生化需氧量是指在有溶解氧的条件下，好氧微生物在分解水中有机物的生物化学氧化过程中所消耗的溶解氧量。同时亦包括如硫化物、亚铁盐等还原性无机物氧化所消耗的溶解氧量，但这部分通常占很小的比例。

有机物在微生物的作用下，好氧分解大体分两个阶段。第一阶段为含碳物质氧化阶段，主要是含碳有机化合物氧化为二氧化碳和水；第二阶段为硝化阶段，主要是含氮有机化合物在硝化细菌的作用下分解为亚硝酸盐和硝酸盐。然而这两个阶段并非截然分开，而是各有主次。对生活污水及性质与其接近的工业废水，硝化阶段在5～7d，甚至10 d以后才显著进行。测定BOD的方法有稀释与接种法(五日培养法，BOD₅法)，微生物电极法，库仑滴定法，压差法，相关计算法等。

BOD是反映水体被有机物污染程度的综合指标，也是研究废(污)水可生化降解性和生化处理效果，以及废(污)水生化处理工艺设计和动力学研究中的重要参数。

1.稀释与接种法(五日培养法，BOD，法：HJ 505-2009)

五日培养法的测定原理是：将水样或稀释水样充满溶解氧瓶，密闭后在暗处于(20±1)℃条件下培养5d±4h或(2±5)d±4h[先在0～4℃暗处培养2 d,接着在(20±1)℃暗处培养5 d]，求出培养前后水样中溶解氧含量，根据二者的差
值计算每升水样消耗的溶解氧量，即为BOD₅。如果水样的BOD₅大于6 mg/L，需进行适当稀释后再测定，否则可直接测定(如较清洁的河水)。溶解氧测定方法一般采用叠氮化钠修正法或氧电极法。

对于不含微生物或含微生物很少的工业废水，如酸性废水、碱性废水、高温废水、冷冻保存废水或经过氯化处理的废水，需要进行接种，以引入能降解废水中有机物的微生物。当废水中存在难被一般生活污水中的微生物以正常速率降解的有机物或有毒物质时，应将驯化后的微生物引入水样中。若水样含有硝化细菌，应加入适量丙烯基硫脲溶液，以抑制硝化反应。对于污染的地表水和多数工业废水，因含有机物较多，需要稀释后再测定，以保证在培养过程中有充足的溶解氧；水样稀释程度应使五日培养中所消耗的溶解氧大于2 mg /L，而剩余溶解氧在2 mg/L以上。

稀释水一般用蒸馏水配制，将其于(20±1)℃曝气，使水中溶解氧接近饱和，临用前加入少量氯化钙、氯化铁、硫酸镁等营养盐溶液及磷酸盐缓冲溶液，混匀备用。稀释水的最佳pH为7.2, BOD₅应小于0.2 mg/L。

如水样中无微生物，则应在稀释水中加入接种液。接种液可用接种微生物用的制剂配制，也可以用未受工业废水污染的生活污水、污水处理厂出水、河水或湖水配制；对含难降解物质的废水，可在排污口下游取水样作为废水的驯化接种液等。接种后的稀释水称为接种稀释水。为检查接种稀释水的质量及分析入员的操作水平，可将每升含葡萄糖和谷氨酸各150 mg的标准溶液，用接种稀释水按1:50稀释比稀释，与水样同步测定BOD₅，测定值应在180～230 mg/L;否则，应检查原因，予以纠正。

(1)非稀释法：包括非稀释不接种法和非稀释接种法。前者是水样直接培养后测定，后者是水样加接种液经培养后测定，测定结果按下式计算：

BOD₅(mg/L) =p₁-P₂(非稀释不接种法)

BOD₅(mg/L)＝(P₁-P₂)-(P₃-P₄)(非稀释接种法)

式中：P₁—水样(或接种水样)在培养前溶解氧的质量浓度，mg/L;

P₂—水样(或接种水样)经五日培养后，剩余溶解氧的质量浓度，mg/L;

P₃—空白水样(以稀释水代替水样与接种液配制而成)在培养前溶解氧的质量浓度，mg/L;

P₄—空白水样(以稀释水代替水样与接种液配制而成)在培养后溶解氧的质量浓度，mg/L。

(2)稀释法：包括稀释不接种法和稀释接种法；前者是水样用稀释水稀释和培养后测定，后者是水样用接种稀释水稀释和培养后测定，测定结果按下式计算：

式中：P₃—空白水样(以稀释水代替水样，再加入与水样测定时相同量的稀释水或接种稀释水配制而成)在培养前溶解氧的质量浓度，mg/L;

