BOD란 무엇인가?

[운영자]

1. BOD 개요

BOD는 용존 산소를 측정하는 방법이며, 미생물이 유기물등을 먹고 생활하면서 소비하는 산소의 양을 측정하는 방법입니다.  따라서 배양하기 전의 용존산소와 5일간 배양한 후의 용존산소의 양을 비교해보면, 그 차이가 생물화학적산소요구량(Biochemical oxygen demand)가 됩니다.

2. BOD 측정 방법

초기의 용존산소(DO)와 5일간 배양후 용존산소(BOD₅)는 모두 “수질오염 공정시험법 제 4장 제 4항을 용존산소“에 따라서 시험하면 됩니다.

시험 방법은 “수질오염 공정시험법 제 4장 제 5항을 BOD와 다름,“

물속에 녹아있는 산소(O₂)를 NaOH 염기성 분위기에서 망간(시약 : 황산 망간)과 반응시켜 산화망간으로 만들고, 다시 산성(시약 : 황산)으로 만들면 함께 넣어준 요오드(I^-)(시약 : 알칼리성 요오드화 칼륨 아지드화나트륨)를 유리된 요오드(I₃^-)로 유리시킵니다.

이때 유리된 요오드는 산소양과 당량에 있으므로 티오황산으로 유리된 요오드를 측정함으로써, 물속에 녹아있는 산소양을 계산합니다.    

3. 측정시 주의사항

1) 시약등을 첨가할 때 공기중의 산소가 시료에 녹아 들어가면, 용존산소 값이 달라지므로 반드시 피펫은 시료 용액속에 잠겨야 합니다.

2) 실험은 반드시 BOD 전용 병을 사용해야 합니다.

3) 5일간 배양하는 시료는 반드시 병의 상부(마개가 있는 홈 부분)에 시료 용액을 채워서 배양한다.

이유 : 배양과정에서 수분이 병과 마개의 연결부분(유리를 갈아놓은 부분)의 모세관 현상에 의해서 수분이 휘발되므로 시료의 손실이 있습니다.

4. 시료의 전처리  :  해설

가. 시료가 착색, 현탁된 경우

시료가 현탁되었거나 착색되었을 경우에는 종말점을 검출할 수가 없기 때문에 몇가지 방법으로 제거해야 합니다.

먼저 현탁되었을 경우. 현탁은 부유물질에 의해서 생기므로 칼륨 명반등을 넣어서 침전시켜 제거합니다.  물론 이경우에도 공기중의 산소가 들어가면 안되겠죠.

맑은 상층액을 BOD병에 옮겨야 하는데 이때에는 사이펀을 사용합니다.  사이펀은 고무호스 등을 사용하면 되는데, BOD 병을 아래에,  시료 용액을 위에 위치시키면, 자동으로 시료가 채워지게 됩니다.  이때에도 BOD 병에 시료를 옮기면서 공기가 들어가면 안됩니다.  사이펀의 끝 부분은 항상 잠겨있어야 합니다.

나, 황산구리-슬퍼민산법

이 방법은 활성 오니로 인하여 미생물의 플록이 생긴 시료에 적용합니다.  활성오니의 플록은 눈으로 관찰할 수 있습니다.

다. 산화성 물질을 함유한 경우

이 경우에는 산소가 산화성 물질과 반응하여 제거되므로 이는 미생물에의해서 제거된 것이 아니므로 BOD 값에 영향을 줄 수 있습니다.  따라서 적당한 방법으로 보정해 주어야합니다.

5. 계산

  a: 티오황산 나트륨 표준액의 적정 부피

  f:  티오황산 나트륨 표준액의 농도 역가(factor)

  V₁ : BOD 병의 부피

  V₂ : 적정에 사용한 부피

  R : 시료의 처리 과정에서 가해준 황산 망간 용액과 알칼리성요오드화칼륨아지드화나트륨 용액의 첨가한 부피

  V₁-R : 시료 손실에 대한 보정

  0.2 : 소모된 티오황산 1 당량에 대한 산소 요구량은 8이며, 농도가 0.025N 이므로 이들을 계산한값,

       8 * 0.025 = 0.2  

6. 용존산소 포화율

해수와 같이 BOD를 측정하지 않고 용존산소만을 측정할 때  용존산소 포화량으로 표시하는 경우가 있습니다. 

일정 온도, 일정 압력하에서 산소는 물에 녹을 수 있는 량이 정해 져 있는데 현재 시료에 녹아 있는 산소량과 이론상 녹을수 있는 양의 백분율을 표시 한것입니다.

