환경공학실험 | Biochemical Oxygen Demand (BOD)

 

 

 

BOD 분석은 가정하수와 산업폐수를 호기성 상태에 있는 자연수로에 배출할 때 이들 하수와 폐수의 오염세기를, 이때 요구되는 산소로 환산하여 측정하는 방법으로 널리 이용되고 있다. 이 측정은 하천 오염방지 업무에서 가장 중요한 일중의 하나이다. 이 측정은 유입수역 물의 자정능력을 평가하려는 연구와 규제업무에서 대단히 중요하다.

 

BOD 분석은 가능한 한 자연적인 상태와 유사한 조건에서, 생물(주로 박테리아)이 폐수 중에 있는 유기물질을 이용하면서 소모하는 산소를 측정하는 생물학적 정량법(bioassay procedure)이다. 측정이 정량적으로 이루어지도록 하기 위해서는, 시료중의 용존산소가 농도가 감소됨에 따라 재폭기가 되지 않도록 공기로부터 시료를 보호하고, 생물들이 아무런 장애 없이 작용할 수 있는 환경조건을 만들어 주어야 하는 것이 특히 중요하다.

 

BOD 분석에 수반되는 산화반응은 생물학적 활성에 의한 것이며, 반응이 진행되는 속도는 유효 개체수(population number)와 온도에 크게 지배된다. 경험을 통하여 총 BOD의 거의 대부분이 5일 이내에 나타나는 것을 알게 되었고, 이에 따라 5일의 배양기간을 기준으로 하는 분석방법이 개발되어 이용되고 있다. 그러므로 5일 BOD 값은 총 BOD의 일부만을 나타내는 사실에 유의하여야 한다. 그 정확한 비율은 식종(seed)의 특성과 유기물의 성질에 따라 달라지며, 실험에 의해서만 측정될 수 있다. BOD 분석은 Standard Methods와 수질오염시험법이 동일하다.

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실험 방법

1. DO 실험 방법

1) 시료 250 ～ 300 ㎖를 취해 BOD 병에 넣는다.

 

2) MnSO₄ 1㎖와 Alkali-iodide-azide 시약 1㎖를 넣는다.

 

3) 공기가 들어가지 않도록 주의하면서 흔들어 섞는다.

 

4) Particle이 반쯤정도 가라앉았을 때 진한 황산 1㎖를 정확히 넣고 마개를 닫고 흔든다.

 

5) 여기에서 201㎖(200 ×{300/(300-2)})를 취하여 starch 용액을 넣고 Standard sodium thiosulfate로 진한 청색이 무색이 될 때가지 적정한다.

 

2. BOD 실험 방법

1) 희석수의 준비 : 증류수 1L에 Phosphate 완충 용액과, MgSO₄, CaCl₂, FeCl₃용액을 각각 1㎖씩 넣는다.

 

2) 시료 전처리

① 산성 또는 알칼리성 시료 : 염산(1+11) 또는 4% 수산화나트륨용액으로 시료를 중화하여 pH 7로 한다. 다만 이때 넣어주는 산 또는 알칼리의 양이 시료양의 0.5%가 넘지 않도록 하여야 한다.

② 잔류염소가 함유된 시료 : 시료 100㎖에 아지드화나트륨 0.1g과 요오도화칼륨 1g을 넣고 흔들어 섞은 다음 염산을 넣어 산성으로 한다. (약 pH =1). 유리된 요오드를 전분 지시약을 사용하여 아황산나트륨용액(0.025N)으로 액의 청색이 무색이 될 때까지 적정하여 얻은 아황산나트륨용액 (0.025N)의 소비㎖를 남아있는 시료의 양에 대응하여 넣어준다. 일반적으로 잔류염소가 함유된 시료는 BOD용 식종희석수로 희석하여 사용한다.

③ 용존산소가 과포화된 시료 : 수온이 20℃이하이거나 20℃일 때의 용존산소함유량이 포화량 이상으로 과포화되어 있을 때는 수온을 23～25℃로 하여 15분간 통기하고 방냉하여 수온을 20℃로 한다.

④ 시료는 실험하기 바로 전에 온도를 20±1℃로 조정한다.

 

3) 희석율

 

4) 일반적으로 5일간 저장한 다음 산소의 소비량이 40～70%범위안의 희석검액을 선택해야 한다. 예상 BOD치에 대한 사전 경험이 없을 때에는 다음과 같이 희석하여 검액을 조제한다.

① 강한 공장폐수 : 0.1 ～ 1.0 %

② 처리하지 않은 공장페수와 침전된 하수 : 1 ～ 5 %

③ 처리하여 방류된 공장폐수 : 5 ～ 25 %

④ 오염된 하천수 : 25 ～ 100 %

 

5) 모든 시료를 희석하여 초기 DO를 측정한다.(DO의 Azide Modification의 순서를 따른다.)

 

6) 희석수 Blank

 

7) BOD 측정 시 식종물질이 들어 있는 유기물질이 포함되어 있고 이 희석수를 시료에 가해주므로 피산화성 유기물질이 증가될 수 있다. 그러므로 이에 대한 보정을 해주어야 한다. Blank도 초기 DO를 측정한다.

 

8) 5일 후의 DO측정을 위해 시료와 Blank의 BOD병을 20±1℃ incubator에서 5일간 보존한다.

 

9) 시료와 Blank의 5일 후의 DO를 측정한다.

 

 

 

[환경공학실험]Biochemical Oxygen Demand (BOD) 레포트