BOD فاضلاب از فاکتورهای بسیار مهم در تعیین روش و تجهیزات مورد نیاز برای تصفیه می باشد که به شیوه های مختلف اندازه گیری می شود. این فاکتور در واقع نشان دهنده میزان اکسیژن مورد نیاز برای تجزیه مواد آلی موجود در فاضلاب می باشد که توسط میکروارگانیسم های هوازی مصرف می شود.

BOD فاضلاب یا میزان اکسیژن خواهی بیولوژیکی

آب های مصرف شده در محیط های صنعتی و شهری به مرور با حجم بسیار بالایی از مواد آلاینده نظیر مواد آلی و غیر آلی محلول و غیر محلول آلوده میشوند. با توجه به نوع مواد آلاینده موجود در پساب ها روش ها و مراحل مختلفی در پکیج تصفیه فاضلاب صنعتی و بهداشتی در نظر گرفته میشود. یکی از مهم ترین روش ها تصفیه بیولوژیکی می باشد. این روش تصفیه بر پایه میکروارگانیسم های هوازی و بی هوازی پیاده سازی شده و شرایط را برای مصرف مواد آلی توسط باکتری های موجود در آب فراهم می کند. BOD یا biological oxygen demand به میزان اکسیژنی گفته میشود که باکتری های هوازی برای تجزیه مواد آلی موجود در فاضلاب نیاز دارند.

این کاملا طبیعی است که هر چه مقدار مواد آلی و آلاینده موجود در فاضلاب بیشتر باشد، به همان نسبت نیز BOD افزایش پیدا خواهد کرد. به همین دلیل BOD بالای فاضلاب نشان دهنده آلودگی زیاد آن می باشد. مقدار اکسیژن مورد نیاز بیولوژیکی را در برخی از مواقع با BOD5 نشان می دهند چون این فاکتور مقدار اکسیژن مورد نیاز برای مصرف در طول 5 روز می باشد.

نقش BOD در تصفیه فاضلاب

باکتری های هوازی این قابلیت را دارند تا مواد آلی را تجزیه و مصرف کنند. به همین دلیل در شرایطی که اکسیژن به اندازه کافی برای این منظور وجود داشته باشد، فرایند تجزیه بیولوژیکی ادامه پیدا می کند. در نتیجه مواد آلی از قبیل کربن، نیتروژن، گوگرد، هیدروژن و اکسیژن که موفق به تجزیه نمی شوند، ترکیبی به نام COHNS را به وجود خواهند آورد. در صورتیکه انرژی مورد نیاز برای این ترکیب فراهم شود، به سلول های جدیدی تبدیل شده و نام C5H7NO2 به آنها اختصاص داده شده است

دلایل اهمیت اندازه گیری BOD فاضلاب

در تعیین میزان کیفیت فاضلاب فاکتورهای مختلفی از قبیل TSS، BOD و COD  فضلاب نقش دارند و هر یک نشان دهنده ویژگی های متفاوتی می باشند. با اندازه گیری BOD فاضلاب در مرحله اول مشخص میشود که میزان کیفیت پساب مورد نظر چقدر است بر همین اساس می توان از نتایج به دست آمده استفاده های متعددی داشت که عبارتند از:

• انتخاب روش های مناسب برای تصفیه بیولوژیکی
• تعیین تجهیزات مورد نیاز در تصفیه خانه
• سنجش و اندازه گیری راندمان فرآیند تصفیه با اندازه گیری BOD قبل و بعد از آن

روش آزمایش و اندازه گیری BOD

با توجه به اهمیت بسیار زیاد BOD در پساب ها، قبل از انتخاب پكيج تصفيه فاضلاب بهداشتي یا صنعتی لازم است به شیوه های مختلف مقدار BOD اندازه گیری شود. روش های اندازه_ گیری BOD فاضلاب با توجه به شرایط محیطی، دسترسی به ابزارها و تجهیزات و دما و … متفاوت می باشد. از رایج ترین روش ها برای اندازه گیری BOD می توان به موارد زیر اشاره نمود:

اندازه گیری BOD فاضلاب با روش وینکلر

در صورت عدم دسترسی به دستگاه برای اندازه گیری مقدار BOD، می توان از برخی مواد شیمیایی برای این منظور استفاده نمود که به این شیوه اصطلاحا وینکلر (Winkler) گفته میشود. پس از نمونه برداری از فاضلاب و انتقال آن به محیط آزمایشگاه، مراحل زیر طی می گردند:

• یورد پتاسیم را با سولفات منگنز ترکیب نموده تا هیدرات منگنز حاصل شود.
• هیدرات منگنز در صورت تماس با اکسیژن موجود در آب به هیدروکسید منگنز تبدیل خواهد شد.
• به منظور فراهم ساختن ید لازم است کمی اسید سولفوریک به محلول به دست آمده در مرحله قبل اضافه شود. با انجام این کار هیدروکسید منگنز به سولفات تبدیل شده و در نهایت در تماس با یدور پتاسیم ید از این ترکیب آزاد خواهد شد.
• ید بدست آمده با تیوسولفات سدیم قابل اندازه گیری بوده و از این ظریق می توان BOD را بدست آورد.

