2NH3 + O2  2NO2- + 2H+ + 2H2O (23.7)
2NO2- + O2  2NO3- (23.8)
Đúng là quá trình oxy hóa của nito vô cơ có thể làm cạn kiệt lượng oxy
hòa tan trong các dòng suối, và hiệu ứng này phải được đưa vào bản kê trong
phân tích dòng. Tuy nhiên, nó thì không mong muốn sử dụng các phép đo
BOD thông thường cho các ước tính như vậy, bởi vì nito amoniac được thêm
vào BOD nước pha loãng như chất dinh dưỡng cần thiết và quá trình oxy hóa
của nó có thể dẫn đến kết luận sai về chính mẫu nước đó. Việc sử dụng oxy
hòa tan tiềm năng của quá trình nitrat hóa được đánh giá tốt nhất bởi một
phân tích về chất thải cho các hình thức khác nhau của nito có mặt và sử
dụng các quan hệ cân bằng hóa học giữa nito và oxy trong 23.7 và 23.8.
Ví dụ 23.3
Theo kết quả BOD trong ví dụ 23.1, ước tính nhu cầu oxy nito đó sẽ là
kết quả của quá trình oxy hóa hoàn toàn của các nito amoniac giải phóng ra
trong quá trình oxy hóa cacbon của các chất hữu cơ phân hủy sinh học, và
tổng của nhu cầu oxy cacbon cộng với oxy nito của các chất hữu cơ.

Dựa trên phương trình cân bằng hóa học khia triển trong ví dụ 23.1, 2
mol của nito amoniac được tạo ra dựa trên điểm thực nghiệm các chất hữu
cơ bị oxy hóa. Từ tổng của phương trình (23.7) và (23.8), 4 mol hoặc lag 4 x
32 = 128 (g) của oxy sẽ được tiêu thụ bởi sự oxy hóa của 2 mol đó. Do đó, sử
dụng tỉ lệ,
=

Nhu cầu oxy nito

32
(128) = 37mg / L
127


Tổng nhu cầu cacbon cộng với nito oxy = 65 + 37 = 102 mg/L
Các can thiệp gây ra bởi nitrat hữu cơ làm cho các phép đo thực tế
của tổng BOD cacbon khó khăn trừ khi sự cung cấp được thực hiện để loại bỏ
nó. Sau đó các can thiệp gây ra bởi vi sinh vật nitrat hóa là lý do chính cho
việc lựa chọn thời gian ủ là 5 ngày đối với các thửu nghiệm BOD. Tuy nhiên,
trong trường hợp mà trong đó nước thải từ các nơi xử lý sinh học như bể lọc
và bùn hoạt tính được phân tích cho BOD, nước thải thường chứa số lượng
sinh vật nitrat đủ để sử dụng một lượng đáng kể oxy cho quá trình nitrat hóa
trong thời kỳ ủ 5 ngày. Nó thì quan trọng khi biết lượng BOD cacbon dư trong
trường hợp như vậy để đo hiệu suất của nhà máy. May mắn thay, hoạt động
của vi sinh vật nitrat hóa có thể được ngăn lại bởi việc sử dụng các tác nhân
ức chế cụ thể như là 2-chloro-6-(trichloro methyl) pyridine (TCMP), do đó cho
phép đo lường BOD cacbon còn lại mà không có sự can thiệp từ nitrat hóa.
Hơn nữa, tảo khi hiện tại, có thể đưa vào một biến mà làm cho dữ liệu BOD
trên sông và cửa sông khó để giải thích vì khả năng của chúng để cùng sản
xuất và tiêu thụ oxy.

23.3| PHƯƠNG PHÁP ĐO BOD
Các thử nghiệm BOD được dựa trên việc xác định oxy hòa tan: hậu
quả là, tính chính xác của các kết quả bị ảnh hưởng rất nhiều bởi sự cẩn thận
trong đo lường của nó. BOD có thể được đo trực tiếp trong một vài mẫu,
nhưng thông thường, một thủ tục pha loàng là cần thiết.
1.

