หลักการเเละวิธีการวิเคราะห์ค่า Biochemical Oxygen Demand(BOD)

BOD (Biochemical Oxygen Demand) นิยามของ BOD

การวิเคราะห์ค่า  Biochemical Oxygen Demand หรือ BOD คือการหาปริมาณสารอินทรีย์เเละสารอนินทรีย์ที่ปนเปื้อนในน้ำ โดยใช้การเปรียบเทียบจากปริมาณออกซิเจนที่จุลินทรีย์ต้องการในการย่อยสารเหล่านี้เป็นระยะเวลา 5 วัน ที่อุณหภูมิ 20 องศาเซลเซีลส

Objective วัตถุประสงค์

การวิเคราะห์ค่า BOD เป็นการประเมินเพื่อใช้ในการตรวจสอบเเละการออกเเบบระบบบำบัดน้ำเสียที่เน้นใช้จุลินทรีย์ในการบำบัด เนื่องจากค่า BOD ที่ได้จากเเหล่งน้ำ ควรมีค่าไม่เกิน 20 มิลลิกรัมต่อลิตร ตามมาตรฐานกรมควบคุมมลพิษเเละสิ่งเเวดล้อม สำหรับค่าน้ำทิ้งบ้านเรือนเเละโรงงานอุตสาหกรรม

Measuring principle หลักการวัด

เนื่องจากกา รวิเคราะห์ค่า BOD ใช้ระยะเวลานานถึง 5 วัน ก่อนการวิเคราะห์ค่า BOD จึงควรมีการหาค่า COD เบื้องต้น เพราะใช้ระยะเวลาที่สั้นกว่าเพียง 2-3 ชั่วโมง นิยมนำค่า COD มาประเมินค่า BOD โดยทั่วไปใช้ค่าประมาณ 80% หรือมากกว่าหากองค์ประกอบของน้ำเสียมีสารอินทรีย์ที่ย่อยได้ง่าย เพื่อให้สามารถเจือจางน้ำตัวอย่างได้ง่ายขึ้น เนื่องจากหากน้ำตัวอย่างมีค่า BOD มากกว่า 7 มิลลิกรัมต่อลิตร จะทำให้ได้ผลการวิเคราะห์ที่ผิด เนื่องจากข้อจำกัดของการวิเคราะห์ค่า BOD5 คือปริมาณออกซิเจนที่สามารถละลายน้ำได้เพียง 8-9 มิลลิกรัมต่อลิตรเท่านั้น เเละ ค่า DO เมื่อสิ้นสุดวันที่ 5 ควรมีค่ามากกว่า 2 มิลลิกรัมต่อลิตร เมื่อได้น้ำตัวอย่างมาเเล้ว จะเติมอากาศให้ออกซิเจนอิ่มตัว ส่วนหนึ่งนำน้ำมาวัดค่าออกซิเจนละลายน้ำ (DO initial) อีกส่วนก่อนเก็บลงสู่ขวดที่ปิดสนิท เเละน้ำไปเก็บที่อุณหภูมิ 20 องศา เป็นระยะเวลา 5 วัน หรืออาจจะเก็บมากกว่า 2 ขวด เช่น 8 ขวด เพื่อนำมาวิเคราะห์ค่า DO ทุกวันๆละ 2 ขวดเพื่อดูเเนวโน้นของกระบวนการย่อย เมื่อวิเคราะห์ค่า DO ในวันที่ 5  (DO5) จะได้ค่า BOD = DOinitial-DO5 (หากไม่มีการเจือจางตัวอย่าง) การวิเคราะห์ค่า DO ในน้ำตัวอย่างสามารถทำได้ 2 วิธีคือ วิธี Azide Modification method โดยใช้การไตเตรทหาค่า DO ซึ่งจำเป็นต้องเตรียมสารเคมีเเละอุปกรณ์ที่มากมาย อีกวิธีการหนึ่งคือ วิธีเมมเบรนอิเลคโทรด โดยใช้เครื่องวัด DO ที่ใช้ทั่วไป เช่นเครื่อง DO-5512SD, DO-5519, PDO-520 

