生化需氧量、化學需氧量、高錳酸鹽指數(shù)三者關(guān)系簡析

李志亮，仲躋文

(長江委水文局長江下游水環(huán)境監(jiān)測中心，江蘇南京 210011)

生化需氧量(BOD)、化學需氧量(CODCr)、高錳酸鹽指數(shù)(CODMn)是水環(huán)境監(jiān)測中重要的3個表征水體中有機物含量的指標。三者之間在理論上存在著定性的大小關(guān)系。2013年發(fā)布的《水環(huán)境監(jiān)測規(guī)范》SL219-2013在第12章的數(shù)據(jù)處理與審核中也對它們的大小關(guān)系給予了明確規(guī)定，用來作為審核水質(zhì)成果數(shù)據(jù)合理性的依據(jù)。但是在實際工作中，仍然發(fā)現(xiàn)部分水質(zhì)監(jiān)測人員對三者概念以及它們之間的關(guān)系不甚明了，在三者定性大小的關(guān)系上常出現(xiàn)一些錯誤理解，從而直接影響到水質(zhì)成果資料的合理性和可靠性。

1 BOD、CODCr、CODMn的定義

根據(jù)中華人們共和國水質(zhì)分析的國家標準GB/T7488-1987、GB/T11914-1987和 GB/T11892-1987的規(guī)定對三者的定義進行分別闡述。

1.1 生化需氧量(BOD)的定義

根據(jù)水質(zhì)五日生化需氧量(BOD5)的測定稀釋與接種法(GB/T7488-1987)國家標準，生物化學需氧量(Biochemical Oxygen Demand)的定義是指在規(guī)定的好氧條件下，水中有機物和無機物在微生物的氧化作用下所消耗的溶解氧(以質(zhì)量濃度表示)，英文簡稱BOD。有機物的生物氧化過程是一個緩慢的過程，對于多數(shù)有機物來說，經(jīng)過20天的生物氧化大約完成總量的95%～99%，顯然20天的時間對于實際監(jiān)測工作顯得太長，因此，各國統(tǒng)一規(guī)定生物氧化時間為5天，這時生物氧化大約完成總量的70% ～80%。于是，規(guī)定5天時間20℃測定的生物化學需氧量叫五日生化需氧量，英文簡稱BOD5。

圖1 氧化與合成的關(guān)系

1.2 化學需氧量(CODCr)

根據(jù)水質(zhì)化學需氧量的測定重鉻酸鹽法(GB/T11914-1987)國家標準，化學需氧量(Chemical Oxygen Demand)的定義是指在一定的條件下，經(jīng)重鉻酸鉀氧化處理時，水樣中的溶解性物質(zhì)和懸浮物所消耗的重鉻酸鹽相對應的氧的質(zhì)量濃度，英文簡稱COD。有時為了有別于后面將提到的高錳酸鉀耗氧量，又稱其為重鉻酸鉀耗氧量或鉻法COD(簡寫CODCr)。

1.3 高錳酸鹽指數(shù)(CODMn)

根據(jù)水質(zhì)高錳酸鹽指數(shù)的測定(GB/T11892-1989)國家標準，高錳酸鹽指數(shù)的定義是反映水體中有機及無機可氧化物質(zhì)污染的常用指標。定義為:在一定的條件下，用高錳酸鉀氧化水樣中的某些有機物及無機還原性物質(zhì)，由消耗的高錳酸鉀量計算相當?shù)难趿俊榱伺c重鉻酸鉀耗氧量(CODCr)相區(qū)別，又稱其為高錳酸鉀耗氧量或錳法COD(簡寫CODMn)。有的書上干脆簡稱為耗氧量(Oxygen Consumed)，英文簡稱OC。

2 BOD5/CODCr比值在環(huán)境工程中的現(xiàn)實意義

污水中的有機污染物，有些是可被微生物降解的，有些則是不易為微生物降解的。CODCr是以重鉻酸鉀為氧化劑，在一定條件下，氧化有機物時用所消耗氧的量來間接表示污水中有機物數(shù)量的一種綜合性指標。BOD5是用微生物在氧充足的條件下，進行生物降解有機物時所消耗的水中溶解氧量，也是表示污水中有機物量的綜合性指標。因此，可把測得的BOD5值，看成是可降解的有機物量。通過計算BOD5/CODCr的比值可以大致判定水體的生物可降解性，一般認為:

BOD5/CODCr＞0.58，為完全可生物降解污水。

BOD5/CODCr=0.45～0.58，為生物降解性良好。

BOD5/CODCr=0.30～0.45，為可生物降解污水。

BOD5/CODCr＜0.30，為難生物降解污水。

3 BOD、CODCr、CODMn三者關(guān)系的比較

3.1 BOD、CODCr、CODMn三者的相關(guān)性和不同性

生化需氧量(BOD)、化學需氧量(CODCr)、高錳酸鹽指數(shù)(CODMn)三者的測定都是用定量的數(shù)值來間接地、相對地表示水樣中有機物質(zhì)數(shù)量的重要水質(zhì)指標。它們都是利用氧化有機物質(zhì)的原理，前者是微生物的作用，后兩者都是利用化學物質(zhì)的作用。

生化需氧量(BOD)基本上能反映出有機物進入水體后，在一般情況下氧化分解所消耗的氧量，即反映了能被微生物氧化降解的有機物的量，所以比較符合水體中的實際情況。缺點是完成全部監(jiān)測分析需要5天時間，對于指導生產(chǎn)實踐，顯得不夠迅速及時，并且當廢水的毒性太強時，微生物的氧化分解作用就會受到一定的抑制，從而影響測定結(jié)果，有時甚至無法進行測定。

化學需氧量(CODCr)幾乎可以表示出水中有機物全部氧化所需要的氧量。它的測定不受廢水水質(zhì)成份的限制，而且在2～3h內(nèi)即可完成。缺點是不能反映出水體中被微生物氧化分解的有機物所占的氧量。一般用于污染較重的廢水的測定。

高錳酸鹽指數(shù)(CODMn)優(yōu)點是測定的時間最短，缺點是在一般的測定條件下只能氧化掉一小部分的有機物，這是由于高錳酸鉀的氧化能力弱于重鉻酸鉀的氧化能力。并且也不能表示出被微生物氧化降解的有機物的數(shù)量。所以高錳酸鹽指數(shù)一般用于較清潔的地面水的測定。

所以，一般說生化需氧量(BOD)是環(huán)境科學、環(huán)境工程特別是水質(zhì)分析工作中最廣泛采用的測定方法之一。

3.2 BOD、CODCr、CODMn三者之間的定性關(guān)系

如果廢水中各種有機物的相對組成沒有變化，則三者之間應有一定的比例關(guān)系。一般說，CODCr＞第一階段BOD＞BOD5＞CODMn。生活污水的20℃BOD5常約為其CODMn的2～4倍，而其第一階BOD約為其化學需氧量(CODCr)的80% ～90%。對于不易為微生物降解的物質(zhì)，其化學需氧量(CODCr)可能比其生化需氧量(BOD)大得多。表1簡要概括了三者的異同。

表1 BOD5、CODCr、CODMn三者的比較

但是，近些年發(fā)現(xiàn)對于水質(zhì)成份較復雜的工業(yè)廢水，三者的關(guān)系有可能不遵循上述的大小關(guān)系。所以《水環(huán)境監(jiān)測規(guī)范表》(SL219-2014)在檢驗數(shù)據(jù)準確性、合理性的時候，也規(guī)定了化學需氧量(CODCr)＞CODMn;化學需氧量(CODCr)＞五日生化需氧量(BOD5)。但是并沒有規(guī)定或強調(diào)五日生化需氧量(BOD5)和高錳酸鹽指數(shù)(CODMn)的大小關(guān)系，也是應為這個原因。

［1］周懷東，段玉英，等．水質(zhì)分析方法標準匯編．水利部水文司環(huán)資處．水利部水質(zhì)試驗研究中心，1999.342，346，349．

［2］蔣展鵬，祝萬鵬．環(huán)境工程監(jiān)測．北京:清華大學出版社，1990.302～315．

［3］李燕城．水處理實驗技術(shù)．北京:中國建筑工業(yè)出版社，1989.106．

［4］彭彪，李怡庭，等．水環(huán)境監(jiān)測規(guī)范．北京:水利水電出版社，2013.103～104．