Phương pháp trực tiếp
Cho mẫu với BOD 5 ngày ít hơn 7mg/L, không cần thiết phải pha

loãng chúng, với điều kiện chúng được làm thoáng để mang lại mức độ oxy
hòa tan gần như bão hòa vào lúc bắt đầu thí nghiệm. Nhiều nước sông rơi
vào thể loại này.


Các thủ tục thông thường là để điều chỉnh mẫu về khoảng 20oC và
thoáng khí với không khí khuếch tán để tăng hoặc giảm hàm lượng khí hòa
tan của mẫu gần như bão hòa. Hai hoặc nhiều hơn chai BOD được làm đầy
sau đó với mẫu, ít nhất là một trong đó được phân tích oxy hòa tan ngay lập
tức, và những cái khác được ủ trong 5 ngày ở 20 oC. Sau 5 ngày, lượng oxy hòa
tan còn lại trong mẫu được ủ được xác định, và BOD 5 ngày được tính toán
bởi phép trừ kết quả của 5 ngày cho kết quả 0.
Phương pháp đo trực tiếp BOD không gây biến đổi mẫu, và vì vậy các
kết quả ở điều kiện gần như tương tự với cái có thể ở môi trường tự nhiên.
Thật đáng tiếc, BOD của một số ít mẫu nằm trong phạm vi của oxy hòa tan
sẵn trong thí nghiệm này.
2.

Phương pháp pha loãng
Đo BOD bằng phương pháp pha loãng dựa trên các khái niệm cơ bản

mà tỉ lệ suy thoái sinh hóa của chất hữu cơ là tỷ lệ thuận với lượng vật liệu
không bị oxy hóa hiện có tại thời điểm này, như đã thảo luận trong 23.2. Theo
tốc độ này, tỉ lệ oxy được sử dụng trong việc pha loãng chất thải là ở trong tỷ
lệ trực tiếp ảnh hưởng đến phần trăm các chất thải trong các giải pháp, cung
cấp tất cả các yếu tố khác đều ngang nhau. Ví dụ, 10% pha loãng sử dụng oxy
ở 1/10 tỷ lệ của một mẫu 100%. Kinh nghiệm đã phục vụ như là cơ sở cho sự
phát triển toán học của các phản ứng BOD, do đó, nó là an toàn để giả định
tính hợp lý của các khái niệm.
Trong bất kỳ việc xét nghiệm sinh học nào, điều quan trọng là kiểm
soát các yếu tố môi trường và dinh dưỡng trong cách mà sẽ không can thiệp
với các hành động mong muốn. Trong các thí nghiệm BOD, điều này có nghĩa
là tất cả mọi thứ ảnh hưởng đến tốc độ các chất hữu cơ được ổn định sinh
học phải được lưu giữ dưới sự kiểm soát chặt chẽ và đánh giá cao tái sản
xuất từ thí nghiểm để kiểm tra. Các mặt quan trọng chủ yếu là các vật liệu tự


do độc hại, phân tử, nhiệt độ tiêu chuẩn, và sự hiện diện của số lượng đáng kể
của các vi sinh vật hỗn hợp có nguồn gốc từ đất.
Một loạt các vật liệu phế thải có thể kiểm tra BOD. Những dao động từ
chất thải công nghiệp có thể được tự do của vi khuẩn đối với nước thải sinh
hoạt với một sự phong phú của sinh vật. Nhiều chất thải công nghiệp có giá
trị BOD rất cao, và pha loãng rất cao phải được thực hiện để đáp ứng các yêu
cầu áp đặt bởi độ tan hạn chế của oxy. Nước thải sinh hoạt có một nguồn
cung cấp dồi dào các chất dinh dưỡng phụ trong một và đôi khi cả hai yếu tố
này. Vì những giới hạn của bất kỳ mẫu bị phân tích. Từ những hạn chế này
không phải luôn luôn được biết đến, đó là hành vi an toàn để sử dụng nước
pha loãng mà sẽ cung cấp cho mọi tình huống. Điều này là không cần thiết và
có thể không mong muốn, tuy nhiên, khi chất thải trong nước là việc xem xét
duy nhất.

3.

