关于BOD5意义的思考

上次推送，当天就有六千人阅读，出乎我之预料。人生价值在于交流，特别是对超60应退休的人。故计划外再推一次。

这次质疑：（1）BOD₅作为水质指标的资格；（2）BOD₅应用生化过程或反应动力学分析的逻辑。

（1）BOD₅测定，其过程就是好氧生物处理批式实验。根据微生物生长与底物降解动力学：

dS/dt = q_max S X / ( Ks   S )

当反应开始时，S >> Ks，为零级反应；当反应近尾声时，Ks >> S，为一级反应；但无论哪种情况，均消除不了X（微生物浓度），生化反应速率都与X值成正比！

稍有常识的人都知道，微生物千差万别，代谢能力、呼吸速率差异很大，生化反应速率还应与微生物种类有关。

BOD₅测定，忽视了上述两大因素，怎么可能有较好的再现性？它作为水质指标，是不是欠缺了一点？

工业废水处理实践中，问题就更大了，因为很多情况下微生物需要驯化。比如说酚，未经驯化几十mg/L就可能产生抑制；而驯化后直至上千mg/L都能很彻底地降解，甚至可作为反硝化碳源。

笔者有经历，一精细化工园区废水，送检BOD₅测不出应有的规律，反而经常出现B/C比值出水比进水还要高的情况。我怀疑：由于生化出水中有适应的微生物，且有机物接近反应器浓度，所以再生化五天仍然可以耗氧；而当进水接种微生物不适应时，水质的毒害和抑制作用大，反而阻碍了生化的进行。

B/C比是反映废水可生化性指标之一，但不能迷信。稳定的生物处理是一个生态系统，微生物种群及数量与进水水质及水量相匹配，决定了有机物的去除率。而不同的水质，有不同的生态系统，即微生物的基质构成、世代时间均不相同。我只相信连续流的小试，它的结果比B/C值、呼吸速率、脱氢酶活性等测定，更接近工程实践。

（2）是不是BOD₅指标来自于生物过程检测，它就更适用于生化过程或反应动力学分析？

首先要弄清，BOD₅值与生物基质（可降解有机物）浓度究竟存在什么关系？很多权威文献都没有直接回答。

我读书时，有个叫“麦金尼”的美国人到同济大学讲学，推导出：

BOD₅ = 0.58 COD

现在权威文献仍应用他的理论，即：有机物的微生物代谢，首先有1/3被分解代谢为无机物，2/3被合成代谢为细胞；最终，细胞80%部分内源代谢为无机物，其余20%仍为细胞代谢残余物。由此：

BODu = 1/3 COD   2/3×80% COD = 0.87 COD

BODu — 有机物降解完成时（不包括硝化）的耗氧量。

可见，推导过程中，这1/3、2/3，80%、20% 均为经验统计数据。

根据生活污水好氧生化典型耗氧曲线，有：

BOD₅ = 2/3 BODu  （现多数文献系数为0.7 ）

由此完成B/C值的推导。

从推导过程可以看出：BOD₅值已经包括了微生物的分解代谢和合成代谢两部分，再用此值作为有机物浓度，去分析推导生化反应动力学公式，是不是有点逻辑混乱？

举个常见例子，关于生物反硝化碳源需求量。若以甲醇作为碳源，反硝化细菌（也就是普通的好氧异养菌）很快（一般二小时内）将硝态氮还原为氮气。首先，甲醇作为电子供体、硝态氮作为电子受体进行氧化还原反应，即：

N⁵ → N⁰

1摩尔硝态N需要5/4摩尔的COD，故所需COD当量为：

32/14×5/4 = 2.86

就是说，只要有2.86倍的COD（易降解有机物），短期内脱氮反应就可以完成。从微生物代谢理论看，这部分是有机物的分解代谢；而稳定生态系统必须有反硝化菌的合成代谢，一般认为1g N的去除需要合成0.45 g细胞。由此，去除硝态氮所需COD的总当量为3.70 。

上述分析，2.86为分解代谢当量，是化学计量值，铁定的；而3.70包含了合成代谢，不同细菌存在差异。两个过程均可用化学反应方程式表达。反应式中，甲醇用量可用COD值表示，没有问题；若用BOD₅值代表甲醇用量，概念混乱，无法解释其反应过程。

 后记：上次推送后，有人问我是否做过泰晤士河水文分析，自媒体，自娱自乐呀！我只能承诺推送消息没有说违心话。

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