تعریف آزمون BOD و اهمیت آن

آزمون BOD (Biochemical Oxygen Demand) یا «نیاز اکسیژنی بیوشیمیایی» میزان اکسیژنی را اندازه‌گیری می‌کند که میکروارگانیسم‌های هوازی برای اکسیداسیون مواد آلی قابل‌تجزیه در آب، طی یک بازه زمانی مشخص مصرف می‌کنند. رایج‌ترین پروتکل، BOD5 است: انکوباسیون ۵ روزه در دمای ۲۰°C در تاریکی کامل.

BOD پارامتری کلیدی برای طراحی و بهره‌برداری تصفیه‌خانه‌های فاضلاب شهری و صنعتی، پایش محیط‌زیست، ارزیابی کارایی فرآیندهای بیولوژیک و کنترل تخلیه پساب محسوب می‌شود. این آزمون در کنار شاخص‌های مکمل مانند COD و TOC تصویر دقیقی از «قابلیت تجزیه بیولوژیکی» فراهم می‌کند.

کاربردهای عملی آزمون BOD

• پایش کیفیت آب سطحی و زیرزمینی و ارزیابی اثر تخلیه پساب‌ها بر رودخانه‌ها و دریاچه‌ها.
• طراحی، راه‌اندازی و بهینه‌سازی تصفیه‌خانه‌ها (محاسبه بار آلی ورودی، انتخاب زمان ماند و ظرفیت).
• کنترل فرایندهای صنعتی (غذایی، لبنی، دارویی، کاغذ و پالپ، پتروشیمی) و پایش برون‌داد خطوط تولید.
• مقایسه کارایی تصفیه قبل و بعد از واحدهای بیولوژیکی (حوض هوادهی، MBR، RBC و …).
• تحقیقات دانشگاهی مرتبط با تجزیه‌پذیری بیولوژیک مواد و ارزیابی سمیت زیستی.

روش اجرایی گام‌به‌گام (BOD5)

1. نمونه‌برداری و نگهداری: ظرف شیشه‌ای تمیز. تا حد امکان سریع آزمایش شود؛ در صورت تأخیر، نگهداری در ۴°C (ترجیحاً کمتر از ۲۴–۴۸ ساعت).
2. تهیه آب رقیق‌کننده: آب مقطر هوادهی‌شده در ۲۰°C به‌همراه مواد مغذی (بافر فسفات، منیزیم، کلسیم و آهن) و در صورت نیاز «بذر» میکروبی.
3. انتخاب رقت مناسب: هدف این است که کاهش DO در پایان ۵ روز بین ~۲ تا ۶ mg/L باشد و DO نهایی کمتر از ۱ mg/L نشود.
4. پرکردن بطری‌های BOD (معمولاً ۳۰۰ mL): بدون تشکیل حباب، درپوش با آب‌بند.
5. اندازه‌گیری DO اولیه (D₁): با الکترود اپتیکال/پلارگرافیک یا تیتر وینکلر.
6. انکوباسیون: بطری‌ها را ۵ روز در ۲۰±۱°C و تاریکی کامل نگه دارید (انکوباتور BOD).
7. اندازه‌گیری DO نهایی (D₂): پس از انکوباسیون.
8. کنترل‌ها: بلنک آب رقیق‌کننده، کنترل بذر (Seed Control) و حداقل یک رقت تکراری.

محاسبات و گزارش‌دهی

فرمول عمومی برای نمونه رقیق‌شده:

که در آن P کسر حجمی نمونه در بطری (به‌صورت اعشاری) است. B₁, B₂ DO بلنک در روز ۱ و ۵، و f ضریب بذر است (اگر بذر به آب رقیق‌کننده افزوده شده باشد).

• در گزارش، نوع آزمون (BOD5/CBOD/NBOD)، دما، تعداد و نوع رقت‌ها، روش اندازه‌گیری DO و نتایج QC را ذکر کنید.
• برای جلوگیری از سوگیری، میانگین نتایج معتبر با معیارهای QC گزارش شود.

کالیبراسیون، کنترل کیفیت و بلنک

کالیبراسیون سنسور DO

• کالیبراسیون نقطه اشباع هوا: سنسور را در آب اشباع شده با هوا در ۲۰°C تنظیم کنید (اصلاح فشار محیط و شوری در صورت نیاز).
• کالیبراسیون صفر اکسیژن: در محلول سولفیت سدیم (به‌همراه کاتالیزور کبالت) مقدار صفر را تنظیم کنید.
• بررسی روزانه پایداری: رانش نباید از محدوده سازنده فراتر رود؛ در غیر این‌صورت ممبران/اپتیک تمیز یا تعویض شود.

کنترل کیفیت (QC)

• بلنک آب رقیق‌کننده: کاهش DO باید ناچیز باشد.
• Seed Control: برای محاسبه ضریب بذر.
• استاندارد GGA: پذیرش بر اساس محدوده مرجع کارخانه.
• تکرارپذیری: اختلاف تکرارها در حد قابل قبول آزمایشگاه باشد.

انواع BOD و انتخاب صحیح

• BOD5: استانداردترین روش برای پساب‌های معمولی شهری و صنعتی.
• CBOD: اندازه‌گیری نیاز اکسیژنی کربناسی با حذف اثر نیتریفیکاسیون (مناسب پساب‌های غنی از نیتروژن).
• NBOD: سهم نیاز اکسیژنی ناشی از ترکیبات نیتروژنی (با کم‌کردن CBOD از BOD کل به‌دست می‌آید).
• BOD7/20: برای نمونه‌هایی با تجزیه کندتر یا بر پایه الزامات خاص.