Nước pha loãng
Một loạt các loại nước được sử dụng cho việc kiểm tra BOD. Nước mặt

tự nhiên sẽ xuất hiện là lý tưởng, nhưng chúng có một số nhược điểm, bao
gồm BOD biến, số lượng vi sinh vật biến (thường bao gồm tảo và số lượng
đáng kể các vi khuẩn nitrat), và hàm lượng khoáng chất biến. Nước máy đã
được sử dụng, nhưng nó bị hầu hết các hạn chế ở vùng nước bề mặt cộng với
khả năng nhiễm độc từ clo dư. Thông qua kinh nghiệm lâu dài, nó đã tạo ra
một nước pha loãng tổng hợp được chế biến từ nước cất hoặc nước khử
khoáng tốt nhất là để thử nghiệm BOD bởi vì hầu hết các biến đã đề cập có
thể được kiểm soát.
Dù nước cất hoặc nước khử khoáng được sử dụng, nó phải được tự do
từ các chất độc hại. Clo, hoặc chloramine và đồng là hai phổ biến nhất được
tìm thấy. Trong nhiều trường hợp, nó là cần thiết để khử clo trong nước sử
dụng. Ô nhiễm đồng với nước cất thường là do tiếp xúc bằng đồng trong bình


ngưng. Các BOD trong nước cất pha từ nguồn cung cấp nước uống thường là
đủ thấp để cho phép sử dụng nước mà không lưu trữ khác hơn là cần thiết để
làm hạ nhiệt độ của nó vào một phạm vi thuận lợi.
Độ pH của nước pha loãng có thể trong khoảng từ 6,5 đến 8,5 không
ảnh hưởng đến các hoạt động của các vi khuẩn saprophytic. Người ta hay
đệm phương pháp bằng hệ thống vào khoảng pH= 7. Dung dịch đệm dùng để
duy trì điều kiện pH ở mọi thời điểm
Điều kiện thẩm thấu thích hợp là duy trì bởi K3PO4, Na3 PO4 thêm vào
để cung cấp khả năng dung dịch đệm. Ngoài ra, muối Ca, Mg được thêm vào
để góp phần tạo khả năng dung dịch đệm và điều kiện thẩm thấu thích hợp
phục vụ để cung cấp cho vi sinh vật với bất kỳ những yếu tố cần thiết trong

tăng trưởng và chuyển hóa. FeCl3, MgSO4, NH4 Cl cung cấp Fe, S, N. Dung dịch
đệm photphate cung cấp dung dịch bất kỳ P có thể cần N. N nên được loại bỏ
trong trường hợp cần đo nhu cầu oxi đạm.
Pha loãng nước chứa tất cả vật liệu cần thiết khi đo BOD. Loại trừ vi
sinh vật cần thiết, nhiều chất được sử dụng cho mục đích “seeding” . kinh
nghiệm được thấy ở nước thải sinh hoạt. Đăc biệt là hệ thống cống kết hợp,
cung cấp về cân bằng dân số của các sinh vật hỗn hợp cũng như bất cứ thứ gì,
và thường 2ml nước thải cho1 lít nước pha loãng là đầy đủ. Một số nước sông
đạt yêu cầu nhưng cần phải quan tâm điều kiện thực hiện để tranh sử dụng
nước chứa tảo, vi khuẩn nitrat hóa trong số lượng đáng kể.
Nước pha loãng nên luôn “seeded” với nước thải hoặc vật chất để đồng
bộ với quần thể trong pha loãng khác nhau, để tạo cơ hội cho bất cứ chất hữu
cơ có mặt trong nước pha loãng để được “chức vụ” trước đây đến cùng loại
sinh vật với các liên quan đến ổn định chất thải. Các điểm sau thường bị lờ đi,
điều này dẫn đến sai số cao trong làm lại kết quả trong nhiều trường hợp.


Cuối cùng, nước pha loãng nên được làm thông khí bão hòa với oxi
trước khi sử dụng.
4.

