หลักการ
การวิเคราะห์หาค่าบีโอดีเป็นการวิเคราะห์เพื่อที่จะทราบถึงปริมาณความสกปรกของน้ำเช่น
น้ำในแม่น้ำลำคลอง น้ำทิ้งจากอาคารบ้านเรือน และโรงงานอุตสาหกรรม เป็นต้น เพื่อประโยชน์ในการออกแบบระบบบำบัด
ควบคุมคุณภาพน้ำทิ้งและประสิทธิภาพของระบบนั้นๆ
โดยคิดเปรียบเทียบในรูปของปริมาณออกซิเจนที่จุลินทรีย์ต้องการใช้ในการย่อยสลายสารอินทรีย์
การวิเคราะห์หาค่าบีโอดี
โดยทั่วไปเป็นการวัดปริมาณออกซิเจนที่ถูกใช้หมดไปในเวลา 5 วัน ในตู้ควบคุมอุณหภูมิที่ 20 เนื่องจากออกซิเจนในอากาศสามารถละลายน้ำในปริมาณจำกัด คือ ประมาณ 9
มก./ลบ.ดม. ในน้ำบริสุทธิ์ที่อุณหภูมิ 20 ดังนั้นในน้ำเสียซึ่งมีความสกปรกมากจำเป็นจะต้องทำให้ปริมาณความสกปรกเจือจางลงอยู่ในระดับซึ่งสมมูลพอดีกับปริมาณออกซิเจนที่มีอยู่
การวิเคราะห์นี้เกี่ยวข้องกับจุลินทรีย์ในน้ำ
จึงจำเป็นต้องทำให้มีสภาพที่เหมาะสมสำหรับการเจริญเติบโตและเพิ่มจำนวนของจุลินทรีย์
กล่าวคือไม่มีสารพิษ แต่มีอาหารเสริมเพียงพอสำหรับจุลินทรีย์ เช่น ไนโตรเจน
ฟอสฟอรัส เป็นต้น นอกจากนี้การย่อยสลายสารอินทรีย์ให้เป็นคาร์บอนไดออกไซด์และน้ำกระทำโดยจุลินทรีย์หลายชนิด
ในตัวอย่างน้ำที่ทำการวิเคราะห์จึงจำเป็นต้องมีปริมาณ จุลินทรีย์ชนิดต่างๆ
เหล่านี้อยู่อย่างพอเพียง ถ้าไม่มีหรือมีปริมาณน้อยไปควรเติมจุลชีพซึ่งเรียกว่า
หัวเชื้อ (Seed) ลงไป
วัตถุประสงค์
1.สามารถวัดค่า DO ด้วยเครื่อง DO Meter ได้
2.สามารถวิเคราะห์หาค่า DO โดยใช้วิธี Azide Modification Method ได้
3.สามารถวิเคราะห์หาค่า BOD โดยใช้วิธี Azide Modification Method ได้
อุปกรณ์และสารเคมี
1.ขวดอินคิวเบท (incubation
bottles) หรือขวดบีโอดี (BOD) ขนาด 30 ลบ.ซม. ซึ่งมีจุกเป็นจุกแก้วปิดสนิท พร้อมฝาครอบพลาสติก (BOD cap) เพื่อป้องกันไม่ให้อากาศผ่านเข้าไปในขวดบีโอดีในระหว่างกรเพาะเชื้อ
สามารถทำได้โดยใช้น้ำหล่อปากขวดไว้โดยกลับขวดบีโอดีคว่ำลงในอ่างน้ำอุ่น (water
bath) หรือหล่งน้ำไว้รอบๆ ปากขวดบีโอดี และใช้ถ้วยกระดาษหรือถ้วยพลาสติกครอลปากขวดไว้เพื่อลดการระเหยของน้ำหล่อ
