工艺技术 话说：污水水质之生化需氧量[BOD]

其实在污水厂里，同样具有综合性的污染指标的衡量标准的还有一位BOD君，但是在实际工作中，特别污水处理厂里却很少用BOD来说明污水的污染程度，在各种公开的场合也鲜见BOD的身影。为什么BOD一直在COD的阴影背后呢？他究竟是怎样的一个指标，被人遗忘但在实际工作中却不可缺少呢？


在自然界的水体比如河流、池塘里面，存在着大量的微生物，它们以水体有机污染物为食物，并且呼吸消耗水体里溶解的氧气，在这个过程中释放能量和CO2，通过这种方式生长和繁衍生殖。当有污染源排入到自然界水体里时，这些水体里的微生物的食物来源大量增加，微生物开始迅速繁殖生长，同时消耗水体里大量的溶解氧。

当水体里的溶解氧消耗到极低程度时，水体里的鱼类等会因为缺少氧气而死亡。在污染源逐步被微生物分解完以后，水体重新恢复到洁净水质，鱼类等会重新出现。对于这种微生物对污染源进行分解消耗的水体里的溶解氧，人们引入了BOD（Biochemical oxygen demand）来进行衡量，既通过微生物对氧气的需求量，来衡量水体的污染程度，同时也能确定在自然界的微生物作用下，污染能得到净化的程度。




从BOD的概念就表明了在自然界水体污染过程中，微生物对污染处理的过程和能力。污水处理厂的处理理念其实就是在把图中的净化区域进行了人工强化的一个过程，污水厂富集了大量的微生物，对受污染的水中的有机物进行分解，并在人工作用下得到充足的氧气供给，因此在污水厂里真正起到水质污染程度的描述作用的指标是BOD，所以说BOD才是污水厂里真正的幕后英雄。

BOD在污水厂里起到如此重要的作用，但是为什么却总被COD抢去风头，让人们遗忘掉生化污水处理的核心来自于BOD呢？这就要从BOD的检测方法说起了。

对于生化需氧量的测定，得到普遍认可并主要使用的方法是稀释法。稀释法中，使用氧饱和溶解的水稀释待测水样，之后使用一定量的微生物悬浊液（常用活性污泥）少量固定的接种物质接种，然后测试此时的溶解氧，密封水样。将温度保持在20℃，静置水样于黑暗环境中（以防止光合作用增加样本中溶解氧）。




国家发布了《水质五日生化需氧量（BOD5）的测定稀释与接种法》（GB7488-87），作为目前的测定标准。




通过这个BOD测试的金字塔，我们可以看到，一个BOD的测试需要满足的三项关键因素，这些因素在实际的操作过程中都有可能出现不可逆转的失误和误差，并且BOD的测定时间长；对毒性大的废水因微生物活动受到抑制，而难以准确测定。所以在实际中BOD的测试结果的长期性和不确定性造成了BOD在实际的生产中的指导意义不大，对于BOD和COD的指标对比如下表所示：




这张表也更说明了BOD虽然对于一个生物法处理污水的污水处理厂来说非常重要，但是却远远没有COD的在污水厂里的应用广泛的原因。所以BOD在污水厂里最终成为幕后英雄，默默的为污水厂的整个运行承担重要的责任，却远没有COD的名气那么大。




BOD和COD一样，也同样有一些同门兄弟，BOD20，BOD5，CBOD，NBOD，TBOD等等，这些同门兄弟在污水厂里都有什么用途？我们通常所说的BOD5究竟又是怎么一回事，我们一起再来看看BOD这个大家族的组成，首先我们通过一张图来了解这些BOD之间的关系。




这是一个BOD的曲线变化图。在图中看到一般有机物在微生物作用下，其降解过程可分为两个阶段，第一阶段是有机物转化为二氧化碳、氨和水的过程，这个阶段的BOD成为CBOD；第二阶段则是在亚硝化细菌和硝化细菌的作用下，转化为亚硝酸盐和硝酸盐，即所谓硝化过程，这个阶段的BOD称为ＮＢＯＤ。所以根据自然界中微生物对食物营养来源可以分为CBOD（有机碳源BOD）和NBOD（氮源BOD）。这张图也可以说明在污水处理厂活性污泥启动培养中，为什么COD和BOD先达标但是氨氮指标和TN指标在后期才会逐渐达标的原因，是由于硝化菌的作用是在碳源BOD消耗一段时间以后才开始的。     

我们一般所说BOD指的是第一阶段生化反映的耗氧量。微生物分解有机物的速度及程度和温度、时间有关，最适宜的温度是15～30℃，理论上，为了完成有机物的生物氧化需要无限长的时间，但是对于实际应用，可以让反应可以在20天内完成，称为BOD20，根据实际经验发现，经5天培养后测得的BOD约占总BOD的 70～80%，能够代表水中有机物的耗氧量。为使BOD值有可比较性，因而将水样BOD瓶，在20℃条件下，培养五天后测定溶氧消耗量作标准方法，称五日生化需氧量，以BOD5表示，这也就是我们日常化验中采用BOD5作为污染指标的原因。


附录：

硝化反应 (两步过程)

2 NH3 + 3O2=2 NO2- + 2H+ + 2H2O

2 NO2- + O2=2 NO3-

合并硝化反应为：:

NH3 + 2O2=NO3- + H+ + H2O

所以理论上的NBOD =




我们在实验测试中一般使用总凯式氮(TKN)包含废水中有机氮和氨氮来代表污水中的氮含量，所以常规的NBOD大约为4.57倍的TKN

常规下的生活污水：CBOD = 250~350 mg/L，NBOD = 70~230 mg/L。