BOD فاضلاب چیست؟

BOD فاضلاب از فاکتورهای بسیار مهم در تعیین روش و تجهیزات مورد نیاز برای تصفیه می باشد که به شیوه های مختلف اندازه گیری میشود. 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 میشود. گروه صنعتی هفت؛ تولید کننده تجهیزات تصفیه فاضلاب در ادامه به معرفی کامل این فاکتور پرداخته و راه ها و روش های اندازه گیری BOD5 فاضلاب را شرح خواهد داد.

آنچه در این مطلب می خوانید:

• BOD فاضلاب یا میزان اکسیژن خواهی بیولوژیکی
• نقش BOD در تصفیه فاضلاب
• مقدار BOD فاضلاب در محیط های مختلف
• دلایل اهمیت اندازه گیری BOD فاضلاب
• روش آزمایش و اندازه گیری BOD
• آزمایش BOD با روش وینکلر
• اندازه گیری BOD با دستگاه
• اندازه گیری BOD فاضلاب حاوی کلر

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 نمیشوند، 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. رابطه واکنش های انجام شده در این فرایند به صورت زیر می باشند:

علاوه بر BOD، فاکتور دیگری به نام CBOD نیز وجود دارد که اصطلاحا به آن اکسیژن مورد نیاز بیولوژیکی کربنه گفته میشود و اکسیژن مصرف شده توسط کربن قابل اکسیداسیون می باشد.

مقدار BOD فاضلاب در محیط های مختلف

با اندازه گیری BOD فاضلاب مشخص میشود که آیا امکان تخلیه این پساب ها به طبیعت وجود دارد یا لازم است فرآیند تصفیه بر روی آنها انجام شود. به عنوان مثال، فاضلاب تولید شده از کارخانه های الکل سازی حاوی مقدار بسیار زیادی از مواد آلی بوده و به همین دلیل مقدار BOD آنها در بازه 15000 تا 25000 ppm می باشد. با توجه به مقدار بسیار زیاد BOD در این پساب ها ورود آن به طبیعت به شدت به آبهای سطحی آسیب وارد نموده و با مصرف اکسیژن موجود در آب، منجر به مرگ آبزیان خواهد شد. آب های مصرفی و بدون آلودگی باید مقدار اکسیژن مورد نیاز بیولوژیکی آنها در بازه یک تا 5 ppm باشد و بیشتر از این بازه نیاز به تصفیه خواهند داشت. بر اساس اندازه گیری های انجام شده مقدار اکسیژن بیولوژیکی مورد نیاز در فاضلاب های مختلف به صورت زیر می باشد:

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 مقدار اکسیژن مورد نیاز بیولوژیکی در پساب ها، به همین دلیل قبل از انتخاب پکیج تصفیه فاضلاب بهداشتی یا صنعتی لازم است به شیوه های مختلف مقدار BOD اندازه گیری شود. روش های اندازه گیری BOD فاضلاب با توجه به شرایط محیط، دسترسی به ابزارها و تجهیزات و دما و غیره متفاوت می باشد و از رایج ترین شیوه ها می توان به گزینه های زیر اشاره نمود:

آزمایش BOD با روش وینکلر

در صورت عدم دسترسی به دستگاه برای اندازه گیری مقدار این فاکتور، 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 پساب و انتقال آن به محیط آزمایشگاه، مراحل زیر لازم است طی 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 دستگاه

آسان 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 از 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 نگهدری 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 اکسیژن مورد نیاز بیولوژیکی 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 بیفزاید. توجه داشته باشید که پساب هایی که حاوی مقدار زیادی کلر هستند، در این شرایط آبی رنگ میشوند و لازم است مقدار کلر کاهش پیدا کند. پس از کلر زدایی لازم است با میکروارگانیسم ها بذرپاشی صورت گرفته با روش های بالا در نهایت مقدار BOD اندازه گیری شود.