Cái cần thiết cho khoảng trống và điều kiện đầu tiên

Trong việc xã định BOD bởi công nghệ pha loãng chứ “seeding” vật liệu sẽ
chứa vấn đề hữu cơ và hơn nữa, pha loãng nước để mẫu sẽ tăng lên số lượng
oxi hóa vấn đề hữu cơ. Vì thế, một điều chỉnh phải được ứng dụng. “phương
pháp chuẩn” đề nghị nên thực hiện một cách riêng lẻ BOD về xác định trên
bản thâm hạt này để có được một biện pháp tốt những đóng góp cho sự hấp
thu oxyen trong mẫu pha loãng. Tuy nhiên, với hạt giống bình thường, sự
điều chỉnh là khá nhỏ và cần cho thêm bước phải bị chất vấn. như một lựa

chọn, phân tích một BOD của pha loãng nước. hoặc theo thông tin được cho
chuẩn bị pha loãng dung dịch dựa trên cơ sở tỷ lệ phần trăm và cũng như
pha loãng bằng cách trộn mẫu trực tiếp chuẩn bị vào trong cái chai công suất
khoảng 300 ml. Đó là cách thức để ước lượng BOD của mẫu thử và thiết lập
pha loãng dung dịch dựa trên các ước tính. Hai dung dịch pha loãng khác,
một cao hơn và một thấp hơn, cũng được thiết lập như vậy.
Ví dụ,
một mẫu thử được ước tính có BOD là 1000 mg / L. Tham khảo bảng
23.1 sẽ cho thấy một hỗn hợp 0,5% nên được sử dụng. Nếu một hỗn hợp 0.2
và một hỗn hợp 1,0% được gộp lại, phạm vi của BOD có thể đo lường được
mở rộng thêm 200-3500 mg /L và nên bù lại cho bất kỳ sai sót trong dự toán
ban đầu.
5.

Kỹ thuật pipet lấy mẫu ( trực tiếp bằng bình tam giác)

Pha loãng sơ bộ nên được làm với tất cả các mẫu thử đòi hỏi ít hơn 0,5 ml
mẫu thử để số lượng bổ sung vào chai có thể được đo được mà không xảy ra


lỗi nghiêm trọng. Khối lượng của tất cả các chai phải được biết để cho phép
tính toán của BOD khi phương pháp này được sử dụng.
6.

Incubation bottles( bảo quản chai trong tủ ấp):

Các chai được sử dụng để phân tích BOD cần được trang bị với nút chai
thủy tinh bị nghiền một điểm để tránh thoát khí khi nút chặn được xen vào.
Các chai nên được trang bị bằng một số hình thức như niêm phong để ngăn
chặn không khí xâm nhập vào chai, và điều này nên được duy trì ở trong suốt

toàn bộ thời gian của công đoạn ủ.
Nó là cực kì quan trọng chai sử dụng cho BOD được tự do của vật chất
hữu cơ. Việc làm sạch có thể được thực hiện tốt nhất bằng cách sử dụng một
chất tẩy rửa tốt. Chai nên được rửa sạch bằng nước nóng để diệt khuẩn
nitrat có xu hướng phát triển trên các thành của chai. Việc chăm sóc phải
được thực hiện để đảm bảo chắc chắn rằng tất cả các tác nhân làm sạch được
lấy ra từ các chai trước khi sử dụng. Việc bảo đảm này thường có thể được
thực hiện bởi 4 lần nước súc bằng nước máy và rửa cuối cùng với nước cất
hoặc nước khử khoáng.
7.

Oxy hòa tan ban đầu:

Đối với mẫu BOD < 200 mg / L. Nó thì cần thiết để sử dụng một lượng mẫu
thử vượt quá 1,0%. kết quả sai số đáng kể nếu lượng oxy hòa tan của mẫu
khác nhau về vật chất từ của các nước pha loãng và không thể hiệu chỉnh
được. Với các mẫu pha loãng ít hơn 20%, nó thường ổn định các mẫu để 20 0C,
sục khí đến bão hòa và sau đó giả định mẫu có cùng nồng độ oxy hòa tan
giống như trong nước pha loãng. Điều này giúp loại bỏ sự cần thiết phải đo
oxy hòa tan trên các mẫu như vậy, và cũng đáp ứng bất kỳ nhu cầu oxy ngay
lập tức. Với pha loãng mẫu lớn hơn 20%, oxy hòa tan của mẫu phải được xác
định riêng.