ก่อนที่จะนำขวดบีโอดีมาใช้ จะต้องนำขวดมาล้างให้สะอาดปราศจากอินทรีย์สารต่างๆ การล้างควรล้างด้วยสารละลายของกรดโครมิก (chromic acid solution) หลักจากนั้นนำขวดมาล้างด้วยน้ำให้สะอาด ครั้งสุดท้ายล้างด้วยน้ำกลั่นอีกครั้งหนึ่งแล้วทำให้แห้ง
ก่อนที่จะนำขวดบีโอดีมาใช้ จะต้องนำขวดมาล้างให้สะอาดปราศจากอินทรีย์สารต่างๆ การล้างควรล้างด้วยสารละลายของกรดโครมิก (chromic acid solution) หลักจากนั้นนำขวดมาล้างด้วยน้ำให้สะอาด ครั้งสุดท้ายล้างด้วยน้ำกลั่นอีกครั้งหนึ่งแล้วทำให้แห้ง
2.ตู้อินคิวเบท (incubator) ชนิดใช้อากาศน้ำ ซึ่งสามารถควบคุมและปรับอุณหภูมิได้เองโดยอัตโนมัติ 20
1 และต้องเป็นตู้ซึ่งสามารถป้องกันไม่ให้แสงผ่านเข้าไปได้
เพื่อป้องกันการเกิดดีโอโดยการสังเคราะห์แสง (Photosynthesis)
3.อุปกรณ์เครื่องแก้วต่างๆ เช่น
บิวเรตต์ขนาด 25 ลบ.ซม. ขวดเออร์เมเยอร์ขนาด 500 ลบ.ซม. กระบอกตวงขนาด 1,000 ลบ.ซม.
สารเคมี
1.น้ำกลั่น จะต้องมีคุณภาพดี
กลั่นจากเครื่องกลั่นที่ทำด้วยแก้วและต้องเป็นน้ำกลั่นซึ่งมีปริมาณของทองแดงน้อยกว่า
0.01 มก./ลบ.ดม.
และต้องปราศจากคลอรีน คลอรามีน ความเป็นด่าง เนื่องจากไฮดรอกไซด์ อินทรีย์สาร
และกรด
2.สารละลายฟอสเฟตบัฟเฟอร์ ละลายโพแทสเซียมไดไฮโดรเจนฟอสเฟต
(KH2PO4) 8.5 กรัม ไดโพแทสเซียมไฮโดรเจนฟอสเฟต (K2HPO4) 21.75 กรัม
ไดโซเดียมไฮโดรเจนฟอสเฟตเฮปต้าไฮเดรต (Na2HPO4.7H2O) 33.4 กรัม
และแอมโมเนียมคลอไรด์ (NH4Cl) 1.7 กรัม ในน้ำกลั่น 500
ลบ.ซม. แล้วเจือจางเป็น 1,000 ลบ.ซม.
สารละลายนี้จะมีค่าพีเอชเท่ากับ 7.2 ข้อควรระวัง
ให้เททิ้งทันทีถ้าพบเห็นการเจริญเติบโตของเชื้อจุลินทรีย์ในขวดเก็บสารละลาย (stock
bottle)
3.สารละลายแมกนีเซียมซัลเฟต ละลายแมกนีเซียมซัลเฟตเฮปต้าไฮเดรต
(MgSO4.7H2O) 22.5 กรัมในน้ำกลั่นแล้วทำให้เจือจางเป็น 1,000 ลบ.ซม.
4.สารละลายแคลเซียมคลอไรด์ ละลายแอนไฮดรัสแคลเซียมคลอไรด์
(anhydrous CaCl2) 27.5 กรัมในน้ำกลั่น แล้วทำให้เจือจางเป็น1,000 ลบ.ซม.
5.สารละลายไอร์ออน(III) คลอไรด์ ละลายไอร์ออน (III) คลอไรด์เฮกซาไฮเรต (FeCl3.6H2O) 0.25 กรัมในน้ำกลั่น แล้วทำให้เจือจางเป็น1,000 ลบ.ซม.
6.สารละลายกรดและด่างเข้มข้น 1
โมล/ลบ.ดม.
