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생물학적 산소요구량(BOD) 세미나

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by

정재 김

on 17 March 2016

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Transcript of 생물학적 산소요구량(BOD) 세미나

BOD 란?
DO는 ?
물 속에 녹아있는 산소의 양을 말하며 수질의 지표로 사용된다.
플랑크톤 등의 생물이 이상 증식하는 경우, 용존산소량이 매우 적어진다

BOD 측정원리 및 준비사항


측정원리 : 시료를 20℃ 에서 5일간 저장하여 두었을 때 시료중의 호기성 미생물의 증식과 호흡작용에 의하여 소비되는 용존산소의 양으로부터 측정하는 방법이다. 시료중의 용존산소가 소비되는 산소의 양보다 적을 때에는 시료를 희석수로 적당히 희석하여 사용한다. 공장폐수나 혐기성 발효의 상태에 있는 시료는 호기성 산화에 필요한 미생물을 식종하여야 한다.

준비사항 : BOD 부란병, 항온기, 뚜껑 있는 눈금 실린더(1000mL), 핀치코크, DO meter, 공기펌프, 비이커(용량 1,000mL), 인산수소2칼륨, 인산2수소칼륨, 인산수소2나트륨-12H2O, 염화암모늄, 황산마그네슘, 염화칼슘, 염화제2철


생물학적 산소요구량(BOD) 세미나
BOD 란?
◦ C-BOD(Carbonaceous BOD, 1단계 BOD) : 탄소화합물을 호기성
조건에서 미생물에 의해 분해시키는데 필요한 산소량
◆ 반응식
∙ 탄수화물 + O2 → CO2 + H2O
∙ 단백질 + O2 → CO2 + H2O + NH4

BOD와 DO 의 관계
□ BOD와 DO의 관계

◦ DO 측정을 통해 BOD 값을 계산

◦ 하천에서의 DO와 BOD 관계는 streeter-phelps 공식에 의한 DO sag curve로 구함

- 하천에서 BOD 물질이 유입되고 재포기가 일어나면 물의 흐름에 따라 DO 부족량의 단면도는 스푼 모양을 이루는데 이곡선을 DO부족곡선(DO sag curve) 또는 산소 수하곡선이라 함

201120423 이한결
201323104 석명준
201423012 김정재
201423011 방종혁
201520465 박규민

폐수나 물의 유기물량을 표시하기 위하여 가장 많이 사용되는 지표로서,
박테리아가 호기성조건에서 생분해가능한 유기물질을 안정화 (산화,분해)
시키는데 필요한 산소의 양이다.

호기성 미생물에 의해 산소가 소모된다는 점에 착안해서 많은 종류의 유기물질을
일일이 분석하지 않더라도 호기성미생물에 의해 사라지는 산소량만 측정하여
간접적으로 유기물의 양을 측정한다.

이는 물의 오염도를 나타내는 지표의 하나이다.

BOD는 다음의 변화요인이 있다.

1.탈산소반응
2.유기물의 침강작용으로 일어나는 유기물 제거반응
3. 하천의 난류와 소류 현상으로 생기는 침전된 유기물 질의 재부유 등

BOD의 구분2
BOD의 구분1
◦ N-BOD(Nitrogeneous BOD) : 질소화합물을 호기성 조건에서 미생물에 의해 분해시키는데 필요한 산소량

◆ 반응식
∙ 2NH4+ +3O2 -> 2NO2- + 2H2O +4H
∙ 2NO2- + O2 -> 2NO3-

BOD 시험절차
1.시료의 희석이 필요할 경우 희석수 준비하며 식종이 필요할 경우 석종 희석수 준비

2.시료중의 용존산소가 소비되는 산소의 양보다 적을 때에는 시료를 희석수로 적당히 희석하여 사용

3.시료의 예상 BOD치로부터 단계적으로 희석 배율을 정하여 3~5 종의 희석 검액을 조제 (주의사항 : 기포가 생기지 않도록 함)

4. 병 1개의 마개를 꼭 닫은 후 뚜껑 위에 물을 부어 마개주위를 밀봉하여 BOD용 배양기에 넣고 20℃ 어두운 곳에서 배양함

5. 나머지 병은 15 분간 방치 후 초기 용존산소를 측정하는데 사용함

6. 5일 후 산소의 소비량이 40~70% 범위 안의 시료를 선택하여 처음의 용존산소량과 5일간 배양한 다음 남아 있는 용존산소량의 차로부터 BOD를 계산함 (시료를 희석하였거나 식종하였을 경우 BOD값 보정)

시료제조방법
시료의 희석

DO 시험절차

1.황산망간용액(MnS𝑂_4) 1mL 넣음

2.알카리성 요오드화 칼륨-아지화나트륨 용액 1mL 넣음

3.기포가 남지 않게 마개를 닫고 병을 회전하면서 섞음, 2분후에도 침전이 있으면 다시 회전시켜 침전시킴

4.황산 2mL 넣고 마개를 다시 닫고 갈색의 침전물이 완전히 용해할 때 까지 병을 회전시킴

5.용존산소측정병의 용액 200mL를 정확히 취함

6.황색이 될 때 까지 0.025N – 티오황산나트륨액으로 적정

7.전분용액 1mL 넣음

8. 0.025N – 티오황산나트륨액으로 무색이 될 때까지 적정

측정 목적
측정목적

□ 수계 관리상

◦ 하천의 수질환경기준, 방류수 허용기준 등의 수질 평가를 위 한 유기물의 함량파악
◦ 상류와 하류간의 BOD차이 측정을 통한 자정능력 파악
◦ 하천의 오염방지를 위한 유기물 부하량 제한 및 적정 DO 유지