8.

Việc tính toán của BOD:

Trong phương pháp trực tiếp của phân tích BOD, không có hạt hoặc pha
loãng chỉnh được yêu cầu và vì vậy kết quả công thức đơn giản sau đây:

BOD5 (mg / l) = D1 -D2
Trong đó: D1 và D2 đại diện cho nồng độ hòa tan oxy (mg / L) của các
nội dung chai mẫu ban đầu và cuối của thời kỳ ủ 5 ngày lần lượt là khoảng
trống khi họ được gọi ở đây, sẽ phục vụ đầy đủ để cung cấp cho việc sửa hạt
giống cần thiết. với cách tiếp cận này không có nghiên cứu hạt riêng biệt là
yêu cầu, phân tích nồng độ oxy hòa tan trong các khoảng trống ban đầu và
cuối của thử nghiệm cung cấp các thông tin cần thiết với đầy đủ cho việc
phân tích BOD.
Ít nhất ba khoảng trống nên được bao gồm trong mỗi tập hợp các mẫu
BOD. Trong bất kỳ kiểm tra xét nghiệm sinh học có một số tiền nhất định của
sự biến đổi sinh học. Kể từ những khoảng trống cung cấp các giá trị tham
chiếu từ đó tất cả các tính toán của BOD được thực hiện, điều quan trọng là
nó có một số thống kê có độ tin cậy. Thông thường ba khoảng trống cung cấp
độ tin cậy như vậy, nhưng mỗi nhà phân tích phải thoả mãn các yêu cầu đặc
biệt của mình.
9.

Độ pha loãng của chất thải:

Phân tích có một trách nhiệm thực sự trong việc quyết định những gì pha
loãng nên được thiết lập để xác định BOD, thường nó là tốt nhất để thiết lập
ba loại pha loãng khác nhau. Khi sức mạnh của một mẫu được biết đến với
một số bảo đảm, hai độ pha loãng có thể đủ. nơi các mẫu của sức mạnh không
rõ có liên quan, các dung dịch pha loãng nên bao gồm một phạm vi đáng kể,
và trong một số trường hợp nó có thể là cần thiết để thiết lập bao nhiêu là


bốn hoặc năm pha loãng. Trong mọi trường hợp cần phải có một sự chồng
chéo của BOD đo lường, pha loãng.
Nó đã được chứng minh rằng BOD không bị ảnh hưởng bởi nồng độ

oxy thấp 0,5 mg / L. Nó cũng đã được biết rằng nó không phải là đáng tin cậy
về mặt thống kê với các giá trị BOD cơ sở khi pha loãng sản xuất một sự suy
giảm oxy ít hơn 2 mg / L. Do đó, nó đã trở thành phong tục để căn tính toán
của BOD về mẫu sản xuất một sự suy giảm ít nhất là 2 mg / L và có ít nhất 0,5
mg / L oxy hòa tan còn lại vào cuối thời kỳ ủ bệnh. Hạn chế này thường có
nghĩa là một loạt các 2-7 mg / L. Với thông tin này trong tay nó có thể để xây
dựng một bảng hiển thị phạm vi của BOD đo được pha loãng khác nhau.
Bảng 23.1 trình bày
Table 23.1.1 tỷ lệ pha loãng mẫu dựa trên nồng độ BOD dự đoán
(% hỗn hợp)
% mixture
0.01
0.02
0.05
0.1
0.2
0.5
1.0
2.0
5.0
10.0
20.0
50.0
100

khoảng BOD
20,000-70,000
10,000-35,000
4,000-14,000
2,000-7,000

1,000-3,500
400-1,400
200-700
100-350
40-140
20-70
10-35
4-14
0-7

Dùng pipet lấy mẫu vào chai BOD
300ml
mL
khoảng BOD
0.02
30,000-105,000
0.05
12,000-42,000
0.10
6,000-21,000
0.20
3,000-10,500
0.50
1,200-4,200
1.0
600-2,100
2.0
300-1,050
5.0
120-420

