用压差法测试稠油炼制废水的BOD

于娟，吕秀荣

（中国石油克拉玛依石化有限责任公司炼油化工研究院，新疆克拉玛依834000）

生化需氧量是指在规定条件下，微生物分解废水中的有机物所进行的生物化学过程中消耗溶解氧的量，用BOD表示，数值大小代表废水中有机物可被生物降解的难易程度，是废水处理工艺、现场重要的检测指标之一。

炼油废水的组成成分中有机物种类、含量随加工原油种类、加工工艺的变化而产生较大变化。相应的废水处理工艺也复杂且多变。要正确反映炼油废水及其处理过程中废水的生物可降解性，微生物的选择是关键因素，因为不同的微生物对样品中的有机物的降解能力不同，所以BOD实验是严格的条件性实验。实验证明，压差法用于测定稠油炼制废水BOD直观简便、重复性好。

1 实验

2.1 仪器和试剂

2.1.1 仪器WTW OxiTop BOD分析仪、生化培养箱、万分之一分析天平、空气压缩机

2.1.2 试剂葡萄糖（分析纯）、L-谷氨酸（生化试剂）、NaOH药丸、磷酸二氢钾、磷酸氢二钾、七水合磷酸氢二纳、氯化铵、硫酸镁、氯化钙、六水合三氯化铁。

2.2 所需配制的溶液

2.2.1 BOD标准溶液称取经过110℃干燥箱干燥2 h并在干燥器中冷却至室温的葡萄糖和L-谷氨酸各0.150±0.001 g,溶于蒸馏水中并且定容到1 000 mL。此为BOD值为180～230 mg/L的标准溶液，该溶液临用前配制。

2.2.2 盐溶液（1）磷酸盐缓冲溶液：将8.5 g的磷酸二氢钾、21.75 g的磷酸氢二钾、33.4 g的七水合磷酸氢二纳、1.7 g的氯化铵溶解于500 mL的水中，稀释至1 000 mL并混合均匀，此溶液的pH应为7.2；（2）硫酸镁溶液、氯化钙溶液、氯化铁溶液：将22.5 g的七水硫酸镁、27.5 g的氯化钙、0.25 g的 六水合三氯化铁分别溶于水中，稀释至1 000 mL。

2.3 实验步骤

2.3.1 配制稀释水 在5 L玻璃瓶内装入一定量的纯净水或自来水，瓶口盖以2层经洗涤晾干的纱布，水温保持在20±5℃左右。用空气压缩机将空气导入稀释水中曝气2～8 h，使稀释水中的溶解氧接近饱和，水中溶解氧含量达8 mg/L左右。临用前每L水中加入2.2.2所述盐溶液各1 mL，并混合均匀。稀释水的PH值应为7.2。

2.3.2 配制接种液 选择合适的接种液是正确测试样品BOD值的关键因素，接种液的选择根据测试任务的需求来确定，文中主要研究现场条件下的好氧微生物对炼油厂废水的降解情况及与花园土浸出液的对比结果。

（1）以花园土浸出液作为接种液。取10 g花园或植物生长土壤，加入100 mL水，用搅拌棒充分混合并静置10 min，过滤后取清液备用，通常用于测定标准样品的BOD；

（2）以炼油厂废水处理系统的活性污泥作为接种液。炼油厂废水成分复杂，含有难降解有机物质，需要将微生物（活性污泥）接入其中进行驯化，等待样品COD发生突降的时候，说明微生物对该废水的降解作用已经发生，将该样品作为接种液，通常用于测定炼油厂废水的BOD。为了方便使用，也可直接选用废水处理厂的活性污泥的上清液作为接种液。

2.3.3 配制接种稀释水每L稀释水中加入20～30 mL接种液，混匀。接种稀释水pH值应为7.2，接种稀释水配制后应立即使用。

2.3.4 空白试验将2.3.3的接种稀释水432 mL装入测试瓶中，再进行仪器操作步骤。

2.3.5 制备样品先测定废水样品的COD值，对于难降解废水，按照BOD值约为COD值的10%～30%，估计的样品的BOD值，按照表1选择样品的稀释倍数，使样品的测量值在测量量程范围内，再按照表1中仪器的测量量程对应稀释后样品的装入量，用量筒计量装入测试瓶中，装入过程尽量避免产生气泡。