P₄—空白水样(以稀释水代替水样，再加入与水样测定时相同量的稀释水或接种稀释水配制而成)在培养后溶解氧的质量浓度，mg/L;

f₁—稀释水(或接种稀释水)在培养液中所占的比例；

f₂—原水样在培养液中所占的比例。

水样稀释倍数可根据TOC,I_mn。或COD_cr，按表2 -8中列出的BOD₅与TOC,I_mn或COD_cr的比值R估计BOD₅期望值(与水样类型有关)，再按表2-9确定水样的稀释倍数。当不能准确地选择稀释倍数时，一个水样可做2～3个不同的稀释倍数。

表2-8典型的R值

表2-9水样的稀释倍数

由表2-8选择适当的R值，按下式计算BOD₅期望值：

p＝R·Y

式中：p— BOD₅期望值，mg/L;

Y—TOC、I_Mn、COD_cr，mg/L。

由算出的BOD5期望值，按表2-9确定水样的稀释倍数。

水样含铜、铅、镉、铬、砷、氰等有毒物质时，对微生物活性有抑制，可使用经过驯化的微生物接种的稀释水，或提高稀释倍数，以减小毒物的影响。如含少量氯，一般放置1～2h可自行消散；对游离氯短时间不能消散的水样，可加入亚硫酸钠除去，加入量由实验确定。水样含大量藻类时，BOD₅偏高，要求测定精度较高时，宜用滤膜过滤。

本方法适用于地表水、生活污水和工业废水；检出限为0. 5 mg /L，测定下限为2 mg/L;非稀释法测定上限为6 mg/L，稀释法测定上限为6 000 mg/L。

2．微生物电极法

微生物电极是一种将微生物技术与电化学检测技术相结合的传感器，其结构如图2-41所示，主要由氧电极和紧贴其透气膜表面的固定化微生物膜组成。响应BOD物质的原理是：当将其插入恒温、溶解氧浓度一定的不含BOD物质的底液时，由于微生物的呼吸活性一定，底液中的溶解氧分子通过微生物膜扩散进入氧电极的速度一定，微生物电极输出一稳态电流；如果将BOD物质加入底液中，则该物质分子与氧分子一起扩散进入微生物膜，因为膜中的微生物对BOD物质发生同化作用而耗氧，导致进入氧电极的氧分子减少，即氧分子扩散进入氧电极的速度降低，使电极输出电流减小，并在几分钟内降至新的稳态值。在适宜的BOD物质浓度范围内，电极输出电流降低值与BOD物质浓度之间成线性关系，而BOD物质浓度又与BOD之间有定量关系，故根据电流降低值便可得知被测水样的BOD。

微生物电极BOD测定仪的工作原理示于图2-42。该测定仪由测量池(装有微生物电极、鼓气管及被测水样)、恒温水浴、恒电压源、加热控温器、鼓气泵、A/D转换器和测量系统组成。恒电压源输出0. 72 V电压，加于Ag-AgCl电极(阳极)和黄金电极(阴极)上。黄金电极因被测溶液BOD物质浓度不同产生的极化电流变化送至阻抗转换和微电流放大电路，经放大的微电流再送至A/D转换器或I/ V转换器，转换后的信号进入数字显示器显示或记录仪记录。仪器经标准BOD物质溶液校准后，可直接显示被测溶液的BOD，并在20 min内完成一个水样的测定。该仪器适用于多种易降解废(污)水的BOD测定。

图2-41微生物电极结构

1.塑料管；;2. Ag-AgCl电极；3.黄金电极；4. KCl内充液；5.聚四氟乙烯薄膜;6微生物膜；7.压帽

图2-42微生物电极BOD测定仪的工作原理

3.其他方法

库仑滴定法BOD测定仪的工作原理示于图2-43。密闭培养瓶内的水样在恒温条件下用电磁搅拌器搅拌。当水样中的溶解氧因微生物降解有机物被消耗时，则培养瓶内上部空间的氧进入水样，生成的二氧化碳从水中逸出被瓶内上部的CO₂吸收剂吸收，使瓶内的氧分压和总压下降。用电极式压力计检出压力下降量，并转换成电信号，经放大送入继电器电路接通恒流源及同步电机，电解瓶内(装有中性硫酸铜溶液和电解电极)便自动电解产生氧气供给培养瓶，待瓶内气压回升至原压力时，继电器断开，电解电极和同步电机停止工作。此过程反复进行，使培养瓶内空间始终保持恒压状态。根据法拉第电解定律，由恒电流电解所消耗的电荷量便可计算耗氧量。仪器能自动显示测定结果，记录生化需氧量曲线。

图2-43库仑滴定法BOD测定仪的工作原理

压差法测定原理是：在密闭培养瓶中，水样中的溶解氧由于微生物降解有机物而被消耗，产生的与耗氧量相当的CO₂被吸收后，使密闭系统的压力降低，用压力计测出此压差，即可求出水样的BOD。在实际测定中，先以标准葡萄糖-谷氨酸溶液的BOD和相应的压差作关系曲线，然后以此曲线校准仪器刻度，便可直接读出水样的BOD。