□ 정수 하.폐수 처리상

◦ 원수의 수질관리
◦ 정수.하수․페수․중수 처리 등의 운영관리를 위한 기초자료
◦ 처리 공정의 효율 판단
강한 공장폐수
0.1 ~ 1.0%
처리하지 않은 공장폐수, 침전된 하수
1 ~ 5%
처리하여 방류된 공장폐수
5 ~ 25%
오염된 하천수
25 ~ 100%
○ 희석배수의 결정 : 소비되는 산소의 양을 중간치인 5mg/L로 적용
하여 희석배수 결정

〮 시료의 희석배수 = 예상 BOD/5

희석수의 조제
• 준비 : 시험하기 24hr전에 양질의 증류수를 20℃ 인큐베이터
에 넣고 O2를 포화시킴. • 영양물질 첨가 : 사용 전에 희
석수 1L에 대해 Buffer(완충)용액과 BOD측정용 MgSO4,
CaCl2, FeCl3 용액 각 1mL씩 넣어줌.


※ 희석수 조제시 사용하는 물은 자연수와 수돗물이 아닌
탈염수나 증류수 사용

자연수 : 일정한 수질확보가 어렵고, 미생물 개체군이
일정하지 않고, 무기물 함량이 일정하지 않음

- 수돗물 : 잔류염소에 의한 독성유발 가능성이 있음

석종희석수의 조제

〮 시료중에 유기물질을 산화시킬 수 있는 미생물의 양이 충분하지 못할 때
미생물을 시료에 넣어 주기 위해 조제

〮 필요할 경우 조제

〮 사용할 때 조제

〮 BOD용 희석수 1000mL에 대하여 하수, 하천수 또는 토양추출액을 실온에
서 24~36 시간 가라앉힌 다음 상등액을 석종희석수로 사용



계산 방법
BOD 계산
□식종하지 않은 시료의 BOD

BOD(mg/L) = 〖(𝑫〗_𝟏−𝑫_𝟐) x P

□ 석종희석수를 사용한 시료의 BOD

BOD(mg/L) = [〖 (𝑫〗_𝟏−𝑫_𝟐) - 〖(𝑩〗_𝟏−𝑩_𝟐) x f ] x P

𝑫_𝟏 : 희석(조제)한 검액(시료)의 15분간 방치한 후의 DO(mg/L)

𝑫_𝟐 : 5일간 배양한 다음의 희석(조제)한 검액(시료)의 DO(mg/L)

𝑩_𝟏 : 식종액의 BOD를 측정할 때 희석된 식종액의 배양전의 DO(mg/L)

𝑩_𝟐 : 식종액의 BOD를 측정할 때 희석된 식종액의 배양후의 DO(mg/L)

f : 시료의 BOD를 측정할 때 희석시료 중의 식종액 함유울(x%)에 대한 함유d 율(y%)의 비(x/y)
P : 희석시료 중 시료의 희석배수(희석시료량/시료량)


DO 계산
□ DO농도 계산방법

〮 용존산소(mg/L) = a x f x 𝑉_1/𝑉_2 x 1000/(𝑉_1 −𝑅) x 0.2

a : 적정에 소비된 0.025N – 티오황산나트륨액(mL)

f : 0.025N – 티오황산나트륨의 역가(factor)

𝑉_1 : 전체의 시료량(mL) (300mL 병을 사용할 경우 v1은 300mL)

𝑉_2 : 적정에 사용한 시료량(mL) (300mL 병을 사용할 경우 v2는 200mL)

R : 황산망간용액과 알카리성 요오드화칼륨 – 아지드화나트륨 용액의
첨가량(mL)

※ 역가 f = (이론 𝑚𝐿수)/실제(실험)𝑚𝐿수= 실제𝑁농도/이론𝑁농도


시 약
<황산 마그네슘(MgSO4)>
〮 CAS No : 7478-88-9
〮 물질성상: 고체
〮 분자량 : 120.37
〮 녹는점 : 1124℃
〮 끓는점 : 자료없음
〮 냄새 : 무취

2. <염화칼슘(CaCl2)>
〮 CAS No : 10043-52-4
〮 물질성상: 고체
〮 분자량 : 110.99
〮 녹는점 : 772℃
〮 끓는점 : 1670℃
〮 냄새 : 무취


3. <염화제이철(FeCl3)>
〮 CAS No : 10025-77-1
〮 물질성상: 고체
〮 분자량 : 270.32
〮 녹는점 : 37℃
〮 끓는점 : 282.5℃
〮 냄새 : 경민한 냄새, 산 냄새

4. <황산 망간(MnSO4)>
〮 CAS No : 7785-87-7
〮 물질성상: 자료없음
〮 분자량 : 151
〮 녹는점 : 700℃
〮 끓는점 : 자료없음℃
〮 냄새 : 자료없음

실험 시 주의 사항
- 실험에서 용존산소량이 중요하므로 시료 및 희석수 등을 BOD 병에 주입 시, 산소량의 조건을 같게 하기 위하여 기포가 없도록 벽면을 타고 주입한다.

- 주위의 온도가 20℃라 할지라도, 시료의 온도가 20℃가 아닌 경우에는 30분 정도 BOD incubator에서 방치 후, 용존 산소를 측정하도록 한다.

- 5일이 규정되어 있으므로, 철저히 지켜서 실험하도록 한다.실험 시간까지 일치하는 것이 좋다.
격막 전극법 정량 범위는 0.5mg/L 이상이다.
실 험 영 상 관 람
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