Biyokimyasal oksijen ihtiyacı (BOİ₅) hesaplayıcı
APHA Standart Metotlar 5210B'ye uygun biçimde, başlangıç ve bitiş çözünmüş oksijen değerlerinden, seyreltme kesrinden ve isteğe bağlı aşı düzeltmesinden seyreltilmiş su örneğinin 5 günlük biyokimyasal oksijen ihtiyacını (BOİ₅) hesaplayın.
Seyreltilmiş örnekten BOİ₅ hesaplama
Biyokimyasal oksijen ihtiyacı (BOİ₅)
Burada:
- \(D_1\) — seyreltilmiş örneğin 0. gündeki çözünmüş oksijeni (mg/L)
- \(D_2\) — 20 °C'de 5 gün inkübasyon sonrası kalan çözünmüş oksijen (mg/L)
- \(B_1\) — aşı kontrol şişesindeki 0. gün çözünmüş oksijeni (mg/L)
- \(B_2\) — aşı kontrol şişesinde 5 gün sonraki çözünmüş oksijen (mg/L)
- \(f\) — aşı oranı: örnek şişesindeki aşı hacminin kontrol şişesindeki aşı hacmine oranı
- \(P\) — seyreltme kesri: son şişe hacminin ne kadarının özgün örnek olduğu (yüzde olarak girilir, örn. %5 = 0,05)
Pay, örnekteki organik maddenin gerçekte tükettiği oksijen miktarıdır (aşının kendi ihtiyacı çıkarıldıktan sonra); \(P\)'ye bölmek ise bu azalmayı seyreltilmemiş suyun ihtiyacına ölçekler.
Biyokimyasal oksijen ihtiyacı – hesaplama örneği
Örnek: bir atık suyu örneği aşılı seyreltme suyuyla %5'e seyreltiliyor (toplam 20 hacimde 1 hacim örnek). Seyreltilmiş şişe başlangıçta \(D_1 = 9.0\) mg/L, 5 gün sonra ise \(D_2 = 4.2\) mg/L gösteriyor. Aşı kontrol şişesi \(B_1 = 9.0\)'dan \(B_2 = 6.6\) mg/L'ye düşüyor ve aşı oranı \(f = 0.05\).
\[ D_1 - D_2 = 9.0 - 4.2 = 4.8 \text{ mg/L} \]
\[ (B_1 - B_2)\,f = (9.0 - 6.6) \times 0.05 = 0.12 \text{ mg/L} \]
\[ \mathrm{BOD}_5 = \frac{4.8 - 0.12}{0.05} = \frac{4.68}{0.05} = 93.6 \text{ mg/L} \]
Sonuç: BOİ₅ = 93,6 mg/L — orta düzeyde kirlenmiş bir atık su; standart yöntemin 20 mg/L'lik geçerlilik eşiğinin oldukça üzerinde.
BOİ hesaplayıcı nasıl kullanılır?
- Başlangıç ÇÖ (D₁) değerini girin — şişe hazırlandıktan hemen sonra (0. gün) ölçülen, seyreltilmiş örneğin çözünmüş oksijeni, mg/L cinsinden.
- 5 gün sonraki bitiş ÇÖ (D₂) değerini girin — aynı şişede 20 °C'de karanlık ortamda 5 gün inkübasyon sonrasındaki çözünmüş oksijen.
- Seyreltme kesrini (P), şişe hacminin özgün örnek olan yüzdesi olarak girin. 1:20 seyreltme %5 demektir; seyreltilmemiş şişe ise %100'dür.
- Örnek aşılandıysa Aşı düzeltmesi uygula kutusunu işaretleyip aşı kontrolü başlangıç ÇÖ (B₁), aşı kontrolü bitiş ÇÖ (B₂) ve aşı oranı (f) alanlarını doldurun. Aşı kullanılmadıysa kutuyu işaretsiz bırakın.
- BOİ₅ sonucunu mg/L cinsinden okuyun; adım adım hesaplama ayrıntıları ve varsa standart yöntemin geçerlilik uyarıları da görüntülenir.
BOİ₅ nedir ve neden önemlidir?
Beş günlük biyokimyasal oksijen ihtiyacı (BOİ₅), aerobik mikroorganizmaların bir su örneğindeki organik maddeyi 20 °C'de 5 gün boyunca parçalarken tükettikleri çözünmüş oksijen kütlesidir. Bir suyun biyolojik olarak parçalanabilir organik kirlilik yükünün en yaygın ölçüsüdür: BOİ₅ ne kadar yüksekse, deşarj edilen su, alıcı nehir ya da gölde ayrışırken o kadar çok oksijen tüketir.
