홍라이프 계산기BOD₅ 계산기 쉽게 이해하기 — 개념과 원리
생물화학적 산소요구량(BOD₅)은 물속 미생물이 20 °C에서 5일 동안 유기물을 분해하면서 소비하는 용존산소의 양입니다. 하·폐수와 하천의 유기물 오염 정도를 나타내는 대표적인 지표입니다. 오염이 심한 시료는 병 속 산소를 모두 써 버리므로, 산소가 포화된 희석수로 먼저 희석해서 측정합니다. 이 계산기는 희석한 병에서 측정한 산소 감소량을 원래 시료의 BOD로 환산합니다.
계산 방법
BOD₅(mg/L) = (D₁ − D₂) ÷ P
- D₁: 희석 시료를 준비한 직후의 용존산소(mg/L)
- D₂: 5일 배양 후의 용존산소(mg/L)
- P: 병 안 시료의 비율, 시료 부피 ÷ 병 부피(예: 300 mL 병에 시료 6 mL면 0.02)
식종하지 않은 경우의 식입니다. 식종 미생물을 넣었다면 식종액 자체의 산소 소비를 빼야 하며, BOD₅ = [(D₁ − D₂) − (B₁ − B₂) × f] ÷ P로 계산합니다. B₁, B₂는 식종 대조군의 측정값, f는 대조군 대비 시료 병의 식종액 비율입니다.
원리
세균은 분해 가능한 유기물을 산화하면서 분해한 양에 비례해 산소를 씁니다. 밀봉한 어두운 병에서는 산소가 들어오지도, 광합성으로 생기지도 않으므로 용존산소의 감소량이 곧 미생물의 소비량입니다. 병 안에서 실제 시료는 P만큼이고 나머지는 산소를 거의 쓰지 않는 희석수입니다. 따라서 P로 나누면 희석하지 않은 시료가 요구할 산소량이 됩니다.
예제 풀이
- 입력값: D₁ = 8.5 mg/L, D₂ = 4.0 mg/L, P = 0.02
- 산소 감소량: 8.5 − 4.0 = 4.5 mg/L
- BOD₅ = 4.5 ÷ 0.02 = 225 mg/L
- 유효성 확인: 감소량 4.5 mg/L가 2 mg/L 이상이고 잔류 용존산소 4.0 mg/L가 1 mg/L 이상이므로 Standard Methods 기준에 맞는 희석입니다.
| 시료 비율 P (시료 부피 ÷ 병 부피) | BOD₅ (mg/L) |
|---|---|
| 0.005 | 900 |
| 0.01 | 450 |
| 0.015 | 300 |
| 0.02 | 225 |
| 0.025 | 180 |
| 0.03 | 150 |
| 0.04 | 112.5 |
결과 해석
처리하지 않은 생활하수의 BOD₅는 보통 수백 mg/L이므로 225 mg/L는 일반적인 유입 하수 수준입니다. 2차 처리를 거치면 수십 mg/L 이하로 낮아지며, EU 도시폐수처리지침은 25 mg/L, 미국 2차 처리 기준은 30일 평균 30 mg/L를 정하고 있습니다. 오염되지 않은 하천은 대개 몇 mg/L에 불과합니다.
흔한 실수
- P를 비율(0.02)이 아닌 백분율(2)로 입력하는 경우
- 감소량이 2 mg/L 미만이거나 잔류 용존산소가 1 mg/L 미만인 병을 그대로 쓰는 경우
- 식종했는데 식종 보정을 빠뜨리는 경우
- 질산화 억제제를 쓰지 않아 질산화에 의한 산소 소비가 더해지는 점을 무시하는 경우
자주 묻는 질문
왜 하필 5일인가요?
20세기 초 영국에서 정해진 관행으로, 상당한 산화가 일어나기에 충분하고 하천수가 바다에 이르는 기간보다 길다고 보았기 때문입니다.
BOD와 COD는 무엇이 다른가요?
COD는 강한 화학 산화제로 대부분의 유기물을 몇 시간 만에 산화하므로 보통 BOD보다 높게 나옵니다.
P는 어떻게 정하나요?
여러 단계로 희석해 적어도 하나가 2 mg/L 이상 감소하고 1 mg/L 이상 남도록 준비합니다.
출처: APHA, AWWA and WEF, Standard Methods for the Examination of Water and Wastewater, Method 5210 B · Council Directive 91/271/EEC concerning urban waste-water treatment, Annex I · US EPA, 40 CFR Part 133, Secondary Treatment Regulation