পানির BOD এর সজ্ঞা এবং পানির BOD নির্ণয়ের ব্যবহারিক উদাহরণ
পানির BOD (Biochemical Oxygen Demand)
BOD বা জৈব রাসায়নিক অক্সিজেন চাহিদা (Biochemical Oxygen Demand) এর মান দ্বারা সারফেস ওয়াটার বা ভূ-পৃষ্ঠের পানিতে উপস্থিত পচনশীল জৈব দূষকের পরিমাণ তুলনা ও পরিমাপ করা হয়।
সংজ্ঞা: নির্দিষ্ট তাপমাত্রায় (সাধারণত ২০°C) কোনো পানির নমুনায় উপস্থিত পচনশীল জৈব বস্তুকে বায়জীবী অণুজীব বা ব্যাকটেরিয়া (Aerobic Bacteria) দ্বারা সম্পূর্ণ বিয়োজিত বা জারিত (Biodegradation) করতে পানির দ্রবীভূত অক্সিজেন (DO) থেকে যে পরিমাণ অক্সিজেন ব্যয় হয়, তাকে ওই নমুনা পানির BOD বলে। জৈব বস্তুর এই জারণ প্রক্রিয়ার ফলে নমুনা পানির DO এর মান হ্রাস পায়।
জৈব বর্জ্যের জারণ বিক্রিয়া
পানিতে থাকা পচনশীল জৈব বর্জ্যের প্রধান উপাদানগুলো হলো কার্বন (C), hydrogen (H), সালফার (S), নাইট্রোজেন (N) এবং অক্সিজেন (O)। ব্যাকটেরিয়া অক্সিজেন ব্যবহার করে এদের নিম্নরূপ জারিত করে:
তাত্ত্বিকভাবে, পচনশীল জৈব বর্জ্যের প্রতি ১ মিলিগ্রাম (1 mg) কার্বনকে ব্যাকটেরিয়া দ্বারা সম্পূর্ণ জারিত করতে ২.৬৭ মিলিগ্রাম (2.67 mg) O2 ব্যয় হয়। এছাড়া জৈব দূষকে বিদ্যমান হাইড্রোজেন (H), সালফার (S) ও নাইট্রোজেন (N) ইত্যাদির সম্পূর্ণ জারণের জন্য আরও অতিরিক্ত অক্সিজেনের প্রয়োজন পড়ে।
পানির গুণগত মানদণ্ডে BOD এর গ্রহণযোগ্যতা (WHO)
| BOD এর মান (mg/L বা ppm) | পানির গুণগত অবস্থা |
|---|---|
| 1.0 – 2.0 mg/L | খুবই ভালো (বিশুদ্ধ পানি) |
| 3.0 mg/L | মোটামুটি ভালো |
| ≤ 6.0 mg/L | মাছ ও জলজ প্রাণীর বেঁচে থাকার জন্য অনুমোদিত শেষ সীমা (WHO) |
| > 10.0 mg/L | খুবই খারাপ (অত্যধিক দূষিত পানি) |
পানির BOD নির্ণয়ের ব্যবহারিক উদাহরণ
ধাপ ১: ল্যাবরেটরিতে অক্সিজেন সেন্সর যুক্ত ইলেকট্রোড (DO Meter) সংগৃহীত পানির নমুনায় ডুবিয়ে প্রাথমিক দ্রবীভূত অক্সিজেন বা Initial DO নির্ণয় করা হয়। ধরা যাক, প্রাথমিক DO পাওয়া গেল 8.5 ppm।
ধাপ ২: এরপর ওই নমুনা পানি দ্বারা একটি বিশেষ BOD বোতল সম্পূর্ণ পূর্ণ করে স্টপার আটকে দেওয়া হয়। বোতলটি ২০°C তাপমাত্রায় টানা ৫ দিন সম্পূর্ণ অন্ধকারে একটি ইনকিউবেটরে রাখা হয় (এই সময়কে Incubation Period বলে)। অন্ধকারে রাখার কারণ হলো যেন শৈবাল সালোকসংশ্লেষণের মাধ্যমে নতুন অক্সিজেন তৈরি করতে না পারে। এ সময়ে ব্যাকটেরিয়া পানির DO ব্যবহার করে জৈব বর্জ্যের জারণ ঘটায়।
ধাপ ৩: ৫ দিন পর বোতলটি বের করে পুনরায় অক্সিজেন সেন্সর ডুবিয়ে চূড়ান্ত দ্রবীভূত অক্সিজেন বা Final DO নির্ণয় করা হয়। ধরা যাক, এবার Final DO পাওয়া গেল 5.5 ppm।
অতএব, নমুনা পানির BOD = (8.5 – 5.5) ppm = 3.0 ppm (বা 3.0 mg/L)।
