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生化需氧量(BOD_5)测定方法的改进和数据的图解法处理
随着人类工农业的发展,各种废水排放量增加,这些废水中含有有机物质,微生物在有机物的作用下,利用氧气进行呼吸作用,使水中的溶解氧被消耗,这就是生化需氧量(BOD)的含义。因此,评估水体自净能力和排放废水的影响是非常重要的。生化需氧量(BOD)测定是评估水体水质状况和废水排放影响的常用方法。本文主要讨论BOD_5测定方法的改进和数据的图解法处理。
一、BOD_5测定方法的改进
BOD_5 测定是一种在 5 天内的标准温度(20±1℃)下,利用微生物的氧化还原作用对有机物进行氧化作用并利用辅助氧(AO_2)测定溶解氧(DO)的变化。但是传统的测定方法比较耗时、复杂且操作繁琐,需要耗费较大的实验室装置及耗材。因此,有必要改进BOD_5测定方法。
1. 电化学BOD_5测定法
电化学BOD_5测定法是指,通过微电极在水里挑选微观察点,在电极微区域内进行电化学实验,再通过对微区域内氧分布进行实时监控,考察BOD_5测定值。
这种方法利用了微区域内最底限氧分布反映水中机械氧化还原作用,并使用反演过程对最底限氧分布进行逆推,以达到测定BOD_5的目的。该方法大大简化了测试过程,并且只需要小量的样本,但它仍然需要消耗大量昂贵的电极微型化器材。
2. 快速分析法
快速分析法通过加速水中营养微生物的增殖和有机物的分解,将生物需氧量在3小时内测出,较大地缩短了测定时间。
该方法是利用介质释放BOD_5的导体效应,通过原位生物前馈增殖微生物,加速水中营养微生物的增殖和有机物的分解,从而缩短测试时间。该方法不仅缩短了测试时间,而且同时提高了BOD_5测定的准确性和灵敏性。
3. 其他方法
除了以上两种方法,关于BOD_5测定方法的改进还有较多尝试。其中包括:利用生物传感器;利用荧光同位素;利用微小藻类;利用低空气压;利用腹膜获移植的细胞群;利用在线光传感器等等。但是这些方法仍处于实验室开发中,并未得到广泛应用。
二、数据的图解法处理
BOD_5测定结果的处理方式主要有现场直接测定结果的使用和根据测定结果制成曲线。前者通常在实时监测中使用。后者通常将生化需氧量(BOD)的处理结果制成曲线图等方式用于数据分析。
1. 经典的生化需氧量图谱
经典的生化需氧量图谱是将BOD_5测定结果制成曲线,从而反映水体对有机物质的生化需氧量的处理情况。该方法可以清晰地描绘出需要进行处理的时间、处理效果以及污染源的区分情况。但是无法进行数据之间的比较和时间序列的分析。而且,还需要较长的时间来生成这种曲线,限制了实时数据监测的意义。
2. 离散数据处理
离散数据处理是将数据分别以不同统计方法进行处理,比如平均值、标准差和百分位数等等。随着电子技术的进步和生物技术的发展,人们可以在后端处理过程中,使用一些分析算法和工具,以更直观、更快捷的方式将数据的含义展示出来。该方法提供了完整的数据比较和时间序列分析的可能性。
3. 时间序列图
时间序列图是将测定时间作为X轴、测定数据作为Y轴制成的图表。通过可视化呈现BOD_5测定数据的变化,以更清晰地传达水体中BOD浓度的变化。同时,该方法需要将数据保存为CSV、Excel或者其他格式,以提供后期数据分析的可能性。