BOD（生化需氧量）和COD（化学需氧量）检测仪的原理、结构和算法。这两者是水质分析中最为关键的两个指标，用于衡量水体的有机污染程度。

　　核心概念区别

　　BOD (Biochemical Oxygen Demand)：生化需氧量。指微生物在好氧条件下分解水中有机物所消耗的溶解氧量。它模拟了水体中自然的生物氧化过程，反映了可被生物降解的有机物含量。测定需要5天（BOD₅）。

　　COD (Chemical Oxygen Demand)：化学需氧量。指在强酸性条件下，用强氧化剂氧化水中有机物所消耗的氧化剂量折算成的氧量。它是一个快速的化学氧化过程，反映了几乎全部有机物（包括难生物降解的）的含量。测定仅需2小时。

　　由于其核心原理的本质差异，它们的仪器设计也完全不同。下图清晰地展示了两种仪器的工作流与核心组成部分：

　　图表代码

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　　COD检测仪：化学氧化原理

　　样品与试剂混合

　　（加入重铬酸钾、硫酸、硫酸银等）

　　高温高压消解

　　（165°C， 2小时）

　　测量方式

　　滴定法：测量消耗的氧化剂量

　　比色法：测量Cr³+的吸光度

　　（主流方法）

　　算法计算：根据氧化剂消耗量

　　换算成耗氧量

　　BOD检测仪：生物氧化原理

　　样品制备

　　（稀释、接种、充氧）

　　培养与传感

　　（20°C恒温培养5天）

　　溶解氧（DO）测量

　　（初始DO与终点DO）

　　算法计算

　　BOD = DO_初始- DO_终点

　　一、 BOD检测仪原理

　　原理：利用微生物（好氧菌）在恒温（20°C）条件下分解水样中的有机物，持续5天。通过测量水样在培养前后溶解氧（DO）的浓度变化，计算出这5天内所消耗的氧量，即为BOD₅。

　　公式：BOD₅(mg/L)= DO₀- DO₅

　　DO₀：水样在培养前的溶解氧浓度。

　　DO₅：水样在20°C下培养5天后的溶解氧浓度。

　　结构

　　现代BOD检测仪（如呼吸计法）不再是简单地测量DO差值，而是通过连续监测呼吸作用来间接测量BOD。其核心是BOD呼吸仪。

　　培养瓶：一个带有CO₂吸收剂（如NaOH）的密封瓶，内含水样和接种的微生物。

　　压力/电量传感器：

　　压力传感原理：微生物消耗有机物会消耗O₂，产生CO₂。产生的CO₂被瓶中的吸收剂吸收，导致密封系统的压力下降。压力下降的量与消耗的氧气量成正比。

　　电量传感原理（库仑法）：更精确的方法。在密封系统中，微生物消耗氧气，同时系统内置的电解池会自动电解产生氧气来补充，维持系统压力恒定。测量电解产生这部分氧气所需的电量，根据法拉第定律，精确计算出消耗的氧量。

　　恒温系统：将整个培养单元维持在20°C± 1°C。

　　数据记录与处理单元：连续记录压力或电量信号，并计算BOD值。

　　算法

　　直接计算法（标准稀释法）：

　　BOD₅=(DO₀- DO₅)* Dilution_Factor（稀释倍数）

　　这是最经典的方法，但操作繁琐，需要手动测量DO。

　　呼吸计法算法：

　　压力-BOD关系：仪器内部建立了压力下降值与BOD值的标准曲线或换算系数。BOD = k *ΔP（k为校准系数，ΔP为压力变化）。

　　库仑法算法：根据法拉第定律，BOD∝ Q（消耗的电量）。仪器直接显示BOD值。

　　实时曲线与预测：高级仪器可以绘制实时的BOD变化曲线，并利用算法根据前几天的数据趋势预测5天的BOD值，从而缩短等待时间。

　　二、 COD检测仪原理

　　原理：在强酸性（硫酸）和高温条件下，加入过量的强氧化剂重铬酸钾（K₂Cr₂O₇），将水样中的有机物和部分无机还原性物质氧化。反应完成后，通过测量剩余的重铬酸钾量或反应产生的三价铬离子量，计算出消耗的氧化剂量，并折算成相当于消耗的氧量。

　　核心反应：有机物+ Cr₂O₇²⁻+ H⁺--(Ag₂SO₄催化，Δ)--> CO₂+ H₂O + Cr³⁺

　　硫酸银作为催化剂，硫酸汞用于屏蔽氯离子的干扰。

　　结构

　　现代COD检测仪主要采用比色法，自动化程度高。

　　消解系统：

　　消解管：特制的耐高温、耐高压玻璃试管，带有密封盖。

　　消解器/消解炉：一个精确控温的金属加热块，能将消解管快速加热并恒温在165°C，保持2小时（或采用快速消解法，温度更高，时间更短）。现代仪器通常具备安全防护，防止高温蒸汽烫伤。

　　光学检测系统：

　　比色计/分光光度计：消解完成后，溶液中的Cr³⁺离子呈现绿色，其颜色的深浅（在600 nm波长处的吸光度）与消耗掉的K₂Cr₂O₇量成正比，从而与COD值成正比。

　　另一种方法是测量剩余Cr⁶⁺在420 nm波长处的吸光度下降值。

　　自动加液系统（高端仪器）：自动向消解管中精确加入水样、重铬酸钾试剂、硫酸-硫酸银试剂等，避免人工操作的危险和误差。

　　算法

　　标准曲线法（最常用）：

　　仪器首先测量一系列已知COD浓度的标准溶液在特定波长下的吸光度值。

　　通过线性回归拟合出吸光度（A）与COD浓度（C）之间的标准曲线方程：C = k * A + b。

　　测量未知样品的吸光度，代入上述方程即可自动计算出COD值。

　　空白校正：

　　每个测量批次都必须运行一个空白样（用蒸馏水代替水样），扣除试剂本身可能带来的吸光度本底值。

　　COD_sample = k *(A_sample - A_blank)

　　干扰校正：

　　算法中可能包含对常见干扰物（如氯离子）的校正因子。用户需输入水样的氯离子浓度，仪器会自动应用内置的校正算法。

　　总结与对比特性BOD检测仪COD检测仪核心原理生物氧化（微生物分解）化学氧化（强氧化剂氧化）氧化效率仅氧化可生物降解的有机物氧化绝大多数有机物和还原性无机物测定时间长（5天）短（2小时左右）代表性反映水体的环境自净能力反映水体的总有机污染负荷仪器结构恒温培养系统、压力/电量传感器高温消解系统、分光光度计核心算法DO消耗计算、压力-电量转换标准曲线拟合（吸光度 vs. COD值）应用场景评估污水处理厂生物处理效果快速监测废水排放强度、污染负荷

　　关系与用途：

　　通常，BOD₅/COD的比值可以衡量废水的可生化性。比值> 0.3，认为该废水适宜采用生物法处理。

　　COD > BOD。COD测量的是总有机物，而BOD测量的是其中可生物降解的部分。

　　在实际水质监测和污水处理厂运行中，COD用于快速监控进水负荷和出水达标情况，而BOD则用于评估生物池的处理效率和工艺调控。