অনুধাবনমূলক জ্ঞান: কোনো নমুনা পানির BOD এর মান 5 mg/L বা 5 ppm বলতে বোঝায়—ওই পানির প্রতি লিটারে উপস্থিত পচনশীল জৈব বর্জ্যকে ২০°C তাপমাত্রায় বায়জীবী ব্যাকটেরিয়া দ্বারা সম্পূর্ণ ভেঙে ফেলতে পানির দ্রবীভূত অক্সিজেন (DO) থেকে মোট ৫ মিলিগ্রাম অক্সিজেন খরচ হবে।
BOD পরিমাপের পরীক্ষাগার কার্যপদ্ধতি ও লঘুকরণ (Dilution Method)
উচ্চ মাত্রার বর্জ্য পানির ক্ষেত্রে সরাসরি BOD মাপা যায় না, কারণ ব্যাক্টেরিয়ার অক্সিজেনের চাহিদা পানির মোট DO এর চেয়ে বেশি হতে পারে। তাই নমুনা পানিকে প্রথমে অক্সিজেন-সম্পৃক্ত পানি (Dilution Water) দিয়ে লঘু করে ৫ দিন ধরে ইনকিউবেশন প্রক্রিয়া চালানো হয়। নিচে এর সুনির্দিষ্ট ধাপসমূহ দেওয়া হলো:
- প্রথমে বিভিন্ন উৎস (যেমন: কলকারখানা বা নর্দমা) হতে বর্জ্য পানির নমুনা সংগ্রহ করা হয়।
- একটি কনিক্যাল ফ্লাস্কে ৫০ mL পাতিত পানি নিয়ে তাতে ব্যাকটেরিয়ার পুষ্টি ও অনুকূল পরিবেশ সৃষ্টির জন্য যোগ করা হয়:
- (i) ১ mL ফসফেট বাফার দ্রবণ (pH = ৭.২)
- (ii) ১ mL ম্যাগনেসিয়াম সালফেট (MgSO4) দ্রবণ (22.5 g/L)
- (iii) ১ mL ক্যালসিয়াম ক্লোরাইড (CaCl2) দ্রবণ (27.5 g/L)
- (iv) ১ mL ফেরিক ক্লোরাইড (FeCl3) দ্রবণ (25 g/L)
- উৎসভেদে নমুনা পানিকে লঘু (Dilute) করা হয়। যেমন—শিল্পবর্জ্য পানির ক্ষেত্রে ০.১% থেকে ১%, সুয়ারেজ বর্জ্যের জন্য ১% থেকে ১.৫%, এবং নদীর দূষিত পানির জন্য ২৫% থেকে ১০০% পর্যন্ত লঘুকরণ পানি ব্যবহার করা হয়।
- প্রস্তুতকৃত লঘু পানির (Dilution Water) মিশ্রণে নলের সাহায্যে ৫-১০ মিনিট নিরবচ্ছিন্ন বায়ুপ্রবাহ চালনা করা হয়, যাতে পানিতে দ্রবীভূত অক্সিজেনের (DO) মাত্রা অন্তত ৭ ppm পর্যন্ত সম্পৃক্ত হয়।
- লঘুকৃত নমুনা পানির অর্ধেক অংশ নিয়ে তাৎক্ষণিকভাবে DO পরিমাপ করা হয়। মনে করি, এই প্রাথমিক DO এর মান = D1।
- বাকি অর্ধেক লঘু নমুনাকে একটি শক্ত ছিপিযুক্ত কনিক্যাল ফ্লাস্ক বা BOD বোতলে নিয়ে মুখ ভালোভাবে বন্ধ করে ২০°C তাপমাত্রায় অন্ধকারে ৫ দিন রেখে দেওয়া হয়। ৫ দিন পর এই নমুনার চূড়ান্ত DO পরিমাপ করা হয়। মনে করি, এই মান = D2।
- ইন্টারন্যাশনাল স্ট্যান্ডার্ড অনুযায়ী, বর্জ্যবিহীন ব্ল্যাঙ্ক লঘু পানির (Blank Control Water) আলাদা রিডিংও নেওয়া হয়। এর প্রাথমিক DO এর মান = B1 এবং ৫ দিন পর DO এর মান = B2 নির্ণয় করা হয়।
BOD গণনার চূড়ান্ত সমীকরণ
লঘুকরণ পদ্ধতিতে সংগৃহীত বর্জ্যের প্রকৃত BOD নিচের সূত্রের সাহায্যে নিখুঁতভাবে গণনা করা হয়:
| BOD = | (D1 – D2) – (B1 – B2)f | mg/L (or ppm) |
| p |
D1: লঘুকৃত বর্জ্য নমুনার প্রাথমিক DO
D2: ৫ দিন ইনকিউবেটরের পর লঘুকৃত বর্জ্য নমুনার চূড়ান্ত DO
B1: বর্জ্যবিহীন লঘু পানির (Blank) প্রাথমিক DO
B2: ৫ দিন ইনকিউবেটরের পর লঘু পানির (Blank) চূড়ান্ত DO
p: ব্যবহৃত মূল বর্জ্য নমুনার আয়তনের দশমিক ভগ্নাংশ (Decimal Fraction)
f: লঘু বর্জ্য মিশ্রণে ব্যবহৃত লঘু পানির অনুপাত ফ্যাক্টর (Seed Ratio Factor)