Çoğu atık su, 5. günden çok önce bir şişedeki tüm oksijeni tüketeceği için örnek, oksijenle doyurulmuş seyreltme suyuyla seyreltilir. Ölçülen azalma yalnızca seyreltik karışımı yansıtır; bu yüzden formül, özgün seyreltilmemiş suyun ihtiyacına geri dönmek için seyreltme kesri \(P\)'ye böler.
Suyun kendisi çok az bakteri içerdiğinde — arıtılmış deşarj sularında ya da endüstriyel atıklarda tipik olduğu gibi — seyreltme suyu mikroorganizmalarla aşılanır; aşı maddesi genellikle çökeltilmiş evsel atık su ya da ticari bir aşı preparatıdır. Aşı da oksijen tüketir; bu yüzden kendi ihtiyacı paralel bir aşı kontrol şişesinde ölçülür, aşı oranı \(f\) ile ölçeklenerek çıkarılır ve sonra \(P\)'ye bölünür.
BOİ₅, arıtma tesisi tasarımında ve uygunluk izleminde rutin olarak kullanılır; çok daha hızlı bir deneyle toplam oksitlenebilir yükü (biyolojik olarak parçalanabilen ve parçalanamayan) ölçen Kimyasal Oksijen İhtiyacı'nı (KOİ) tamamlar. BOİ/KOİ oranı, bir atık suyun biyolojik olarak arıtılabilirliğinin yaygın bir göstergesidir. İlgili mikrobiyal tepkimelerin kinetiği için Michaelis–Menten hesaplayıcısına da bakın.
Tipik BOİ₅ değerlerinin yorumlanması
| Su tipi | Tipik BOİ₅ (mg/L) |
|---|---|
| Temiz nehir / dere | 1–5 |
| Orta düzeyde kirlenmiş nehir | 5–20 |
| Arıtılmış kentsel deşarj suyu | 10–30 |
| Ham evsel atık su | 150–400 |
| Yoğun endüstriyel atık | birkaç bine kadar |
Varsayımlar, sınırlamalar ve pratik ipuçları
- Standart koşullar: hesaplayıcı, APHA Standart Metotlar 5210B'ye göre karanlıkta ve 20 ± 1 °C'de 5 günlük inkübasyon varsayar. Şişelere bir TCMP inhibitörü eklenmedikçe nitrifikasyon engellenmez.
- Geçerlilik ölçütleri: standart yöntem yalnızca oksijen azalması en az 2 mg/L, kalan ÇÖ en az 1 mg/L ve elde edilen BOİ₅ en az 20 mg/L olduğunda geçerlidir. Hesaplayıcı bu ölçütlere aykırılıkları işaretler — uyarı görünürse deneyi daha uygun bir seyreltmeyle yineleyin.
- Seyreltmenin seçimi: doygunluğa yakın bir başlangıç ÇÖ'den (20 °C'de yaklaşık 9 mg/L) yaklaşık 3–5 mg/L'lik bir azalma hedefleyin. Bilinmeyen bir örnek için farklı seyreltmelerle (örn. %1, %2, %5, %10) birkaç şişe hazırlayıp geçerli olanı kullanın.
- Aşı oranı: her iki şişede de aynı aşılı seyreltme suyu kullanıldığında \(f\) genellikle ondalık olarak ifade edilen seyreltme kesrine eşittir (örn. %5 seyreltme için 0,05). Aşı hacimleri farklıysa bu değeri ayarlayın.
- Anında okumalar: D₁ ve B₁, 0. günde ölçülmelidir; doygunluk tablolarından varsayılmamalıdır — özellikle örnek karıştırıldıktan ve sıcaklık dengelendikten sonra.
- Seyreltme suyu körü: aşılanmamış seyreltme suyu üzerinde yapılan ayrı bir kör denetimi 5 günde 0,2 mg/L'den fazla oksijen tüketmemelidir; daha yüksek kör değerleri her sonucu bozar.
Sıkça Sorulan Sorular
Seyreltme oranını yüzde cinsinden P değerine nasıl dönüştürürüm?
P, örnek hacminin toplam şişe hacmine oranıdır ve yüzde olarak ifade edilir. 1:20 seyreltmede (1 hacim örnek artı 19 hacim seyreltme suyu) \(P = 1/20 = 0.05 = 5\%\)'tir. 1:30 seyreltme yaklaşık %3,3, seyreltilmemiş şişe ise %100'dür. Yüzde yerine oranı girmek en sık yapılan hatadır — sonucu 100 kat büyük ya da küçük gösterir.