ใช้สำหรับปรับตัวอย่างน้ำที่เป็นกรดและด่างใหเป็นกลางก่อนที่จะนำมาวิเคราะห์
7.สารละลายโซเดียมซัลไฟต์ 0.0125
โมล/ลบ.ซม. ละลายแอนไฮดรัสโซเดียมซัลไฟต์ (Na2SO3) 1.575 กรัมในน้ำกลั่น1,000 ลบ.ซม. (สารละลายนี้ไม่อยู่ตัว ต้องเตรียมในวันที่จะใช้เท่านั้น)
8.ไนตริฟิเคชั่น อินฮิบิเตอร์ (nitification
inhibitor) ได้แก่ คลอโร2.2%- 2-คลอโร-6-ไตรคลอโรเมซิลไพร์ดีน (2-choloro-6-(trichloromethyl) pyridine หรือTCMP
9.น้ำแป้ง
วิธีทำ
1.ขั้นตอนวิเคราะห์ DO
1.1
ค่อย ๆ รินตัวอย่างน้ำลงในขวด บีโอดี ขนาด 300 มล. ที่แห้งสะอาดจนเต็มถึงคอขวดระวังไม่ให้เกิฟอง ปิดจุกให้สนิท
1.2
เปิดจุกขวดบีโอดีเติมสารละลายแมงกานีสซัลเฟต 1 มล. และอัลคาไลด์-ไอโอไดด์-เอไซด์ รีเอเจนต์ 1 มล. ลงในขวดบีโอดีที่ใส่ตัวอย่างน้ำ
โดยให้ปลายปิเปตต์อยู่ใต้ผิวตัวอย่างน้ำเล็กน้อย ปิดจุกขวด ระวังอย่าให้มีฟองอากาศอยู่ภายในขวด
ผสมให้เข้ากันโดยคว่ำขวด ขึ้น ลงอย่างน้อย 10 ครั้ง
1.3
ตั้งทิ้งไว้ให้ตกตะกอนจนได้ปริมาณน้ำใสปริมาณครึ่งหนึ่งของขวด
1.4
เติมกรดซัลฟูริกเข้มข้น 1 มล. โดยให้กรดค่อย ๆ ไหลลงไปข้าง ๆ คอขวด ปิดจุก ผสมให้เข้ากัน โดยการคว่ำขวดขึ้นลง
จนกระทั่งตะกอนละลายหมด ถ้าตะกอนละลายไม่หมดให้เพิ่มกรดอีก 0.5-1.0 มล.
1.5
ตวงน้ำจากขวดบีโอดีในข้อ 4 จำนวน 201 มล. ลงในขวดเออเลนเมเยอร์ เพื่อนำไปไทรเทรต
1.6
ไทรเทรตกับสารละลายมาตรฐานโซเดียมไทโอซัลเฟต 0.025 M จนกระทั่งสารละลายมีสีเหลืองอ่อน
1.7
เติมน้ำแป้ง 2-3 หยด (หรือ
1-2 มล. ในกรณีที่ใช้น้ำแป้งเตรียมจากแป้งมัน)
จะได้สีน้ำเงินเข้ม ไทรเทรตต่อไปจนกระทั่งสีน้ำเงินหายไปและสารละลายมีสีใส
1.8 อ่านปริมาตรของสารละลายโซเดียมไทโอซัลเฟตที่ใช้ในหน่วย
มล.
2.ขั้นตอนวิเคราะห์ BOD
1.
