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2010. 2. 17. 13:17

BOD란




1. 정의

호기성 미생물이 호기성 조건에서 유기물을 분해하여 안정화시키는데 필요한 산소의 양

‣ BOD : 생화학적 산소 요구량(Biochemical Oxygen Demand)

‣ 미생물은 산소를 이용해 유기물을 산화해 발생하는 에너지를 생존 에너지로 사용

‣ 참고 항목
  - DO : 수질평가 지표의 하나로 수중 유리산소의 양
  - COD : 물속에 존재하는 유기물을 화학적으로 산화시키는데 필요한 산소의 양


2. 측정목적

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

□ 정수 및 하⋅폐수 처리상
◦ 원수의 수질관리
◦ 정수⋅하수․페수․중수 처리 등의 운영관리를 위한 기초자료
◦ 처리 공정의 효율 판단


3. BOD 특성

□ BOD 변화요인
◦ 탈산소반응
◦ 유기물의 침강작용으로 일어나는 유기물 제거반응
◦ 하천의 난류와 소류 현상으로 생기는 침전된 유기물질의 재부유 등

□ BOD의 구분
◦ C-BOD(Carbonaceous BOD, 1단계 BOD) : 탄소화합물을 호기성조건에서 미생물에 의해 분해시키는데 필요한 산소량
   ◆ 반응식
       ∙ 탄수화물 + O2 → CO2 + H2O
       ∙ 단백질 + O2 → CO2 + H2O + NH4+
◦ N-BOD(Nitrogeneous BOD) : 질소화합물을 호기성 조건에서 미생물에 의해 분해시키는데 필요한 산소량
   ◆ 반응식
       ∙ 2NH4+ +3O2 -> 2NO2- + 2H2O +4H+
       ∙ 2NO2- + O2 -> 2NO3-


‣ 유기 화합물 속의 유기질소가 질산화 미생물에 의해 점차 무기질소로 변하고 결국 NO3-N가 되는데 이 과정에서 DO 소모

‣ 하수와 같이 BOD가 높은 물에서는 질산화가 잘 일어나지 않으나 처리된 폐수, 강, 호수의 호기성 상태에서는 충분한 질산화가 이루어져 C-BOD보다 N-BOD가 높은 경우가 있으므로 수중 산소 소모면에서 N-BOD의 역할이 큼

‣ 질산화가 진행되어 있을 확률이 높은 시료
  - 생물학적으로 처리된 유출수
  - 하구 부근의 물

‣ 이론산소요구량과 최종 BOD와의 차 ≒ 부식질

□ 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 DO 부족곡선(DO sag curve) 또는 산소 수하곡선이라 함

【 SOD : 퇴적층에서 요구되는 산소량】

‣ 주로 침강된 유기물질의 분해, 저서성 생물의 호흡, 환원성 물질의 산화작용에 의해 발생

‣ 환경 요인 : 수온, 저수층의 DO농도, 유속, 저서생물의 특성, 간극수와 퇴적물내 유기물의 특성 등

‣ 수심이 깊고 유속이 빠른 하천보다는 유속이 느리고 수심이 낮은 하천에서 SOD가 크며 호소의 경우 SOD는 심수층의 DO소모에 가장 큰 역할을 담당

‣ SOD의 구분
  - BSOD(Biological Sediment Oxygen Demand) : 저서성 생물의 호흡작용에 의한 SOD
  - CSOD(Chemical Sediment Oxygen Demand) : 환원성물질의 산화에 의한 SOD


□ BOD와 COD의 관계
◦ 대부분 동일 폐수의 COD값은 BOD값보다 높은데 이것은 미생물에 의해 산화되지 않는 성분까지 화학적으로 산화되기 때문
◦ BOD와 COD 측정값의 관계 파악을 통한 생물학적 분해 불가능 물질 및 독성정도 파악 가능
◦ BOD와 COD 측정값의 관계 파악을 통한 생물학적 분해 불가능 물질 및 독성정도 파악 가능
◦ COD 측정으로 BOD 측정이 어려운 물에 대한 유기물 오염 평가
◦ COD 측정은 BOD 측정 소요 시간인 5일보다 빠른 1~3시간 내에 결과를 알수 있고 독성조건에서도 시험이 가능하므로 BOD 측정과 상호 보완적임
◦ COD의 경우 자연적인 조건에서 생물학적으로 물질이 안정화되는 속도에 관해서는 아무런 정보를 얻을 수 없으며 생물학적 자정작용 파악불가

‣ BOD보다 COD가 월등히 큰 경우
  - BOD 실험시 독성물질 포함한 경우
  - 시료가 생물학적으로 분해 불가능한 유기물질로 구성된 경우

‣ COD보다 BOD가 큰 경우
  - BOD 실험중 5일 이내에 질산화 발생시
  - COD 시험 방해물질인 방향족 혼합물, 피리딘 등 존재시

□ TOC, TOD, BOD 및 COD 와의 관계
◦ TOD(Total Organic Carbon), TOD(Total Oxygen Demand), COD(Chemical Oxygen Demand) 및 BOD(biological Oxygen Demand)는 모두 유기물에 의한 수질오염을 판단할 수 있는 항목들이지만 실험조건 및 산화율이 달라 각 나라별 실정에 따라 적용 항목 및 적용기준을 달리하고 있음
◦ TOC, TOD, COD는 물리화학적 측정방법이며, BOD는 생물화학적 측정방법이기 때문에 대부분의 나라에서는 수질기준 적용시 BOD를 기본으로 하고 TOC, TOD, COD중 한 항목을 동시에 적용하여 상호 보완적인 체제를 이루고 있음
◦ 현재 우리나라는 BOD5와 CODMn을 적용하고 있는데 이 두항목은 대략적으로 탄소계 유기물 약 60~80 %정도를 산화하는데 필요한 산소요구량임. 반면, TOC, TOD는 약 95 % 이상의 산화에 필요한 산소요구량을 측정할 수 있어 TOC, TOD값을 BOD5 및 CODMn값에 준하여 설정된 현행 수질기준에 적용하여 평가할 수 없음
◦ 또한 실제로 자연수계 내부에서 일어나는 이화학적, 생물학적 변화는 수계환경이나 수중에 존재하는 오염물질의 종류 및 형태 등에 따라 특징적으로 적용될 수 있으므로 어느 것이 가장 우수한 방법
이라 말할 수는 없으며, 이들 적용항목은 각 나라의 제도, 경제, 기술수준 등과 상호조화를 이룰 수 있도록 선택하는 것이 일반 추세임

‣ 호소에서의 COD 측정 이유
- BOD로는 호소 유기오염의 설명이 곤란(조류의 BOD 측정 방해 등)
- 생체량인 조류를 유기물량에 포함시키기 위함

‣ 해역에서의 COD 측정 이유
- BOD 측정시 적조에 의한 영향이 있음
- 염도에 의해 BOD 측정의 어려움



한국수자원공사

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