10.0
60-210
20.0
30-105
50.0
12-42
100
6-21
300
0-7

Nếu pha loãng được sử dụng, nhưng không có hạt giống được thêm
vào nước pha loãng. Ví dụ sau (23.9) phải bao gồm sự điểu chỉnh cho pha
loãng:


BOD5 (mg/l)= (D1 -D2 )/P (khi sử dụng chưa nước pha
loãng ) (23.10)
Trong đó: P thể hiện phần của chai BOD là thể hiện của mẫu. tham khảo
bảng 23.1, nếu phần trăm hỗn hợp gần như được sử dụng P= % hỗn
hợp/100. Nếu sử dụng pipet lấy mẫu, P= ml pipet/ 300ml khi sử dụng chai
300ml.
Cuối cùng, nếu sử dụng nước pha loãng , sau khi điều chỉnh phải áp
dụng cả hai cho hạt và cho nước pha loãng. Trong trường hợp, theo kết quả
cân bằng:
BOD5 (mg/l) = [(D1 – D2 ) –f(B1 –B2 )]/P (sử dụng nước đã được pha loãng)
(23.11)
Trong đó B1 –B2 là nồng độ oxi hòa tan (mg/l) trước và sau khi ủ hạt,
thứ tự định sẵn, và f thể hiện phần của hạt trong mẫu ủ. Nếu sự tiếp cận
được đề nghị để sử dụng và điều chỉnh để xác định trực tiếp từ khoảng trống

đo oxi hòa tan của chính khoảng trống đó. Trong trường hợp, f được xác định
từ phần của nước pha loãng trong mẫu, 1 cách dễ dàng 1- P. làm thay thế bên
trong. Ví dụ (23.11) theo kết quả:
BOD5 (mg/l) = [(D1 – D2 ) –(1- P)(B1 –B2 )]/P
Với kết quả đúng ở một lượng cho phép, (B1 –B2 ) nên chỉ 0,1 đến 0,2
mg/l. hơn nữa khi mẫu được điều chỉnh đến 200C và thông khí ban đầu sẽ làm
tang nồng độ oxy lên đến mức gần bảo hòa như nước pha loãng, B1-D1 sẽ
tiến về o, và tương tự có thể không biết, trong trường hợp một kết quả đơn
giản hóa cao.
BOD5 (mg/l) = [(B2 - D2)]/P ( Phương trình đơn giản hầu hết được sử dụng)
Việc sửng dụng đơn giản công thức (23.14) thường được biện minh kể
từ khi hệ số biến thể cho các thử nghiệm như được chỉ ra trong "Tiêu chuẩn


phương pháp" là khá cao, khoảng 15 phần trăm, và do đó các nỗ lực phân
tích bổ sung cần thiết để sử dụng các phương trình chính xác hơn (23.11)
phải được đặt câu hỏi
Trong việc xác định BOD5 của một mẫu, một nhà phân tích thêm 2.5, và
10 ml mẫu cho ba chai 300ml BOD khác nhau và điền chúng với nước pha
loãng hạt. Các nhà phân tích cũng đã chuẩn bị ba chai trống với nước pha
loãng cùng ủ tập ở 200C trong 5 ngày. Phép đo oxy hòa tan trong ngày đã
được thực hiện trên mẫu trước và sau khi có kết quả như sau
Cỡ mẫu trong chai,
ml
2
5
10
Trung bình

Do lúc đầu mg/L

DO lúc sau mg/L

8.1
8.0
8.1
8.2

5.6
1.7
5.0
8.0

BOD5 là những gì cho mẫu ?
Mẫu vật bằng chai từ 2 – 5ml trong phạm vi chấp nhận được với giá trị
DO thức cho hai chai này cung cấp cho ít nhất là 2 mg / L thấp hơn giá trị
ban đầu và với hơn 0,5 mg / L DO còn lại vào cuối giai đoạn 5 ngày. Sử dụng
phương trình (23.13)
Chai cho mẫu 2mL BOD5 = – (8.2-8.0) = 345mg/L
Chai cho mẫu 5mL BOD5 = - (8.2 -8.0) = 366mg/L
BOD5 có thể được thực hiện tại trung bình của hai giá trị, hoặc 356
mg / L. Tuy nhiên, các lỗi trong tính toán B2-D2 lớn trên cơ sở tương đối cho
các chai mẫu 2ml hơn cho các chai mẫu 5ml, và là nó có thể được đặt câu hỏi
liệu trung bình là tốt hơn để sử dụng hơn 366mg / L. Người ta có thể tiến
hành một phân tích thống kê để quyết định, mặc dù "phương pháp chuẩn"
đơn giản chỉ khuyến lấy trung bình.