表1样品体积与测量量程对应关系

2.3.6 仪器操作步骤（1）把样品和搅拌子放入测试瓶中；（2）套入橡胶套，用镊子往套子中加入2粒NaOH药丸；（3）旋紧电子传感测试头；（4）把测试瓶放到搅拌底座上，通电后，同时按S和M键清零启动测试；（5）在培养箱恒温20±1℃培养5 d；（6）从传感测试头显示屏上读取1～5 d的数据。

2.4 数据处理

BOD样品=（仪器读数×系数×稀释倍数）-BOD空白

3 结果与讨论

3.1 空白样的BOD测定

空白样的BOD测定结果见图1。

图1空白样BOD测定

BOD空白=2 mg/L，空白样的BOD值随着接种水的水质和接种液性质的变化可能有变化，但通常情况下，数值在5 mg/L范围内。

3.2 标准溶液的BOD测定

将2.2.1的标准溶液50 mL用2.3.3的接种稀释水定容至500 mL，相当于稀释倍数为10倍，选择样品装入量为432 mL，执行2.3.6的操作步骤。标准溶液的BOD测定结果见图2。

图2标准溶液BOD测定

5组数据BOD的平均值为204 mg/L，符合国家环保总局水和废水监测分析方法的要求：标样的测定值在180～230 mg/L范围内，说明该仪器分析准确度达到测试要求。

3.3 炼油厂稠油废水的BOD测定

炼油厂稠油废水BOD的测定结果见图3、4。样品为炼油厂工业水车间的总进废水，COD值约为1 825 mg/L。

图3炼油厂废水BOD测定（活性污泥法）

图4炼油厂废水BOD测定（花园土法）

3.3.1 以新鲜活性污泥的上清液作接种液 以新鲜活性污泥的上清液25 mL加入稀释水中并定容至1 000mL，作为接种稀释水。

3.3.2 以花园土浸出液作为接种液以花园土浸出液25 mL加入稀释水中定容至1 000 mL，作为接种稀释水。

从图3和图4可以看出，1～5天之内微生物因降解有机物消耗氧而发生的渐变规律，从此规律性可以判断微生物的活性以及在降解过程中所起的作用；选择的微生物不同、稀释倍数不同、结果有差异，标准方法中未限定这2项参数的来源和取值，更多的确定因素来源于测定目的。

为了提高工作效率，实验室通常选择采用2个稀释倍数同时测定，上述炼油厂废水的测定结果为530 mg/L。

4 准确度与精密度

5个实验室测定浓度为200 mg/L的已知BOD的样品，测定结果见表2。同一实验室测定浓度为500 mg/L的已知BOD的样品，测定结果见表3。

表2 5个实验室测定浓度为200 mg/L的已知BOD的样品测定结果

表3同一实验室测定浓度为500 mg/L的5种BOD的样品测定结果

相对误差、实验室内、实验室间相对标准偏差符合标准要求（HT/T86-2002）。

5 结论

（1）接种液和稀释倍数的选择是测试过程的关键。比较图3与图4可看出，用不同接种液测得炼油厂废水的BOD的结果不同。实际操作中可根据实验需求选择适宜的微生物。对于测定炼油厂废水的BOD，选择用活性污泥作接种液，目的是要了解在现有的现场情况下，废水的生物可降解性。

（2）该仪器的测定过程连续，并且自动记录、保存5 d中每d的测定数据，便于观察到5 d当中样品耗氧量的变化趋势，对于测定过程中出现微生物死亡、充氧不足、样品稀释倍数不够或者稀释倍数过大的情况都可以得到及时、有效的判断，因此更具有实用性。稀释倍数的选择一般以5 d培养后消耗的溶解氧占原有溶解氧的40%～70%为宜。