اکسیژن مورد نیاز بیولوژیکی (BOD)

اکسیژن خواهی بیولوژیکی (BOD - Biological Oxygen Demand) چیست؟

اکسیژن خواهی بیولوژیکی (Biological Oxygen Demand-BOD) یا براساس بعضی از منابع جدید اکسیژن خواهی بیوشیمیایی (Biochemical Oxygen Demand)، مقدار اکسیژن محلولی است که میکروارگانیسم‌های هوازی برای اکسیداسیون بیولوژیکی مواد آلی در نمونه فاضلاب مصرف می‌کنند. در این آزمون، برخلاف COD که اکسیداسیون کامل در کمتر از دو ساعت انجام می‌شود، فرآیند اکسیداسیون بسیار کند است و تکمیل آن چند هفته طول می‌کشد. به همین دلیل مدت استاندارد آزمون ۵ روز در دمای ۲۰ درجه سانتی‌گراد تعیین شده است (به همین خاطر معمولاً BOD یعنی BOD5,20). اگر در نمونه میکروارگانیسم کافی وجود نداشته باشد، باید در ابتدا «seed» (میکروارگانیسم + مواد مغذی معدنی + بافر برای ثابت نگه داشتن pH خنثی) به نمونه اضافه شود. طبق داستانی قدیمی، دلیل انتخاب ۵ روز این بوده که طولانی‌ترین رودخانه انگلستان (محل ابداع این آزمون) حدود ۵ روز طول می‌کشد تا به دریا برسد! . در این مقاله به روش اندازه‌گیری BOD ، تفاوت BOD و COD، حد مجاز BOD در پساب خروجی و نکات مربوط به خرید و فروش دستگاه اندازه‌گیری BOD و قیمت دستگاه اندازه گیری BOD می‌پردازیم.

روش اندازه‌گیری BOD

در روش استاندارد اندازه‌گیری BOD، نمونه (در صورت نیاز رقیق‌شده و دارای seed) در بطری‌های مخصوص BOD پر شده و در انکوباتور دقیقاً در دمای ۲۰ درجه سانتی‌گراد به مدت ۵ روز نگهداری می‌شود. میزان اکسیژن محلول در روز اول (DO اولیه) و روز پنجم (DO نهایی) با DO متر یا روش وینکلر اندازه‌گیری شده و اختلاف آن‌ها به عنوان BOD5 گزارش می‌گردد. برخی ترکیبات آلی کوچک بلافاصله متابولیزه می‌شوند، اما مواد معلق، کلوئیدی و ماکرومولکول‌ها ابتدا باید هیدرولیز شوند. ترکیباتی که در این ۵ روز اکسیژن قابل توجهی مصرف نکنند، غیرقابل تجزیه زیستی تلقی می‌شوند و در آزمون BOD شناسایی نمی‌شوند. به دلیل ناقص بودن اکسیداسیون در ۵ روز، برخلاف COD نمی‌توان مقدار تئوری BOD را از قبل محاسبه کرد؛ زیرا مشخص نیست چه مقدار از ماده آلی اکسید شده و چه مقدار به توده سلولی میکروب‌ها تبدیل می‌شود.

منحنی BOD نشان‌دهنده روند کاهش اکسیژن محلول در آب طی زمان است که به‌دلیل مصرف اکسیژن توسط میکروارگانیسم‌ها برای تجزیه مواد آلی رخ می‌دهد. در این منحنی، مقدار BOD5 به‌عنوان شاخص متداول سنجش آلودگی آلی فاضلاب شناخته می‌شود و بیانگر میزان اکسیژن مصرف‌شده در طول پنج روز اول انکوباسیون است. در ادامه، اگر فرآیند تجزیه ادامه یابد، مقدارBOD نهایی حاصل می‌شود که نمایانگر کل اکسیژن موردنیاز برای تجزیه کامل مواد آلی قابل‌تجزیه است و معمولاً پس از حدود 20 تا 30 روز قابل اندازه‌گیری خواهد بود. همچنین در بخش‌هایی از منحنی، مصرف اکسیژن ناشی از اکسیداسیون ترکیبات نیتروژن‌دار مانند آمونیاک نیز مشاهده می‌شود که به آن N-BOD گفته می‌شود و معمولاً پس از کاهش کربنی فعال می‌شود و سهم قابل‌توجهی در BOD کل دارد.