chúng ta cũng có thể so sánh kết quả bằng cách đơn giản hóa phương trình
(23,14)

Mẫu 2mL BOD5 = = 360mg/L
Mẫu 5mL BOD5 = = 378mg/L
và BOD5 trung bình là 369 mg / L hoặc trong vòng 4 phần trăm của giá trị
thu được bằng phương trình (23,13), mà đòi hỏi nhiều dữ liệu và phân tích
chi phí
23,4 TỶ LỆ OXY HÓA SINH HÓA
Đối với một thời gian rất lâu phản ứng BOD được xem là có một tỷ lệ
không đổi k 'bằng 0,23 mỗi ngày ở 200C. Giá trị này được thành lập bởi các
nghiên cứu sâu rộng về vùng nước sông bị ô nhiễm và chất thải sinh hoạt tại
Hoa Kỳ và Anh Quốc. Khi áp dụng các thử nghiệm BOD lan ra các phân tích
chất thải công nghiệp, và việc sử dụng tổng hợp

Bảng 23,2 Ý nghĩa của tốc độ phản ứng k’không đổi khi BOD
Thời
gian,ngày
1
2
3
4
5
6

K’=0.10
10
18
26
33
39
45

Phần
trăm tổng
số BOD
0.20
18
33
45
55
63
70

0.30
26
45
59
70
78
83

0.40
33
55
70
80
86
91

0.50
39
63

78
86
92
95


7
10
15
20

50
63
78
86

75
86
95
98

88
95
99
99+

94
98
99+
99+

97
99
99+
99+

nước pha loãng được thành lập, lưu ý rằng các giá trị k’ đáng kể vượt quá
0,23 mỗi ngày đã được tham gia và được sự biến thiên đáng kể xảy ra các loại
chất thải khác nhau. Ngoài ra, nó đã được tìm thấy rằng giá trị k cho thải
trong nước thay đổi đáng kể từ ngày này sang ngày và trung bình khoảng
0.40 mỗi ngày, chứ không phải là 0,23 mỗi ngày như ban đầu được xác định.
Ngoài ra, giá trị k’ từ các nhà máy xử lý chất thải sinh học được tìm thấy là
thấp hơn . Một yếu tố khác ảnh hưởng đến tỷ lệ BOD là nhiệt độ. Độ lớn của
hiệu ứng này và một phương pháp để điều chỉnh khi chiếu giá phòng thí
nghiệm xác định đến trường điều kiện đã được thảo luận Sec 3.10. Tầm quan
trọng của k tốc độ phản ứng "đối với Hội đồng quản trị phát triển bất cứ lúc
nào với được thể hiện trong.
Ý nghĩa của k’ trong việc xác định trình phản ứng Quản trị công ty
được minh họa trong hình 23.3. Đối với một sự lãng phí có giá trị L o nhất
định, giá trị BOD vào bất kỳ ngày nào sẽ thay đổi cho đến khoảng 15 ngày đã
trôi qua. Trong quá khứ nó thực tế phổ biến để giải thích 5 ngày BOD về giá
trị Lo bằng cách giả sử một k 'giá trị của
HÌNH VẼ


Hình 23.3 Ảnh hưởng của tỷ lệ k không đổi vào BOD cho giá trị thấp
300mg/L

HÌNH VẼ
Hình 23.4 Ảnh hưởng của tỷ lệ k trên các phản ứng BOD với BOD 5 giả định là

200 mg/0,23 mỗi ngày.