물론 물에녹을 수 있는 산소량은 녹아 있는 염의 농도에 따라서 달라지므로 Cl^-의 농도에 의존하므로 이를 보정해 줘야 합니다.

“수질오염 공정시험법” 제 4장 제 5항의 BOD 해설

이 방법은 시료의 전처리 또는 4항을 직접 적용할 수 없는 시료의 경우에 적용하는 규정입니다.

1. 측정 원리

이 방법도 제 4항의 DO 측정방법과 동일한 방법으로 분석합니다.  단, 전처리 과정과 계산과정은 한단계 더 진행 해야 합니다.

2. 시료의 전처리

시료의 BOD 값이 너무 높을 경우 또는 시료에 혼합되어 있는 특정 성분들의 방해가 클 때 적용합니다.

1) 산성 또는 알칼리성 시료

일반적인 시료는 약산 또는 약알칼리 이므로 상관없지만, 특별한 시료의 경우에(공장 폐수등)는 강산이나 강염기의 시료일 수 있으며,  이 경우에는 미리 중화시켜야 합니다

2) 잔류염소가 함유된 시료

잔류염소가 함유된 시료는 산화성 성분이 함유된 시료와 유사하며,  잔류 염소에 의해서 결과의 오차를 유발하므로 미리 보정을 해야 합니다.  보정 방법은 시험 방법의 나와 있습니다.

3. 시험 방법

이 장에서는 시험 방법보다는 BOD가 높은값을 가질 경우에 적당한 비율로 희석한 다음에 측정하고 이를 보정하는 방법에 대하여 소개되어 있구요.  측정방법은 제 4항 DO의 방법을 따릅니다.

시료를 희석하기 위해서는 일반적인 물을 사용하는 것이 아니라 희석수의 규겨에 맞는 물을 사용해야 합니다.  이를 식종 희석수라고 합니다.

식종 희석수의 사용 가능 여부는 4절에 설명되어 있구요. 사용할 수 있다고 판단되며, 3절과 같이 희석하면 됩니다. 

단, 농도가 매우 높은 시료의 경우에는 5-25%정도 시료가 포함되도록 희석을 하며 희석비율을 알고 있어야 합니다.

희석방법은 다음과 같습니다.

1) BOD 전용법을 8개를 준비합니다.

2) 시료가 혼합되지 않는 희석수 만을 BOD병 2개에 채움니다.

3) 따로 시료 일정량과 희석수가 혼합된 식종 희석수를 다른 BOD 병 3개에 채움니다.

  이렇게 하면 총 5개의 시료가 만들어집니다.

4) 2에서 채운 BOD 병 중에서 하나는 20℃로 맞춘후 직접 분석을 하고 다른 하나는 5일간 20 ℃에서 배양한 다음에 측정을 합니다.

5) 3에서 만든 BOD 병들은 하나는 직접 분석을 하고 다른 두 개는 5일간 배양한 다음에 측정을 합니다.

이때 식종 희석수(시료 포함)의 BOD 값은 시료의 값가는 다르므로 희석된 양만큼 보상을 해야합니다.

보상 방법은 4절. 계산 과정에 나타낸 대로입니다.

4. BOD의 계산

1) 식종하지 않았을 경우에

     BOD = ( DO - BOD₅ ) * P

              P : 희석 시료 중에서 시료의 희석 배수

                  희석 시료량 / 시료량

                  희석하지 않았다며느 P = 1

2) 식종하였을 경우에

 
 

  D1 : 희석한 시료의 용존산소(DO)

  D2 : 희석한 시료의 5일 용존산소(BOD₅)

  B1 : 희석수(시료 없는 희석용 용액)의 용존산소(DO)

  B2 : 희석수(시료 없는 희석용 용액)의 5일 용존산소(BOD₅)

  f   : 시료의 BOD를 측정할 때 희석 시료 중의 식종액 함유율(X%)에 대한 식종액의 BOD를 측정할 때 희석한 식종액 중의 식종액 함유량(Y%)의 비율

         X% = 시료 300ml와 희석수(식종액) 700ml를 섞어서 전체를 1000ml로 희석할 경우에 희석된 시료중에 식종액은 700/1000 * 100 = 70%이죠.

         Y% = 시료가 아닌 식종액(희석에 사용한 용액)의 BOD 측정에서 사용한 용액에 식종액 함량 퍼센트 이므로 100%이겠죠.

         따라서 f= X/Y = 70/100 = 0.7

   P : 희석 시료 중에서 시료의 희석 배수

       시료 300ml와 희석수(식종액) 700ml를 섞어서 전체를 1000ml로 희석할 경우에 희석된 시료중에 시료는 300/1000이므로 희석배수(P)는 0.3이다.