垃圾渗沥液中BOD和COD的测定方法探索

摘要：总结BOD5、CODcr测定方法的发展，简述测定BOD5/CODcr3种方法，即经典测定方法（国标法）、快速测定方法（紫外分光光度法）和实时测定方法（近红外光谱法）的基本原理，并比较3种测定方法的优化趋势。
关键词：生化需氧量；化学需氧量；测定方法；发展比较
垃圾渗沥液中含大量的有机污染物或耗氧污染物，成分十分复杂，很难定量分析其含量。因此采用生化需氧量（BOD）、化学需氧量（COD）、总有机碳（TOC）、总需氧量（TOD）等指标综合反映污水的污染程度。通常垃圾渗沥液中的BOD和COD均较高，可达6000mg/L，所以从治理垃圾渗沥液的要求来讲，研究实时快速监测垃圾渗沥液的BOD和COD意义重大。
1BOD5和CODcr测定方法的发展
1.1BOD测定方法的发展
BOD是指在规定条件下，水体中有机物和无机物在生物氧化作用下降解所消耗的溶解氧。一般采用BOD5的指标，即在20℃下培养微生物降解污染物5d，以培养前后水样中的溶解氧量的差值求出的BOD称为“五日生化需氧量”。BOD是间接表示有机物污染程度及衡量生化处理过程中净化效率的综合指标。
目前常用的BOD测定方法为标准稀释法，而BOD5采用国标法，即GB7488-1987。标准稀释法对测定多为可生物降解有机物的生活污水来说，方法稳定，然而对于含有生物难降解或成分复杂的垃圾渗沥液来说，结果常常不稳定，而且测定时间长，不能及时反映水质情况。国标法适用于BOD5≥2mg/L并且≤6000mg/L的水样，BOD5＞6000mg/L的水样虽可用该法，但由于稀释会造成误差，须对测定结果作必要的校正。
针对国标法的不足，近年来逐步提出了一些改进的BOD测定方法，主要有生物传感器测量法、活性污泥曝气降解法、测压法等。
1977年Karube等利用从废水处理厂的活性污泥中得到的微生物，经过培养后制成微生物-胶原膜，并将其与氧电极组装在一起，制成了可测定BOD的微生物传感器。其原理是以一定的流量使水样及空气进入流通量池中与微生物传感器接触，水样中溶解性可生化降解的有机物向菌膜的扩散速度达到恒定时，扩散到氧电极表面上的氧质量也达到恒定并且产生恒定电流，由于该电流与水样中可生化降解的有机物的差值和氧的减少量有定量关系，据此可算出水样的BOD。通常用BOD5标准样品对比，以换算出水样的BOD5。
活性污泥曝气降解法的原理是在30～35℃下，利用活性污泥强制曝气降解样品2h再经重铬酸钾消解生物降解前后的样品。测定生物降解前、后的COD，其差值根据实验条件可换算为BOD5。
测压法是在密闭的培养瓶中，水样中溶解氧被微生物消耗，微生物因呼吸作用产生与耗氧量相当的CO2，当CO2被吸收后使密闭系统的压力降低，根据测得的压差可求出水样的BOD。该方法与国标法相比，简单易行，测定范围大（BOD为0～7000mg/L），可随时了解测定状况，准确度和精密度相当优良，是一种值得推广的方法。
1.2COD测定方法的发展
COD是指氧化污水中的还原性物质时所消耗的氧化剂的量。测定水中COD的方法通常有碱性高锰酸盐指数法（CODmn）和酸性重铬酸钾氧化法（CODcr），酸性重铬酸钾法（GB11914-1989）主要用于重度污染的废水监测，尤其适合于垃圾渗沥液中的还原性污染物的测定。
近年来，国内外学者研究的快捷可靠、经济节能环保的COD测定方法主要有节能加热法、微波消解法和电化学法川等。
节能加热法测定COD是以控温电热器代替电炉加热，用空气冷凝代替水冷凝的一种测定COD的回流装置，改进后具有节能省水的优点。
Jardim等的最早研究表明，用微波消解代替标准回流法氧化还原性有机物是可行的，可将经典法的长时间回流过程缩短60倍。由此启发进行了COD测定的改进。微波消解法的原理是利用微波封闭加热消解样品代替国标法的加热回流，其它操作与国标法相同。此法提高了整个反应体系的压强和温度，达到缩短反应时间与彻底消解有机物的目的，特别是对于测定难氧化有机物废水，进一步提高了测试结果的准确度和精密度。
电化学分析方法种类较多，近年来用于COD测定的电化学方法主要有库仑分析法、电位分析法、电流分析法以及极谱法等。均是以重铬酸钾为氧化剂和电解产生亚铁为还原剂，用不同的电化学方法产生不同电参量变化值，再利用这些电参量与COD的相关性测定COD，最后可以换算成相应的CODmn和CODcr。
1.3BOD和COD的快速测定和实时在线监测方法
紫外分光光度法可用于快速测定BOD和COD；近红外光谱法可实现实时监测垃圾渗沥液等废水的BOD和COD。这是近年来发展迅猛的环境监测方法。
1.3.1紫外分光光度法
重铬酸钾紫外分光光度法是指在强酸性溶液中，用一定量的重铬酸钾氧化水样中的有机物和还原性物质，过量的重铬酸钾用紫外光扫描，其减少的重铬酸钾扫描面积与化学需氧量成正比，BOD5则由COD换算而得到。