0.23 mỗi ngày. Hình 23.4 cho thấy giá trị L o một mẫu với một BOD 5 ngày là
200 thay đổi theo giá trị của k’
Sự thay đổi trong giá trị k’ đáng kể tại sao sự khác biệt đó tỷ lệ phản
ứng xảy ra. Hai yếu tố quan trọng chính là : (1) bản chất của các chất hữu cơ
và (2) khả năng của các sinh vật hiện nay để sử dụng các chất hữu cơ
Các chất hữu cơ xảy ra trong chất thải sinh hoạt và công nghiệp khác
nhau rất nhiều trong hóa học và tính sẵn sàng cho các vi sinh vật. Đó là một
phần trong đó tồn tại trong giải pháp đúng là có sẵn, nhưng đó là một phần
trong đó xảy ra trong hệ thống treo dạng keo và thô phải chờ đợi thủy phân
trước khi nó có thể khuếch tán vào tế bào vi khuẩn mà quá trình oxy hóa có
thể xảy ra. Tỷ lệ thủy phân và khuếch tán có lẽ là yếu tố quan trọng nhất
trong việc kiểm soát tốc độ của phản ứng. Nó cũng được biết rằng các chất
nền đơn giản, một đường như vậy, được tách ra khỏi dung dịch ở mức giá rất
nhanh và k' giá trị cao tương ứng. Nhiều tài liệu phức tạp chẳng hạn như
chất thải sinh hoạt, tốc độ phản ứng đang được sửa đổi rất nhiều bởi các chất
phức tạp hơn, trong khi ở một chất thải công nghiệp có chứa các hợp chất
hòa tan đơn giản, tốc độ phản ứng thường là rất nhanh chóng. Một số hợp
chất hữu cơ, chẳng hạn như lignin, rất từ từ tấn công bởi vi khuẩn. Một số các
chất tẩy rửa tổng hợp cũng rơi vào thể loại này
Một khoảng thời gian trễ thường được ghi nhận trong các phản ứng
BOD với một số chất thải công nghiệp, đặc biệt là những loại có chứa các hợp
chất hữu cơ có nguồn gốc tổng hợp hoặc có cấu trúc hóa học không được tìm
thấy trong các vật liệu tự nhiên. Các sinh vật 'hạt giống' được sử dụng trong
các thử nghiệm BOD có thể hoặc có thể không có vi khuẩn cụ thể mà có thể sử
dụng các nguyên liệu làm thức ăn. Nếu không, các chất sẽ không gây một
BOD. Thông thường chỉ có một vài vi khuẩn có mặt mà có thể oxy hóa các
chất, và tốc độ oxy hoá là làm chậm trong một thời gian có thể là vài ngày, có

một BOD đo lường không thể phát hiện. Với đủ thời gian, tuy nhiên dân số
của các vi khuẩn cụ thể sẽ tăng lên ở độ cao.
HÌNH 23.5

Hình 23.5 BOD thay đổi với thời gian kết quả khi chất hữu cơ đòi hỏi sự thích
nghi của sinh vật có mặt mà quá trình oxy hóa tiến triển ở mức bình thường.
Trong trường hợp của loại hình này, như minh họa trong hình 23.5, thời gian
trễ thường có thể được khắc phục bằng cách sử dụng cho "hạt giống" mục
đích nước từ một con sông mà chất thải này được thải ra. Các nước cần được
thực hiện tốt ở hạ nguồn từ thời điểm xuất viện. Tăng trưởng gắn liền với đá
hạ lưu từ điểm xả thải đôi khi sẽ cung cấp một hạt giống thích hợp. hạt giống
thích nghi đôi khi có thể được tìm thấy trong đất đã được tiếp xúc với các vật
liệu phế thải trong một thời gian lon, có lẽ thông qua đổ tràn. Một hạt giống
thích nghi đúng cũng có thể đôi khi được phát triển trong phòng thí nghiệm
bằng cách nạp ga trong nhiều ngày một hỗn hợp bao gồm các chất thải trung
hòa và một phần nhỏ của nước thải sinh hoạt. Tuy nhiên, với một số hợp chất
xenobiotic, vi sinh vật có khả năng thích ứng với họ có thể không được phổ