ซึ่งสามารถอ่านค่าได้อย่างรวดเร็วเเละเเม่นยำ การเก็บรักษาขวดตัวอย่างก็เป็นปัจจัยหนึ่งที่ทำให้ได้ค่าที่เเม่นยำ โดยขวดตัวอย่างต้องอยู่ในตู้เก็บอุณหภูมิที่คงที่ ไม่มีปัจจัยภายนอกรบกวนการทำงานของจุลินทรีย์ในขวดเก็บตัวอย่าง จึงควรเลือกตู้ควบคุมอุณหภูมิที่เเยกจากการเก็บสารอื่นๆ เช่น LOVIBOND TC-140S ซึ่งมีพัดลมกระจายอากาศทำให้อุณหภูมิภายในคงที่เเละเท่ากันตลอดเวลา 

Respirometric BOD วิธีวัดอัตราการหายใจของจุลินทรีย์

ปัจจุบันมีการพัฒนาวิธีการวัด BOD มากขึ้นเช่นเครื่อง BD 600 อาศัยหลักการ Respirometric methods เนื่องจากออกซิเจนถูกใช้ในกระบวนการย่อยโดยจุลินทรีย์เเละทำให้เกิดก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ ซึ่งจะถูกกำจัด/เปลี่ยนรูปต่อเนื่องจากการใส่ potassium hydroxide solution ทำให้ความดันภายในขวดลดลงเเละวัดความดันที่เปลี่ยนไปเทียบกลับมาเป็นออกซิเจนที่จุลินทรีย์ใช้ไปนั่นเอง โดยสามารถวัดได้อย่างต่อเนื่องเเละไม่จำเป็นต้องนำตัวอย่างออกมาวัดค่า DO เหมือน 2 วิธีข้างต้น

เครื่องวัด BOD รุ่นBD 600 

เติมน้ำตัวอย่างลงในขวด โดยใช้สัดส่วนน้ำตัวอย่างต่อน้ำกลั่นตามที่เเนะนำดังภาพ โดยประมาณค่า BOD จากค่า COD ที่ 80% เเละเติมน้ำยายับยั้งกระบวนการ nitrification ตามตาราง

เมื่อพร้อมทำการทดสอบสามารถตั้งค่า ชื่อของตัวอย่าง ระดับความเข้มข้น BOD ให้อยู่ในช่วงที่ทำการทดสอบ ระยะเวลาที่ทดสอบ

การเเสดงค่าของเครื่อง BD 600 สามารถเเสดงผลค่า BOD ได้เเบบ real-time โดยสามารถกำหนดช่วงระยะเวลาที่ต้องการวัดได้ เเละเมื่อสิ้นสุดการทดสอบยังสามารถเเสดงเเนวโน้มของค่า BOD เป็นกราฟให้ได้เช่นกัน

นอกจากนี้เเล้วการทดสอบค่า BOD จำเป็นต้องควบคุมอุณหภูมิที่ 20 องศา เเละควบมีการกวนผสมของน้ำตัวอย่างอยู่ตลอดเวลา ตัวเครื่อง BD 600 จึงออกเเบบมาให้มีขนาดกระทัดรัด สามารถใช้ควบคู่กับเครื่องกวนเเบบเเม่เหล็กเหนี่ยวนำได้สะดวก เเละมีเเบตเตอรี่สำรองภายในสามารถใช้ภายในตู้ควบคุมอุณหภูมิได้หากไม่มีเเหล่งจ่ายไฟ

เเละเนื่องจากต้องอยู่ภายในตู้ควบคุมอุณหภูมิการเข้าถึงเครื่อง BD 600 เพื่อกดปุ่มฟังก์ชันที่ตัวเครื่องจึงอาจส่งผลต่ออุณหภูมิได้ จึงมี remote control เพื่อให้สะดวกต่อการใช้งาน