การเตรียมตัวอย่างน้ำก่อนการวิเคราะห์ (pre treatment)
1.1 ในกรณีที่ตัวอย่างน้ำมีไม่เป็นกลางจะต้องทำให้มี
pH 6.5-7.5 โดยใช้กรดซัลฟูริค 0.5 M หรือโซเดียมไฮดรอกไซด์
1 M แล้วแต่กรณี
1.2 ในกรณีที่ตัวอย่างน้ำมีคลอรีนตกค้างจะต้องกำจัดออกก่อน
ถ้ามีคลอรีนปริมาณน้อยให้ตั้งตัวอย่างน้ำทิ้งไว้ 1-2 ชั่วโมง
แต่ในตัวอย่างที่มีคลอรีนตกค้างปริมาณมาก ๆ จะต้องกำจัดโดยการเติมสารละลายโซเดียมซัลไฟด์
ซึ่งจะทราบปริมาณว่าต้องเติมไปเท่าใด กวนให้เข้ากันตั้งทิ้งไว้ 10-20 นาที
1.3 ในกรณีที่ตัวอย่างน้ำมี
Fe (III) มาก กำจัดโดยเติมสารละลายโปแตสเซียมฟลูออไรด์
1.4 ในกรณีที่ตัวอย่างน้ำมีสารพิษเจือปน
จะต้องศึกษาหาทางแก้ไขเป็นเฉพาะกรณีไป
2.
การเจือจางน้ำตัวอย่าง(Dilution method)ในกรณีที่ตัวอย่างน้ำมีค่า BOD>7 ppm ต้องเจือจางตัวอย่างน้ำก่อนด้วยน้ำผสมเจือจาง
(dilution water) และควรทำหลาย ๆ ความเข้มข้นอย่างน้อย 3 ความเข้มข้น
2.1 การเตรียมน้ำผสมเจือจาง
ใช้น้ำกลั่นที่ปราศจากสารพิษ (กลั่นจากเครื่องกลั่นแก้ว)
มาปรับอุณหภูมิให้อยู่ระหว่าง 20 ± 1 oซ. แล้วปรับคุณภาพให้เหมาะสมกับการดำรงชีวิตของจุลินทรีย์ โดยเติมสารละลายฟอสเฟตบัฟเฟอร์
แมกมีเซียมซัลเฟต แคลเซียมคลอไรด์ และ Fe (III) คลอไรด์
2-chlore-6-(trichloromethyl) pyridine 10 มก. เพื่อยับยั้งการเกิดnitrification
2.2 การผสมเจือจาง แต่ละตัวอย่างน้ำกระทำการผสมเจือจางหลาย
ๆ ความเข้มข้น (โดยทั่วไปไม่น้อยกว่า 3 ความเข้มข้น) อัตราส่วนในการผสมเจือจางอาจประมาณจากชนิดของน้ำเสียโดยดูจากตารางที่
3 หรือดูจากค่า BOD โดยประมาณ (ตารางที่ 4) เมื่อได้อัตราส่วนที่เหมาะสมจึงทำผสมเจือจางแต่ละความเข้มข้น
ดังนี้
-ค่อย ๆ รินน้ำผสมเจือจางลงในกระบอกตวง (ขนาด
1000 มล.) ประมาณ 500 มล.
โดยให้น้ำค่อย ๆ ไหลลงตามข้างกระบอกตวง
-เติมหัวเชื้อจุลินทรีย์ลงในกระบอกตวง 2 มล. (ในกรณีที่จำเป็นต้องเติม)
-เติมตัวอย่างน้ำตามส่วนที่คำนวณได้
-เติมน้ำผสมเจือจางลงจนครบ 1000 มล.
-กวนให้เข้ากันโดยใช้แท่งแก้วเสียบจุกยางไว้ที่ปลายซักขึ้นลงเบา ๆ ระวังอย่าให้เกิดฟองอากาศ
2.3 ค่อย ๆ รินตัวอย่างที่ผสมเข้ากันดีแล้วลงในขวด BOD ที่แห้งสะอาดจนเต็ม
3 ขวด
(ไม่ให้เกิดฟอง)ขวด BOD ตามปริมาตรในตารางที่
4 ตัวอย่างเช่น ถ้าน้ำมีค่าบีโอดีอยู่ในช่วง 100- 420 ให้ดูดตัว
อย่างน้ำจำนวน 5 มล.ใส่ลงในขวด แล้วจึงรินน้ำผสมเจือจางลงไปในขวดจนเต็ม
ในกรณีนี้หากจำเป็นต้องเติมหัวเชื้อ ควรเติมหัวเชื้อลงในน้ำผสมเจือจาง 1-2 มล. ต่อน้ำผสมเจือจาง 1
ลิตร หรือเจือจางข้างนอกขวดตัวอย่างเช่นเจือจาง 1 เท่าถ้ามี BOD อยู่ในช่วง 4-14 แล้วจึงเทน้ำเจือจางลงในขวดจนเต็มถึงคอขวด
3. การวิเคราะห์โดยตรง(direct method) ใช้ในกรณีที่น้ำตัวอย่างมีค่า BOD น้อยกว่า7 ppm ทำได้โดย
3.1
ปรับอุณหภูมิของน้ำตัวอย่างให้อยู่ในช่วง 20 ± 10
ซ.
