آزمایش BOD (Biochemical Oxygen Demand) یا تقاضای اکسیژن بیوشیمیایی، معیاری برای سنجش میزان مواد آلی قابل تجزیه توسط میکروارگانیسم‌ها در آب است. این آزمایش به طور گسترده برای ارزیابی کیفیت آب، به خصوص در فاضلاب، مورد استفاده قرار می‌گیرد.
نحوه عملکرد آزمایش:
در آزمایش BOD، نمونه‌ای از آب به مدت 5 روز در دمای 20 درجه سانتیگراد در معرض اکسیژن قرار می‌گیرد. در این مدت، میکروارگانیسم‌ها مواد آلی موجود در نمونه را تجزیه می‌کنند و از اکسیژن موجود در آب به عنوان منبع انرژی استفاده می‌کنند.
میزان اکسیژن مصرف شده توسط میکروارگانیسم‌ها در طول این 5 روز، به عنوان BOD نمونه اندازه‌گیری می‌شود. این مقدار بر حسب میلی‌گرم اکسیژن در لیتر (mg/L) بیان می‌شود.
روش‌های انجام آزمایش BOD:
دو روش متداول برای انجام آزمایش BOD وجود دارد:
روش وینکلر:
این روش استانداردترین روش برای اندازه‌گیری BOD است. در این روش، از معرف‌های شیمیایی برای اندازه‌گیری میزان اکسیژن محلول در نمونه قبل و بعد از دوره پنج روزه استفاده می‌شود.
مراحل:
- جمع آوری نمونه: نمونه ای از آب یا فاضلاب که باید برای BOD آزمایش شود، جمع آوری کنید. نمونه باید بلافاصله پس از جمع آوری آزمایش شود تا از تداخل با فرآیند تجزیه بیولوژیکی جلوگیری شود.
- آماده سازی نمونه: نمونه را به دقت در دو بطری BOD شیشه ای 500 میلی لیتری بریزید.
- اضافه کردن معرف ها: به هر بطری BOD، 2 میلی لیتر محلول سولفات منگنز و 8 میلی لیتر محلول قلیایی ید اضافه کنید. درب بطری ها را محکم ببندید و به آرامی مخلوط کنید تا محلول ها حل شوند.
- انکوباسیون: بطری ها را به مدت 5 روز در دمای 20 درجه سانتیگراد در تاریکی انکوب کنید.
- تیتراسیون: بعد از 5 روز، از یک بورت برای اضافه کردن تیوسولفات سدیم 0.25 N به هر بطری BOD تا زمانی که محلول بی رنگ شود استفاده کنید. حجم تیوسولفات سدیم استفاده شده را ثبت کنید.
- محاسبات: از فرمول زیر برای محاسبه BOD استفاده کنید:
BOD (mg/L) = ((D1 – D2) * F * P) / B
اختصارات فرمول بالا :
- D1 = میلی لیتر تیوسولفات سدیم مورد استفاده برای نمونه
- D2 = میلی لیتر تیوسولفات سدیم مورد استفاده برای بلانک
- F = نسبت رقیق سازی (1 برای فاضلاب های رقیق نشده)
- P = نسبت حجم نمونه به حجم مخلوط نهایی (معمولاً 0.5)
- B = میلی لیتر نمونه
نکات:
- تمام مواد و تجهیزات باید تمیز و عاری از چربی باشند.
- از دستکش و عینک ایمنی هنگام کار با مواد شیمیایی استفاده کنید.
- با احتیاط از تیوسولفات سدیم استفاده کنید، زیرا می تواند باعث تحریک پوست و چشم شود.
روش مانیفولد:
این روش سریعتر و ساده‌تر از روش وینکلر است، اما دقت کمتری دارد. در این روش، از حسگر برای اندازه‌گیری میزان اکسیژن محلول در نمونه استفاده می‌شود.
مراحل:
- جمع آوری نمونه: نمونه ای از آب یا فاضلاب که باید برای BOD آزمایش شود، جمع آوری کنید. نمونه باید بلافاصله پس از جمع آوری آزمایش شود تا از تداخل با فرآیند تجزیه بیولوژیکی جلوگیری شود.
- آماده سازی نمونه: نمونه را به دقت در یک بطری BOD شیشه ای 500 میلی لیتری بریزید.
- اتصال به مانیفولد: بطری BOD را به مانیفولد BOD متصل کنید. مانیفولد BOD سیستمی از لوله ها و حسگرها است که برای اندازه گیری میزان اکسیژن محلول در نمونه استفاده می شود.
- شروع آزمایش: مانیفولد BOD را روشن کنید و اجازه دهید آزمایش به مدت 5 روز ادامه یابد.
- خواندن نتایج: بعد از 5 روز، مانیفولد BOD به طور خودکار میزان BOD نمونه را محاسبه و نمایش می دهد.