** نکته مهم اینکه، هر چه محلول حاصل از مراحل فوق رنگ زرد تیره تری داشته باشند، به همان اندازه مقدار BOD بیشتر خواهد شد.

برای درک بهتر، مراحل آزمایش را در ادامه با مقدار مشخص از هر یک از ترکیبات شرح خواهیم داد:

• نمونه 300 میلی لیتر از فاضلاب مورد نظر را تهیه و در کمتر از 8 ساعت آن را در محیط آزمایشگاهی با درجه دمایی 20 درجه سانتی گراد قرار دهید.
• سپس 2 میلی لیتر از MNSO4 و 2 میلی لیتر از محلول آزاید را در به نمونه اضافه نموده و ظرف را 15 مرتبه وارونه کنید تا فلوک ها یا مواد رسوب شده به مرور مشاهده گردند. محلول آزاید قلیایی مورد استفاده در این مرحله با ترکیب 500 گرم NAOH و 135 گرم NAI در آب مقطر دو بار تخمیر بدست می آید و در نهایت این ترکیب با 10 گرم NaN3 و 40 میلی لیتر از آب مقطر دوبار تخمیر ترکیب خواهد شد و حاصل محلول آزاید ید قلیایی خواهد بود.
• 2 میلی لیتر اسید سولفوریک را به محلول مرحله اول اضافه نمایید.
• بورت را تیوسولفات پر کنید و 5 میلی لیتر از نمونه بدست آمده را در ارلن 250 میلی لیتر وارد کنید.
• در نهایت لازم است 2 تا 7 میلی لیتر محلول نشاسته را به آن اضافه کنید. تیتراسیون باید پس از 20 ثانیه بی رنگ شود.

در نهایت با کمک رابطه زیر مقدار دقیق BOD بدست خواهد آمد:

معنای هر یک از این فاکتورها در رابطه فوق به این صورت می باشد:

• D1: اکسیژن محلول بلافاصله پس از تهیه نمونه
• D2: اکسیژن محلول بعد از 5 روز از انکوباسیون در دمای 20 درجه
• B1: اکسیژن محلول اولیه تغذیه کنترل شده قبل از انکوباسیون
• B2: اکسیژن محلول نهایی تغذیه کنترل شده بعد از انکوباسیون
• F: نسبت حجم آب رقیق سازی شده به نمونه کل حجم آب
• P: نسبت حجم نمونه فاضلاب به حجم کل ترکیب شده

اندازه گیری BOD با استفاده از دستگاه BOD متر

راحت ترین روش برای سنجش مقدار BOD در نمونه های جمع آوری شده از پساب ها، استفاده از دستگاه های مخصوص این کار می باشد. البته نکته مهم رعایت استانداردهای نمونه برداری فاضلاب می باشد تا نتایج دقیق و معتبر بدست آید. بر اساس این استانداردها باید نمونه در ظروف بدون آلودگی و در دمای بین 10 تا 20 درجه سانتی گراد نگهداری شده و به منظور جلوگیری از انجام فرایندهای بیولوژیکی، 0.7 میلی لیتر اسید سولفوریک و یک میلی لیتر نیتروسدیم سه درصد به ظرف نمونه اضافه شود. علاوه براین، توجه داشته باشید که حداکثر 8 ساعت بعد از نمونه برداری لازم است ظرف در آزمایشگاه و دستگاه های مربوطه برای سنجش مقدار BOD قرار گیرند.

اندازه گیری BOD فاضلاب حاوی کلر

با توجه به اینکه ممکن است در پساب ها به دلایل مختلف مقدار زیادی کلر وجود داشته باشد، به همین دلیل لازم است قبل از اندازه گیری BOD فرآیند کلرزدایی انجام شود. برای این منظور می توان از مواد احیا کننده استفاده نمود و سپس بررسی نمود که آیا مقدار کلر کاهش پیدا نموده است یا خیر.

برای اندازه گیری مقدار کلر کافیست 100 میلی لیتر از نمونه فاضلابی که در ارلن قرار گرفته است را با کریستال های یدور پتاسیم KI حل کنید. سپس یک میلی لیتر اسیر سولفوریک به آن اضافه و در نهایت نیز 5 قطره از محلول نشاسته را به آن بیفزایید. توجه داشته باشید که پساب هایی که حاوی مقدار زیادی کلر هستند، در این شرایط آبی رنگ می شوند و لازم است مقدار کلر کاهش پیدا کند. پس از کلر زدایی لازم است با میکروارگانیزم ها بذرپاشی صورت گرفته با روش های بالا در نهایت مقدار BOD اندازه گیری شود.

مقدار استاندارد BOD فاضلاب

در پساب های مختلف نوع و مقدار مواد آلی متفاوت می باشد و بر همین اساس نیز مقدار اکسیژن مورد نیاز برای مصرف آنها توسط میکروارگانیسم ها با هم فرق خواهد داشت. بر اساس استانداردهای ارائه شده توسط سازمان حفاظت از محیط زیست، تمام پساب های صنعتی و بهداشتی قبل از ورود به طبیعت باید BOD را در سطح استاندارد کاهش دهند.

با توجه به میزان BOD پساب ها، روش های بیولوژیکی برای تصفیه متفاوت خواهد بود و در برخی از مواقع روش های ترکیبی نیز استفاده میشوند. به عنوان مثال، در فاضلاب بهداشتی و انسانی نسبت به فاضلاب های صنعتی BOD در سطح کمتری می باشد و با انجام فرآیندهای ساده بیولوژیکی می توان آنها را به طبیعت وارد کرد. این در حالیست که فاضلاب های کارخانه های تولید مواد الکلی و روغن سازی BOD بسیار بالایی داشته و باید فرآیندهای ترکیبی در بازه های زمانی طولانی برای کاهش آن انجام شود.