BOD فاضلاب یا میزان اکسیژن خواهی بیولوژیکی فاضلاب یکی از پارامترهای کیفیت فاضلاب است که با اندازه گیری آن می توان به مواد آلاینده موجود در پساب ها پی برد. با افزایش مواد آلی و غیر آلی موجود در فاضلاب، میکروارگانیسم ها به اکسیژن بیشتری برای تجزیه آنها نیاز دارند که این مقدار اکسیژن همان BOD آب است. در ادامه نحوه اندازه گیری، مقدار استاندارد، معنای BOD5 و CBOD و دلیل اهمیت آن را بررسی خواهیم کرد.
BOD فاضلاب چیست؟
در فاضلاب های صنعتی و بهداشتی مقدار زیادی مواد آلی وجود دارد که بدون نیاز به مواد شیمیایی و تنها به کمک باکتری ها قابل تجزیه هستند. باکتری ها برای تجزیه این مواد به اکسیژن نیاز دارند که از DO یا اکسیژن محلول در آب استفاده می کنند. هر اندازه مواد آلی و آلاینده در فاضلاب بیشتر باشد، به همان نسبت اکسیژن بیشتری باید برای میکروارگانیسم ها تامین گردد. به مقدار کل اکسیژن مورد نیاز برای تجزیه مواد آلی موجود در فاضلاب BOD (Biochemical Oxygen Demand) گفته میشود.
شاخص BOD برای تصفیه بیولوژیکی فاضلاب کاربرد دارد و در صورت بالا بودن بیش از اندازه آن، هوادهی باید انجام شود. در غیر این صورت نه تنها تصفیه انجام نمیشود، بلکه به آبزیان نیز آسیب های جدی وارد می شود.
مواد آلی موجود در فاضلاب در کنار هم ترکیبی به نام COHNS را بوجود می آورند. این ترکیب به معنای کربن، اکسیژن، هیدروژن، نیتروژن و گوگرد است. بعد از تجزیه این ترکیب توسط باکتری ها و اکسیژن موجود در فاضلاب، اکسیداسیون، سنتز و تنفس خودخوری رخ می دهد. در این صورت مواد آلی فاضلاب به ترکیبات غیر مضر از قبیل آب و دی اکسید کربن تبدیل می شود. در تصویر زیر نحوه تجزیه مواد موجود آلی فاضلاب با BOD در تصفیه فاضلاب را می توانید مشاهده کنید:
BOD5 چیست؟
یکی دیگر از شاخص های کیفی مهم برای فاضلاب، BOD5 است. این شاخص تفاوتی با BOD ندارد و تنها تفاوت در مدت زمان تصفیه است. BOD5 به مقدار کل اکسیژن مورد نیاز برای تصفیه بیولوژیکی در 5 روز گفته میشود. به عبارت دیگر، با این پارامتر مشخص می شود که برای تصفیه مواد آلی موجود در فاضلاب در طی پنج روز چه میزان اکسیژن لازم است.
CBOD فاضلاب چیست؟
CBOD (Carbonaceous Biochemical Oxygen Demand) مقدار اکسیژن مورد نیاز برای اکسیداسیون کربن موجود در فاضلاب است. تفاوت این فاکتور با BOD در این است که CBOD فقط مقدار اکسیژنی که کربن فاضلاب برای تجزیه و اکسیداسیون نیاز دارد را نمایش می دهد.
مقدار BOD فاضلاب
مقدار مواد آلی موجود در فاضلاب در صنایع مختلف با هم تفاوت دارد. به عنوان مثال، بیشترین مقدار BOD در فاضلاب کارخانه های الکل سازی است که در بازه 15000 تا 25000 ppm قرار می گیرد. در سایر صنایع نیز این مقدار متفاوت است. در حالت کلی و باتوجه به اهمیت بسیار بالای میزان اکسیژن خواهی بیولوژیکی فاضلاب، برای ورود پساب ها به آب های سطحی حداکثر مقدار مجاز آن 30 ppm است. برای ورود فاضلاب به چاه های جذبی نیز مقدار bod نباید از 30 ppm بیشتر باشد. پساب هایی که در مزارع کشاورزی و باغبانی استفاده میشود حداکثر میزان اکسیژن خواهی بیولوژیکی 100 ppm دارند.