3.2
เติมออกซิเจนลงในน้ำตัวอย่างนาน 10-20 นาที
3.3
เทน้ำตัวอย่างลงในขวด BOD ให้เต็มทั้ง
3 ขวด
4. นำขวดหนึ่งไปทำการวิเคราะห์หาค่า
DO ทันที ส่วนอีก 2 ขวดที่เหลือนำไปอินคิวเบท
ที่อุณหภูมิ 20 c
เป็นเวลา 5 วัน ก่อนนำไปอินคิวเบทให้ตรวจดูว่ามีน้ำหล่อที่ปากขวดแล้วควรตรวจดูทุกวันอย่าให้แห้ง
(ถ้าแห้งให้เติมน้ำผสมเจือจาง)
5. การหาค่า
DO
6. การควบคุมคุณภาพการตรวจวัด
6.1
การตรวจสอบคุณภาพน้ำผสมเจือจาง (dilution water check) เติมน้ำผสมเจือจางที่ยังไม่ได้ใส่หัวเชื้อลงในขวด BOD 3 ขวด ขวดหนึ่งนำไปหา DO ทันที อัก 2 ขวดนำไปอินคิวเบท 5 วันที่อุณหภูมิ 20 oซ. ผลต่างค่า DO ก่อนและหลัง
5 วันที่ 20 c. ไม่ควรเกิน 0.2 ppm และยิ่งดีถ้าไม่เกิน 0.1 ppm
6.2
การตรวจสอบโดยใช้กลูโคส-กรดกลูตามิค(glucose-glutamic
acid check)เติมสารละลายกลูโคสกรดกลูตามิคลงไปในขวด BOD 3 ขวด ๆ ละ 5 มล. เติมน้ำผสมเจือจางที่ใส่หัวเชื้อแล้วลงไปจนเต็ม
ปิดจุกให้แน่น ขวดหนึ่งนำไปวิเคราะห์หาค่า DO ทันที อีก
2 ขวด นำอินคิวเบทพร้อมตัวอย่างน้ำที่อุณหภูมิ 20 oC 5 วัน หล้งจากนั้นนำมาหาค่า DO และคำนวณค่า BOD
6.3 การพิจารณาผลเพื่อใช้คำนวณค่า
BOD ผลที่น่าเชื่อถือและจะใช้คำนวณหาค่า BOD ของตัวอย่างต่อไปนั้นจะต้องมีค่าปริมาณ
DO เหลืออยู่อย่างน้อย 1 ppm และต้องมีการลดลงของค่า
DO อย่างน้อย 2 ppm จึงจะทำให้ค่า BOD ที่คำนวณออกมาได้ถูกต้องมากที่สุด 6.4 การหาค่า
เนื่องจากการเติมหัวเชื้อ (seed correction) ถ้ามีการเติมหัวเชื้อ
จะต้องทำการหาค่า DO ของน้ำผสมเจือจางที่มีหัวเชื้อทำก่อนและหลังอินคิวเบท
5 วัน เพื่อนำไปปรับค่า BOD ให้ถูกต้องต่อไป
การคำนวณ
BOD BOD5
(mg/l) = (DO0-DO5)xอัตราส่วนเจือจาง
ไม่มีความคิดเห็น:
แสดงความคิดเห็น