نيازهای اکسيژنی در تصفیه فاضلاب

در واقع، BOD یک آزمایش است که به طور غیرمستقیم غلظت اکسیژن محلول (DO) را در اثر تجزیه مواد آلی توسط میکروارگانیسم‌ها در یک بطری دربسته اندازه‌گیری می‌کند. این بطری به مدت 5 روز در دمای 20 درجه سانتی‌گراد و در تاریکی در انکوباتور قرار می‌گیرد. در تصویر زیر، بطری‌های مخصوص اندازه‌گیری BOD که به DO متر مجهز هستند، نمایش داده شده است.

پژوهشگر مقدار DO نمونه را قبل و بعد از قرارگیری در انکوباتور اندازه‌گیری کرده و بر اساس اختلاف این مقادیر، BOD را محاسبه می‌کند. از آنجایی که DO اولیه (DOinitial) پس از رقیق‌سازی اندازه‌گیری می‌شود، کل اکسیژن مصرف شده در مرحله رقیق‌سازی نیز در محاسبه BOD لحاظ می‌شود.

اگر فاصله زمانی بین نمونه‌گیری و اندازه‌گیری BOD طولانی باشد، ممکن است مقداری از مواد آلی تجزیه شده و نتیجه آزمایش کمتر از حد واقعی به‌دست آید. همچنین، مقدار pH تمامی نمونه‌ها باید بین 6/0 تا 8/0 در دمای 20 درجه سانتی‌گراد باشد. برای تنظیم pH، می‌توان از اسید سولفوریک یا سود استفاده کرد، به شرطی که غلظت محلول بیشتر از 0/5 درصد رقیق نشود.

برای رقیق‌سازی نمونه‌های BOD، از آب مرجع استفاده می‌شود که می‌تواند شامل آب مقطر یا آب شهری باشد. با این حال، غلظت مس نباید از 0.05 ppm و غلظت کلر از 0.10 ppm بیشتر باشد. استفاده از آب بدون یون برای این منظور توصیه نمی‌شود، زیرا ممکن است حاوی مقداری مواد آلی و میکروارگانیسم‌ها باشد.

برای تهیه آب رقیق‌کننده، لازم است که به آب مرجع مواد مغذی افزوده شود. این مواد مغذی شامل محلول‌های بافر فسفات، منیزیم سولفات، کلسیم کلرید و آهن (III) کلرید هستند که به مقدار مشخصی به آب اضافه می‌شوند. پس از این مرحله، نمونه‌ها با آب مغذی تهیه شده، رقیق خواهند شد. برای به‌دست آوردن جمعیت میکروبی، می‌توان از لجن فعال و عمل بذرافشانی استفاده کرد. در این روش، در مرحله رقیق‌سازی، مقدار مناسبی از سوسپانسیون بذرافشانی میکروبی و بازدارنده اکسایش نیتروژن به نمونه افزوده می‌شود. در جدول زیر، قوانین سرانگشتی برای رقیق‌سازی نمونه‌های مختلف ارائه شده است.

آب مرجع مغذی را می‌توان تا زمانی نگه‌داری کرد که کیفیت آن با آب رقیق‌کننده مطابقت داشته باشد. هرچند بهتر است آب مرجع حاوی مواد مغذی، معدنی و بافر بیش از 24 ساعت نگهداری نشود. آب رقیق‌کننده از آب مغذی بدون بذر و بازدارنده اکسایش نیتروژن تهیه شده است. اگر آب رقیق‌کننده نشان‌دهنده غلظتی بیش از 0.2 ppm DO باشد، باید آب مرجع مغذی را دور بریزید. رقیق‌سازی می‌تواند با استفاده از ظروف حجم‌سنجی یا بطری‌های BOD انجام شود.

رقیق‌سازی به روش حجم‌سنجی:

نمونه‌ای که به خوبی مخلوط شده است را با استفاده از پیپت به داخل بالن ژوژه منتقل کنید. در صورتی که نسبت رقیق‌سازی بیشتر از 1:300 باشد، این فرآیند را در چند مرحله انجام دهید. دو سوم بالن را با نمونه و آب رقیق‌سازی پر کنید، سپس مقدار مناسبی از سوسپانسیون بذرافشانی میکروبی و بازدارنده اکسایش نیتروژن را به آن اضافه کنید و در نهایت با آب رقیق‌کننده (مغذی) به حجم مورد نظر برسانید. مخلوط را به خوبی هم بزنید و از ورود هوا به داخل بالن جلوگیری کنید. سپس محتویات بالن را به بطری مخصوص BOD منتقل کنید. اگر پس از رقیق‌سازی، بیش از 67% حجم بالن ژوژه را نمونه تشکیل دهد، باید به ازای هر لیتر بطری BOD، 1 میلی‌لیتر مواد مغذی شامل بافر و مواد معدنی به آن اضافه شود.

رقیق‌سازی مستقیم در بطری:

نمونه‌ای که به خوبی مخلوط شده است را با استفاده از پیپت به داخل بطری BOD منتقل کنید. در صورتی که نسبت رقیق‌سازی بیشتر از 1:300 باشد، رقیق‌سازی را در چند مرحله انجام دهید. دو سوم بطری را با نمونه و آب رقیق‌کننده پر کنید، سپس مقدار مناسبی از سوسپانسیون بذرافشانی میکروبی و بازدارنده اکسایش نیتروژن را به آن اضافه کنید و در نهایت با آب رقیق‌کننده (مغذی) حجم را به حد مطلوب برسانید. مخلوط را به خوبی هم بزنید و از ورود هوا به داخل بطری جلوگیری کنید. اگر پس از رقیق‌سازی، بیش از 67% حجم بطری را نمونه تشکیل دهد، باید به ازای هر لیتر بطری BOD، 1 میلی‌لیتر مواد مغذی شامل بافر و مواد معدنی به آن اضافه شود.

کنترل گلوکز – گلوتامیک اسید (GGA) به منظور ارزیابی دقت و صحت آزمایش BOD و کیفیت بذرافشانی و همچنین روش‌های اجرایی آن استفاده می‌شود. برای تهیه GGA، مقادیر مناسبی از محلول‌های استاندارد گلوکز و گلوتامیک اسید به سه بطری اضافه می‌شود تا غلظت هر یک به 3/0 mg/L برسد. میانگین نتایج BOD5 برای این سه بطری باید در محدوده ppm O2 (167/5 تا 228/5) قرار گیرد.

غلظت اولیه DO (DOinitial) هر یک از نمونه‌ها، شامل شاهد آب رقیق‌کننده و کنترل بذرافشانی، باید در کمتر از 30 دقیقه با استفاده از یکی از روش‌های یدومترثی، الکترود غشایی یا پراب نوری اندازه‌گیری شود. پس از گذشت 5 روز، غلظت نهایی DO (DOfinal) برای هر یک از نمونه‌ها، شاهد آب رقیق‌کننده و کنترل بذرافشانی و همچنین کنترل گلوکز – گلوتامیک اسید اندازه‌گیری گردد.