دلیل اندازه گیری BOD فاضلاب چیست؟
میزان اکسیژن خواهی بیولوژیکی یا BOD آب ملاک بسیار مهمی برای تصمیم گیری درباره روند تصفیه است. روش های بیولوژیکی برای تصفیه فاضلاب تنوع بسیار بالایی دارند و براساس میزان bod فرآیند مناسب انتخاب میشود. علاوه براین، با توجه به این شاخص نوع قطعات و اجزای داخلی و سیستم های هوادهی انتخاب میشود. هر اندازه این شاخص مقدار بیشتری داشته باشد، به سیستم های هوادهی پیشرفته تری نیاز است.
از دیگر دلایل اندازه گیری اکسیژن خواهی بیولوژیکی، اطلاع از میزان اثرگذاری و کیفیت روند تصفیه است. به عنوان مثال، در پکیج تصفیه فاضلاب صنعتی مقدار این شاخص در فاضلاب قبل و بعد از تصفیه اندازه گیری می شود. اگر مقدار آن تغییر زیادی داشته باشد نشان دهنده راندمان بالای دستگاه خواهد بود. در غیر این صورت باید تغییراتی در روند تصفیه انجام شود تا اکسیژن خواهی بهبود پیدا کند.
روش اندازه گیری BOD
اندازه گیری bod به شیوه های مختلفی انجام میشود که برخی آزمایشگاهی بوده و یکی از آنها با دستگاه است. روند اندازه گیری این پارامتر به صورت زیر است:
اندازه گیری BOD با دستگاه
آسان ترین روش برای اندازه گیری این شاخص استفاده از دستگاه است. برای استفاده از دستگاه چند نکته مهم وجود دارد که عبارتند از:
- ظرف حاوی نمونه فاضلاب در دمای 10 تا 20 درجه سانتی گراد باید نگهداری شود.
- بعد از نمونه گیری فاضلاب، حداکثر 8 ساعت زمان برای اندازه گیری BOD فرصت است.
- در صورت طولانی بودن زمان اندازه گیری، تصفیه بیولوژیکی ممکن است اجرا شود و BOD کاهش پیدا کند. به همین دلیل در نمونه فاضلاب باید یک میلی لیتر نیتروسدیم سه درصد و 0.7 میلی لیتر اسید سولفوریک اضافه شود.
نسبت به سایر روش های آزمایشگاهی، استفاده از دستگاه نتایج معتبرتری دارد.
اندازه گیری BOD با روش وینکلر
وینکلر یکی از روش های آزمایشگاهی برای اندازه گیری اکسیژن خواهی بیولوژیکی فاضلاب است. این روش به صورت زیر است:
- 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
کلرزدایی قبل از اندازه گیری BOD آب
یکی از نکات بسیار مهم قبل از اندازه گیری اکسیژن خواهی بیولوژیکی، کلرزدایی است. به عبارت دیگر، اگر فاضلاب کلر زیادی داشته باشد، مقدار اندازه گیری شده دقیق نیست. برای اطمینان از اینکه مقدار کلر فاضلاب زیاد است یا خیر، به صورت زیر می توانید اقدام کنید:
به 100 میلی لیتر نمونه فاضلاب باید یدور پتاسیم و یک میلی لیتر اسید سولفوریک اضافه کنید. حدود 5 دقیقه بعد محلول نشاسته به نمونه فاضلاب اضافه میشود. اگر آب تغییر رنگ داد، به معنای بالا بودن کلر است و باید مجدد کلرزدایی انجام شود.
روش کاهش BOD فاضلاب
به دلیل اهمیت بسیار زیاد BOD روش های متعددی برای کاهش آن ارائه شده است. یکی از بهترین روش ها، استفاده از سیستم های هوادهی است. با هوادهی سطحی و شناور به کمک دیفیوزر، بلوئرها و سایر سیستم های هوادهی مقدار زیادی اکسیژن وارد فاضلاب میشود. در نتیجه اکسیژن مورد نیاز باکتری ها برای تجزیه مواد آلی تامین شده و BOD کاهش پیدا می کند.
جمع بندی
میزان اکسیژن خواهی بیولوژیکی یا میزان اکسیژن مورد نیاز برای تجزیه مواد آلی توسط میکروارگانیسم ها اصطلاحا BOD نامیده میشود. این شاخص در فاضلاب های مختلف متفاوت بوده اما تمام آنها قبل از ورود به آب های سطحی و چاه جذبی باید BOD کمتر از 30 ppm داشته باشند. برای اندازه گیری این شاخص می توان از دستگاه و روش آزمایشگاهی وینکلر استفاده کرد و با استفاده از سیستم های هوادهی مقدار آن کاهش پیدا می کند.