İyi ya da kabul edilebilir bir BOİ₅ değeri nedir?
Suyun türüne bağlıdır. Temiz nehirler 1–5 mg/L, arıtılmış kentsel deşarj suyu ise genellikle 10–30 mg/L civarındadır. Birçok deşarj izni ikincil arıtılmış atık su için aylık ortalama olarak 20–30 mg/L civarında bir değer öngörür (örn. ABD ikincil arıtma kurallarında 30 mg/L); bu düzeydeki ya da altındaki değerler genel olarak kabul edilebilir sayılır. 100 mg/L üzeri değerler yoğun kirlilik işaretidir. Sınırlar alıcı suya ve bölgeye göre değiştiği için mutlaka kendi izin belgenize ya da yerel mevzuata bakın.
BOİ₅ ile CBOD₅ arasındaki fark nedir?
Standart BOİ₅, amonyağı nitrata dönüştüren nitrifikasyon bakterilerinin tükettiği oksijeni de kapsar. CBOD₅ (karbonlu BOİ) ise TCMP gibi bir nitrifikasyon inhibitörü eklendikten sonra ölçülür ve yalnızca karbonlu organik yükü yansıtır. Ham atık suda ikisi birbirine yakınken, arıtılmış deşarj sularında nitrifikasyon toplam ihtiyacın büyük bir bölümünü oluşturabilir ve CBOD₅'yi belirgin biçimde düşürebilir. İzin belgeniz özellikle istiyorsa ya da nitrifikasyon bakterileri sonucu bozuyorsa CBOD seçeneğini kullanın.
BOİ₅ ve KOİ arasında dönüşüm yapılabilir mi?
Tam bir dönüşüm yoktur, çünkü KOİ biyolojik olarak parçalanamayan bileşikleri de oksitler. Kaba kural olarak, tipik kentsel atık suda KOİ genellikle BOİ₅'in yaklaşık 1,5–2,5 katıdır; 0,5'i aşan BOİ/KOİ oranı ise kolayca parçalanabilir atığa işaret eder. Belirli bir atık su için ikisini de ölçüp kendi ampirik oranınızı belirleyin; genel çarpanlara bel bağlamayın.
Deney neden tam olarak 5 gün ve 20 °C'de yapılır?
5 gün, 20 °C protokolü, değerin alıcı akarsudaki tipik akış süresi boyunca ortaya çıkan oksijen ihtiyacına yaklaşması amacıyla seçilmiş, İngiltere kaynaklı tarihsel bir uzlaşıdır. Nihai ihtiyacın yalnızca bir bölümünü yakalar: 20 °C'de BOİ₅, 20 günlük nihai BOİ'nin yaklaşık %60–70'idir, çünkü nitrifikasyon gibi yavaş tepkimeler 5. günden sonra da sürer. Sabit koşulların amacı, sonuçları laboratuvarlar arasında karşılaştırılabilir kılmaktır.
Sonucum hata ya da geçerlilik uyarısı olarak geldi — sorun ne olabilir?
Sık görülen iki neden vardır: D₂, D₁'den büyükse hiç oksijen tüketilmemiş demektir — ölçümleri ya da şişe etiketlerini yeniden kontrol edin; örneklerin karıştırılması çok görülen bir hatadır. Aşı düzeltmesi ölçülen azalmadan büyükse aşı ihtiyacı örneğe göre fazla yüksekti; daha küçük bir aşı oranı kullanın. Geçerlilik uyarıları seyreltmenin uygun olmadığını gösterir: azalmanın az olmasi durumunda daha yüksek bir örnek kesri, kalan ÇÖ'nün 1 mg/L'nin altına düşmesi durumunda ise daha zayıf bir seyreltme gerekir. Birkaç seyreltme deneyip geçerli şişeyi kullanın.
Aşı düzeltmesi ne zaman uygulanmalıdır?
Örnek, organik maddesini parçalayacak yeterli mikroorganizma içermediğinde — biyolojik arıtılmış deşarj suyunda, dezenfektan içeren suda ya da endüstriyel atıkta tipik olduğu gibi — seyreltme suyunu aşılayın. Aşılama yapıyorsanız mutlaka paralel bir aşı kontrol şişesi çalıştırın ve ihtiyacını çıkarın; bu adımı atlamak BOİ₅ değerinizi yapay olarak yükseltir. Zaten bol miktarda bakteri içeren ham evsel atık su ya da nehir suyunda aşılama ve düzeltme genellikle gerekmez.