BOD5 چیست؟

BOD5 یا (biological oxygen demand)نرخ مصرف اکسیژن در داخل آب یا فاضلاب توسط میکروارگانیزم هنگام استفاده از مواد آلی موجود در محلول است.از روی اندازه گیری BOD5 میتوان درصد سلامت و پاکی نمونه آب یا فاضلاب را تشخیص داد. BOD5 مهم ترین ابزار سنجش مواد آلی قابل تجزیه زیست شناختی است که در مورد فاضلاب کاربرد متفاوت دارد. آلودگی فاضلاب ناشی از مواد خارجی است که به صورت معلق یا محلول در آن وجود دارد.

اما تنوع و تعداد این مواد به قدری زیاد است که عملا امکان اندازه گیری هریک از این مواد وجود ندارد. ازاینرو لازم است مقدار این مواد را به طریق دیگری مورد سنجش قرار دهیم. اندازه گیری BOD5 یکی از مناسب ترین راه ها اندازه گیری اکسیژن مورد نیاز برای اکسیداسیون توسط میکروارگانیزم ها است. BOD₅مقدار اکسیژن مصرفی در مدت 5روز است که طی آن تقریبا 60-70%از اکسیداسیون مواد آلی کربن دار انجام می پذیرد. از انجا که از نظر تئوریکی به دلیل اینکه سرعت اکسیداسیون واکنش بیوشیمیایی بر اساس بقایای مواد آلی محاسبه میگردد زمان اتمام آن بدرستی معلوم نیست. حدود 99-95%مواد کربنه در مدت 20 روز تجزیه می شود.

اما 20 روز زمان بسیار طولانی برای کسب نتایج می باشد. از طرفی از آنجا که درصد بالایی از  BODکل در 5روز اول دوره ی کشت تجزیه می شود در نتیجه آزمایش بر اساس BOD₅ انجام می شود. پس باید به خاطر داشت BOD₅ تنها بخشی از  BODکل را مشخص می کند و درصد دقیق اکسیژن مصرفی به خصوصیات بذر و مواد آلی بستگی دارد و می توان مقدار دقیق آن را فقط با آزمایش اندازه گیری BOD و تجربه بدست آورد.

اهمیت BOD5

اندازه تاسیسات تصفیه بیولوژیکی خصوصا میزان هوادهی فاضلاب در حوضچه های هوادهی را می توان با اندازه گیری BODمحاسبه نمود. اگر BOD5 نمونه کم باشد نمونه مورد نظر پاک است یا آنکه ارگانیزم های درون آن مرده اند و نیازی به اکسیژن ندارند. مثلا اگر BODآبی ppm1یا کمتر باشد نمونه تقریبا خالص است.آب باBOD تاppm5 نسبتا خالص فرض می شود و وقتی که BODبه بیشتر از ppm 5 برسد خلوص نمونه مورد نظر مورد تردید قرار می گیرد تا جایی که اگر به ppm 20 یا بیشتر برسد سلامت عمومی مورد خطر واقع می گردد.

زیاد بودن BOD آب در ورودی رودخانه ناشی از ورود فاضلاب است و تمام آبزیان را می کشد زیرا BOD بالا نشان از وجود مواد آلی بالاست و باعث میشود اکسیژن مورد نیاز آبزیان توسط میکروارگانیزمهای تجزیه کننده مواد آلی دزدیده شود.

 روش اندازه گیری BOD 5

بدون شک تعیین اندازه گیری BOD گسترده ترین و کاربردیترین پارامتر سنجش آلودگی مواد آلی هم برای فاضلاب و هم برای آبهای سطحی است. برای اندازه گیریBOD , آزمایشی را روی یک نمونه ی فاضلاب یا آب را در مدت 5روز در محیط کشت مناسب در آزمایشگاه تحت شرایط کاملا مشابه شرایط طبیعی انجام میگیرد.اساسا آزمایش BOD یک روش زیست آزمونی است که شامل اندازه گیری BODاکسیژن مصرفی توسط میکروارگانیزم ها هنگام استفاده از مواد آلی است این آزمایش برای باکتری های هوازی است بنابراین برای فاضلاب های قوی باید نمونه را تا حد امکان رقیق سازی کرد زیرا بسیار مهم است که شرایط زیست محیطی طبیعی برای فعالیت ارگانیزمها و عوامل موثر بر سرعت اکسیداسیون بیولوژیکی مواد آلی وجود داشته باشد.این شرایط عبارتند از:

• عدم وجود مواد سمی
• وجود مواد غذایی کمکی رشد باکتری ها مثل ازت,فسفرو…
• PH
• شرایط اسمزی مطلوب
• دما
• حضور تعداد کافی از ارگانیزم های با منشا خاکی

آزمایشBOD در تدوین آیین نامه ها و مطالعات طراحی برای ارزیابی ظرفیت پالایش بسترهای آبی دریافت کننده ی فاضلاب بیشترین اهمیت را دارد.

روش اندازه گیری BOD:

آزمایش  BOD بر اساس تعیین مقدار اکسیژن محلول انجام میشود بنابراین مقدار اکسیژن موجود در نمونه بسیار مورد اهمیت قرار میگیرد از این رو براساس اینکه نمونه مورد رقیق سازی قرار بگیرد یا نه به دو صورت میتوان آزمایش را انجام داد:

• روش مستقیم اندازه گیری BOD:

در نمونه هایی که BOD₅آنها از mg/lit7تجاوز نمیکند رقیق سازی لازم نیست و تنها هوادهی میشوند تا اکسیژن موجود در آن به حد اشباع برسد.آب بسیاری از رودخانه ها در این دسته قرار میگیرد.در این روش‚نمونه را در بطریهای شیشه ایی BODبه حجم ml300 و در دمای ˚C20 هوادهی میکنند و بلافاصله اکسیژن محلول یکی را اندازه گیری میکنند و بقیه را به مدت 5روز در انکوباتور قرار میدهند.مقدار BOD₅از روابط زیر محاسبه میگردد:

(BOD (mg/lit)  =  (D₁-D₂) / (P

این روش شامل هیچگونه تغییر و اصلاح در نمونه نمیباشد و در نتیجه شرایط کاملا مشابه شرایط زیست محیطی است.

• روش رقیق سازی اندازه گیری BOD:

در این روش بطری را از آب رقیق کننده ای که از لحاظ اکسیژن‚اشباع شده است و حاوی مواد مغذی مورد نیاز رشد بیولوژیکی است پر میکنند.بطور معمول چند رقّت را برای پوشش تمام مقادیر ممکن در نظر میگیرند.قبل از بستن بطری مقدار اکسیژن آن را اندازه گیری BOD میکنند بعد از گذشت 5 روز غلظت اکسیژن محلول را دوباره میسنجند.

در خلال آزمایش باید دما را ثابت نگه داشت دمای C˚20 دماییست که دسترسی به آن آسان است.به دلیل وابستگی سرعت واکنش های بیوشیمیایی به دما نتایج مختلفی در دماهای مختلف بدست می آید.در استفاده از رقیق کننده مقدار BOD₅به روش زیر قابل محاسبه است:

BOD (mg/lit)  =  [(D₁-D₂)-(B₁-B₂)] f / P

D₁ ← اکسیژن محلول اولیه (mg/lit)

D₂ ← اکسیژن محلول نهایی (mg/lit)

B₁ ← اکسیژن محلول اولیه تغذیه کنترل شده (mg/lit)

B₂ ← اکسیژن محلول نهایی تغذیه کنترل شده (mg/lit)

f ← نسبت حجم آب رقیق شده به نمونه کل حجم آب

P ← نسبت حجم نمونه به حجم کل ترکیب شده

همواره فاضلابهای مختلف مورد آزمایش اندازه گیری BODقرار میگیرند. فاضلابهای صنعتی BOD بالا و احتمالا فاقد میکروارگانیزمها هستند و جهت حفظ شرایط لازم ناشی از محدودیت انحلال اکسیژن تا حد زیادی رقیق سازی میشوند.فاضلابهای خانگی BOD نسبتا پایینتری دارند و غنی از مواد غذایی مثل ازت و فسفر و…میباشند.به دلیل همین تنوع رقیق سازی باید جبران همه ی محدودیتها را بکند و از آنجا که این محدودیتها شناخته شده نیستند برای آماده سازی باید تمام احتمالات را در نظر گرفت.