دستگاه مولتی پارامتر هک HACH HQ40D
نکات:
- مانیفولد BOD باید قبل از استفاده کالیبره شود.
- از دستکش و عینک ایمنی هنگام کار با مواد شیمیایی استفاده کنید.
- مانیفولد BOD را در محیط خشک و خنک نگهداری کنید.
- این فقط یک خلاصه از روش مانیفولد است. برای دستورالعمل های
مزایای روش مانیفولد:
- سریعتر از روش وینکلر است.
- ساده تر از روش وینکلر است.
- نیاز به مواد شیمیایی کمتری دارد.
معایب روش مانیفولد:
- دقت کمتری نسبت به روش وینکلر دارد.
- گرانتر از روش وینکلر است.
کاربردهای دیگر روش مانیفولد:
- می توان از روش مانیفولد برای اندازه گیری BOD فاضلاب صنعتی و آب های طبیعی استفاده کرد.
- می توان از روش مانیفولد برای مطالعه سرعت تجزیه مواد آلی در محیط های طبیعی مانند رودخانه ها و دریاچه ها استفاده کرد.
ملاحظات:
- دمای نمونه باید در طول آزمایش 20 درجه سانتیگراد ثابت نگه داشته شود.
- نمونه باید در تاریکی نگهداری شود تا از رشد جلبک جلوگیری شود.
- نمونه باید به آرامی مخلوط شود تا از تداخل با فرآیند تجزیه بیولوژیکی جلوگیری شود.
کاربردهای آزمایش BOD:
- ارزیابی کیفیت فاضلاب: BOD یکی از مهم‌ترین شاخص‌های کیفیت فاضلاب است. فاضلاب با BOD بالا نشان‌دهنده وجود مواد آلی فراوان است که می‌تواند به محیط زیست آسیب برساند.
- طراحی و بهره‌برداری از سیستم‌های تصفیه فاضلاب: نتایج آزمایش BOD برای طراحی و بهره‌برداری سیستم‌های تصفیه فاضلاب مورد استفاده قرار می‌گیرد.
- کنترل آلودگی آب: از آزمایش BOD برای کنترل آلودگی آب در منابع طبیعی مانند رودخانه‌ها و دریاچه‌ها استفاده می‌شود.
کاربردهای دیگر BOD:
علاوه بر موارد ذکر شده در بالا، از BOD می‌توان برای موارد زیر نیز استفاده کرد:
- ارزیابی سمیت فاضلاب: اگر BOD فاضلاب به طور ناگهانی کاهش یابد، ممکن است نشان دهنده وجود مواد سمی باشد که میکروارگانیسم‌ها را کشته است.
- مطالعات مربوط به چرخه نیتروژن: BOD می‌تواند برای مطالعه سرعت تجزیه مواد آلی در محیط‌های طبیعی مانند رودخانه‌ها و دریاچه‌ها استفاده شود.
عوامل موثر بر BOD:
- میزان مواد آلی: هرچه میزان مواد آلی موجود در آب بیشتر باشد، BOD نیز بیشتر خواهد بود.
- نوع مواد آلی: مواد آلی مختلف سرعت تجزیه متفاوتی دارند. به طور کلی، مواد آلی ساده به سرعت توسط میکروارگانیسم‌ها تجزیه می‌شوند و BOD بالاتری دارند.
- دمای آب: سرعت تجزیه مواد آلی با افزایش دما افزایش می‌یابد. بنابراین، BOD آب گرم معمولاً بیشتر از BOD آب سرد است.
- pH آب: pH مناسب برای فعالیت میکروارگانیسم‌ها بین 6.5 تا 8.5 است. خارج شدن pH از این محدوده می‌تواند بر BOD تاثیر بگذارد.
تفاوت BOD با COD:
تقاضای اکسیژن شیمیایی (COD) شاخص دیگری برای سنجش میزان مواد آلی موجود در آب است. تفاوت اصلی بین BOD و COD در این است که BOD تنها مواد آلی قابل تجزیه بیولوژیکی را اندازه‌گیری می‌کند، در حالی که COD تمام مواد آلی موجود در آب، اعم از قابل تجزیه بیولوژیکی و غیرقابل تجزیه بیولوژیکی را شامل می‌شود.
BOD معمول برای منابع آبی مختلف:
- آب آشامیدنی: کمتر از 2 mg/L
- آب رودخانه: کمتر از 5 mg/L
- فاضلاب خانگی: 100 تا 300 mg/L
- فاضلاب صنعتی: بسته به نوع صنعت، می‌تواند بسیار متفاوت باشد.
کاهش BOD فاضلاب:
روش‌های مختلفی برای کاهش BOD فاضلاب وجود دارد، از جمله:
- تصفیه اولیه: این مرحله شامل جدا کردن مواد جامد بزرگ از فاضلاب است.
- تصفیه ثانویه: در این مرحله، فاضلاب با استفاده از میکروارگانیسم‌ها تصفیه می‌شود.