تجهیزات و مواد مصرفی موردنیاز

• بطری‌های استاندارد BOD (۳۰۰ mL) با درپوش آب‌بند.
• انکوباتور BOD با کنترل دقیق دما ۲۰°C و توزیع یکنواخت حرارت.
• سنسور/متر DO (اپتیکال یا پلارگرافیک) یا کیت تیتراسیون وینکلر.
• آب رقیق‌کننده هوادهی‌شده + محلول‌های مغذی (فسفات، MgSO₄، CaCl₂، FeCl₃).
• بذر میکروبی (از پساب تصفیه‌خانه سالم یا کیت‌های تجاری).
• استاندارد GGA، بازدارنده ATU برای CBOD، محلول سولفیت سدیم برای صفر DO.

مقایسه برندها و سیستم‌ها

سه خانواده محبوب در ایران و جهان شامل WTW (آلمان)، Hach (آمریکا) و Velp (ایتالیا) هستند. در جدول زیر مقایسه فنی و کاربردی ارائه شده است.

راهنمای خرید براساس بودجه

بودجه پایین (تا ~۱٬۰۰۰ یورو)

• انکوباتورهای BOD ایرانی + سنجش DO یا وینکلر.
• مزیت: هزینه اولیه کم و خدمات داخل کشور. محدودیت: دقت و اعتبار بین‌المللی کمتر.

بودجه متوسط (۱٬۵۰۰ تا ۳٬۰۰۰ یورو)

• Velp ECO/SER یا انکوباتور Memmert + بطری BOD.
• تعادل مناسب بین کیفیت، قیمت و دسترسی قطعات.

بودجه بالا (۳٬۰۰۰ تا ۷٬۰۰۰ یورو)

• WTW OxiTop® Control یا Hach BODTrak II.
• بالاترین دقت، ظرفیت‌های بالاتر، ثبت و مدیریت داده برای پروژه‌های رسمی.

چک‌لیست انتخاب دستگاه BOD

• نوع کاربرد: آموزشی/تحقیقاتی، QC صنعتی یا پایش محیط‌زیست.
• ظرفیت نمونه در هر سری (≤۶، ۶–۱۲، تا ۱۰۰).
• الزامات استاندارد و اعتبار گزارش‌ها (نیاز به ISO/EPA).
• روش اندازه‌گیری مورد نظر: رسپیرو‌متریک، DO یا وینکلر.
• زیرساخت: انکوباتور ۲۰°C پایدار و بطری‌های استاندارد.
• کالیبراسیون و QC: دسترسی به GGA، بلنک، Seed Control.
• خدمات پس از فروش و قطعات مصرفی در ایران.
• بودجه کل و هزینه مالکیت (TCO) شامل مصرفی‌ها.

خطاهای رایج و نکات رفع اشکال

• DO نهایی صفر یا نزدیک صفر: رقت نامناسب بوده است؛ از رقت‌های بیشتر استفاده کنید.
• افزایش DO پس از انکوباسیون: آلودگی فتوسنتزی یا نفوذ هوا؛ تاریکی کامل و آب‌بندی بطری‌ها را بررسی کنید.
• نتایج بسیار پراکنده: همگن‌سازی ضعیف نمونه، یکنواخت نبودن بذر، یا خطای دمایی انکوباتور.
• بوی شدید/کف زیاد: ممکن است به‌دلیل پساب‌های حاوی سورفکتانت یا شوک سمی باشد؛ از رقت‌های مرحله‌ای و CBOD استفاده کنید.
• رانش سنسور DO: کالیبراسیون دو‌نقطه‌ای، تعویض ممبران/اپتیک و پاک‌سازی دوره‌ای.

سؤالات متداول

تفاوت BOD و COD چیست؟

COD مقدار اکسیژن معادل موردنیاز برای اکسیداسیون شیمیایی (با اکسنده قوی) را اندازه‌گیری می‌کند و در چند ساعت قابل انجام است؛ BOD مصرف اکسیژن بیولوژیکی را طی ۵ روز نشان می‌دهد. COD معمولاً بزرگ‌تر از BOD است و برای پایش سریع مفید است.

BOD5 یعنی چه؟

انکوباسیون نمونه در ۲۰°C به مدت ۵ روز. این بازه تاریخی برای تقریب زوال آلودگی در رودخانه‌های معتدل انتخاب شده و همچنان معیار رایج گزارش‌دهی است.

چه زمانی از CBOD استفاده کنیم؟

وقتی ترکیبات نیتروژنی زیاد است (مثل پساب‌های خاص صنعتی) و می‌خواهیم فقط سهم کربناسی را اندازه‌گیری کنیم؛ با افزودن بازدارنده نیتریفیکاسیون (ATU) به نمونه.

برای نمونه‌های بسیار قوی چه کنیم؟

از رقت‌های پلکانی (مثلاً ۱:۵۰، ۱:۱۰۰، ۱:۲۵۰) استفاده کنید تا کاهش DO در محدوده قابل پذیرش قرار گیرد و DO نهایی کمتر از ۱ mg/L نشود.

چه حجمی از نمونه در بطری بریزیم؟

بطری‌های استاندارد ۳۰۰ mL به‌طور کامل و بدون حباب پر می‌شوند. کسر حجمی نمونه در فرمول با P وارد محاسبه می‌شود.