این پارامتر نشان می‌دهد باکتری‌ها و میکروارگانیسم‌ها هنگام تجزیه مواد آلی در حضور اکسیژن و در دمای مشخص، چه مقدار اکسیژن مصرف می‌کنند.

از طریق لینک زیر میتوانید روش استاندارد اندازه گیری BOD را (BIOLOGICAL OXYGEN DEMAND (BOD) - StandardMethod 5210B) دانلود کنید:

Standard Methods: 5210B: BOD: 5-Day Test

استاندارد محیط زیست ایران برای BOD پساب خروجی

طبق آخرین استاندارد سازمان حفاظت محیط زیست ایران، حداکثر مقدار مجاز BOD5 در پساب خروجی به شرح زیر است:

مواد آلوده کننده	تخلیه به آب های سطحی (mg/L)	تخلیه به چاه جذب (mg/L)	مصارف کشاورزی و آبیاری (mg/L)
BOD5 (تبصره ۳)	(لحظه‌ای ۵۰) ۳۰	(لحظه‌ای ۵۰) ۳۰	۱۰۰

تبصره ۳:صنایع موجود مجاز خواهند بود BOD5 و COD را حداقل 90 درصد کاهش دهند.

تفاوت COD و BOD چیست؟

BOD5 نشان‌دهنده مقدار اکسیژن محلول مصرف‌شده توسط باکتری‌های هوازی طی ۵ روز و در دمای ۲۰ درجه سانتی‌گراد است و به‌عنوان مهم‌ترین شاخص قدرت مواد آلی قابل تجزیه زیستی در فاضلاب شناخته می‌شود (در فاضلاب خانگی خام معمولاً بین ۱۰۰ تا ۳۰۰ میلی‌گرم بر لیتر است). در مقابل، COD یا اکسیژن خواهی شیمیایی از طریق واکنش شیمیایی و هضم اسیدی در کمتر از دو ساعت اندازه‌گیری می‌شود و همواره عددی بزرگ‌تر از BOD5 به‌دست می‌دهد. این دو پارامتر با یکدیگر ارتباط دارند؛ نسبت BOD5 به COD که به «شاخص زیست‌تخریب‌پذیری» معروف است، بیانگر میزان زیست‌تخریب‌پذیری فاضلاب می‌باشد. این نسبت در فاضلاب خانگی خام حدود ۰.۵، در پساب ثانویه تصفیه‌شده تا ۰.۱و در فاضلاب شهری خام معمولاً بین ۰.۴ تا ۰.۸ گزارش شده است. پس از به‌دست آوردن میانگین این نسبت برای یک فاضلاب مشخص، می‌توان تنها با انجام آزمون سریع ، مقدار BOD5 را با دقت قابل قبولی پیش‌بینی کرد.

دستگاه‌ها و روش اندازه‌گیری BOD

اندازه‌گیری BOD5 به روش استاندارد با استفاده از انکوباتور BOD (دمای دقیق ۲۰ درجه)، بطری‌های مخصوص BOD و دستگاه اکسیژن‌سنج (DO متر) انجام می‌شود. نمونه رقیق‌شده به مدت دقیق ۵ روز در انکوباتور نگهداری شده و میزان کاهش اکسیژن محلول محاسبه می‌گردد. برندهای معتبر دستگاه BOD متر و انکوباتور شامل هک (HACH)، هانا (Hanna)، WTW، Lovibond و Velp هستند. برای خرید دستگاه BOD متر، انکوباتور BOD، DO متر، بطری BOD و مشاوره در مورد رعایت حد مجاز BOD خروجی پساب با کارشناسان شرکت ابنیه پایدار سبز تماس بگیرید.