BOD分析儀工作原理及結(jié)構(gòu)
一般有機(jī)物在微生物的新陳代謝作用下，其降解過(guò)程可分為兩個(gè)階段，第一階段是有機(jī)物轉(zhuǎn)化為CO2、NH3和H2O的過(guò)程；第二階段則是NH，進(jìn)一步轉(zhuǎn)化為亞硝酸鹽和硝酸鹽的硝化過(guò)程。由于NH3已經(jīng)是無(wú)機(jī)物，污水的生化需氧量一般僅指有機(jī)物在第一階段生化反應(yīng)時(shí)所需的氧量。微生物對(duì)有機(jī)物的降解與溫度有關(guān)，一般以20℃作為測(cè)定生化需氧量時(shí)的標(biāo)準(zhǔn)溫度。在氧氣充足、不斷攪動(dòng)的測(cè)定條件下，有機(jī)物一般要20天才能基本完成第一階段的氧化分解過(guò)程，約99％，常把20日BOD值當(dāng)作完全BOD值，即BOD20但20天在實(shí)際工作中是難以做到的。因此規(guī)定一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間，一般為5天，稱(chēng)之為五日生化需氧量，記做BOD5。BOD5約為BOD20的70％左右。
生化需氧量的傳統(tǒng)測(cè)定方法是稀釋與接種法，是指水樣經(jīng)含有營(yíng)養(yǎng)液的接種稀釋水適度稀釋后在20±1℃培養(yǎng)5d，測(cè)定培養(yǎng)前后水樣中溶解氧的質(zhì)量濃度，由二者之差計(jì)算每升樣品所消耗的溶解氧量，表示為BOD5。該法是1913年由英國(guó)皇家污水處理委員會(huì)正式提出，美國(guó)公共衛(wèi)生協(xié)會(huì)1936年將(20℃)5d生化需氧量稀釋法定為水和廢水的標(biāo)準(zhǔn)檢驗(yàn)方法，從而形成了測(cè)定BOD5的標(biāo)準(zhǔn)稀釋法，并為ISO/TC-147所推薦。我國(guó)1987年將此方法頒布為水質(zhì)分析方法標(biāo)準(zhǔn)GB/T7488-1987，并由環(huán)境保護(hù)部于2009年修訂后頒布為HJ505-2009標(biāo)準(zhǔn)。
自從BOD5在國(guó)際上被確定為重要的水質(zhì)有機(jī)污染指標(biāo)和監(jiān)測(cè)參數(shù)之一以來(lái)，許多研究人員和分析工作者對(duì)其測(cè)定方法一直在堅(jiān)持不懈地研究和改進(jìn)，截至目前國(guó)內(nèi)外仍以稀釋與接種法作為經(jīng)典方法廣泛應(yīng)用于常規(guī)監(jiān)測(cè)、比對(duì)實(shí)驗(yàn)、標(biāo)樣考核、仲裁分析等領(lǐng)域。然而，在實(shí)際工作中，稀釋與接種法也有許多不足之處，如操作復(fù)雜、耗時(shí)耗力、精密度差、干擾性大、適用范圍有限、不宜現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)等。
隨著環(huán)保事業(yè)的不斷發(fā)展和污水處理力度的加大，BOD在線(xiàn)監(jiān)測(cè)儀的研發(fā)及普及應(yīng)用已勢(shì)在必行。目前為止，國(guó)內(nèi)外均未制定BOD在線(xiàn)監(jiān)測(cè)標(biāo)準(zhǔn)方法，市場(chǎng)上應(yīng)用較多的主要有生物反應(yīng)器法、微生物電極法和UV法三類(lèi)。
生物反應(yīng)器法的測(cè)定原理是利用特殊的中空材料吸附大量的微生物，當(dāng)待測(cè)水樣進(jìn)入反應(yīng)器后，在攪拌條件下微生物迅速降解水樣中的有機(jī)物，通過(guò)測(cè)定水樣降解前和降解后的溶解氧，并與反應(yīng)器的內(nèi)置標(biāo)準(zhǔn)曲線(xiàn)對(duì)比計(jì)算得BOD值，多個(gè)反應(yīng)器連續(xù)工作即可實(shí)現(xiàn)水樣的在線(xiàn)監(jiān)測(cè)。
微生物傳感器法測(cè)定BOD的原理是待測(cè)樣品與空氣以一定流量進(jìn)入流通測(cè)量池內(nèi)與微生物傳感器接觸，樣品中溶解態(tài)可生化降解的有機(jī)物被菌膜中的微生物分解，使擴(kuò)散到氧電極表面的氧減少，當(dāng)樣品中可生化降解的有機(jī)物向菌膜的擴(kuò)散速度達(dá)到恒定時(shí)，擴(kuò)散到氧電極表面上的氧也達(dá)到恒定并產(chǎn)生恒定電流，該電流與樣品中可生化降解的有機(jī)物的差值及氧的減少量存在相關(guān)關(guān)系，據(jù)此計(jì)算出樣品的BOD，再與BOD5標(biāo)準(zhǔn)樣品對(duì)比換算得到樣品的BOD5值。由于溶解氧在線(xiàn)監(jiān)測(cè)儀的結(jié)構(gòu)復(fù)雜，需要定期添加標(biāo)準(zhǔn)溶液和更換進(jìn)液管路及微生物膜。當(dāng)水樣中對(duì)BOD有貢獻(xiàn)的懸浮物含量較高或含有難生化降解的有機(jī)物時(shí)，測(cè)定結(jié)果會(huì)產(chǎn)生偏差，而且該方法不能用于含有高濃度氰化物和游離氯等水樣的測(cè)定。
UV法是指在特定波長(zhǎng)條件下，依據(jù)樣品中有機(jī)物的光譜吸收強(qiáng)度與待測(cè)溶液濃度的相關(guān)關(guān)系來(lái)測(cè)定樣品中有機(jī)物的含量。但采用該法所測(cè)定數(shù)據(jù)的重現(xiàn)性及其與BOD5的相關(guān)性依賴(lài)于水樣的穩(wěn)定性，而許多不穩(wěn)定樣品中的有機(jī)物在指定波長(zhǎng)區(qū)間內(nèi)沒(méi)有吸收光譜，使得UV法很難精確測(cè)定BOD，所得數(shù)據(jù)只可以對(duì)水樣進(jìn)行定性判斷。
BOD分析儀的應(yīng)用
在線(xiàn)BOD分析儀廣泛應(yīng)用于廢水處理、純凈水、循環(huán)水、鍋爐水等系統(tǒng)以及電子、電鍍、印染、化學(xué)、食品、制藥等制程領(lǐng)域，以及對(duì)地表水及污染源排放等進(jìn)行環(huán)境監(jiān)測(cè)。
