Teknik Sözlük
#11 – BOİ, Biyokimyasal Oksijen İhtiyacı (Biochemical Oxygen Demand, BOD)
Bir arıtma tesisinin laboratuvarı, cuma öğleden sonrası. Teknisyen, ağzına kadar doldurulmuş şişeleri tek tek kapatıp 20 °C’ye ayarlı inkübatöre diziyor. Kapak çarşambaya kadar açılmayacak; herkesin beklediği sayı, beş gün sonra şişede ne kadar oksijen kaldığından çıkacak.
Bakteriler ne kadar nefes alıyor?
BOİ, sudaki organik maddeyi parçalayan aerobik bakterilerin bu iş için tükettiği oksijen miktarıdır ve mg/L olarak verilir. Uygulamada neredeyse her zaman beş günlük, 20 °C’deki değer kastedilir; kısaltma da bu yüzden BOİ5 (İngilizcesiyle BOD5) olarak yazılır. Kısacası BOİ, kirliliği doğrudan değil, bakterilerin iştahı üzerinden ölçer.
Arıtılmadan dereye verilen atıksu, aynı işi derenin kendi bakterilerine yaptırır ve bedelini sudaki çözünmüş oksijenle öder. BOİ, bir atıksuyun alıcı ortamdan ne kadar oksijen “borç alacağını” önceden söyleyen göstergedir.
Neden beş gün, neden 20 derece?
Beş günün arkasında kimya değil, coğrafya var. ABD Jeoloji Araştırmaları Kurumu’nun (USGS) saha el kitabına göre 20. yüzyılın başında İngiltere’deki Kanalizasyon Bertarafı Kraliyet Komisyonu, beş günlük ve 18,3 °C’lik bir BOİ değerini referans olarak önerdi. Gerekçe, İngiliz nehirlerinin denize beş günden kısa sürede ulaşması ve yaz sıcaklığının nadiren 18,3 °C’yi aşmasıydı. Sıcaklık sonradan 20 °C’ye yuvarlandı. Aynı kaynak, beş günün teorik bir dayanağı olmadığını, tarihsel bir uzlaşı olduğunu açıkça yazar. Ama bugün evrensel bilimsel ve yasal referans odur.
Beş gün, işin tamamı da değildir. Metcalf & Eddy’ye atıfla verilen değerlere göre oksidasyonun yaklaşık yüzde 60–70’i beşinci güne kadar, yüzde 95–99’u ise yirminci güne kadar tamamlanır. Tam oksidasyon için 20 gün kabul edilir ve bu değere nihai BOİ denir.
Deney masasında
Klasik yöntem seyreltme yöntemidir. 20 °C’de su yaklaşık 9 mg/L oksijen çözebildiği için kirli bir numune şişeye doğrudan konursa oksijen ilk günlerde biter ve sonuç okunamaz. Bu nedenle numune havalandırılmış seyreltme suyuyla seyreltilir. Seyreltme oranı, deney sonunda şişede en az 1 mg/L oksijen kalacak biçimde seçilir. Erciyes ve Bartın üniversitelerinin laboratuvar föylerindeki örneğe göre BOİ’si 500 mg/L civarında tahmin edilen bir numune için 55 ile 100 kat arası seyreltme uygundur.
Evsel atıksu yeterince mikroorganizma taşır. Endüstriyel atıksuda ise şişeye aerobik bakteri kültüründen aşı (seed) eklenir ve aşının kendi oksijen tüketimi kontrol şişeleriyle hesaptan düşülür. Laboratuvar föylerinde kullanılan bağıntı şöyledir:
BOİ5 = [(D1 − D2) − (B1 − B2) · f] / P
Burada D1 ve D2 seyreltilmiş numunenin başlangıç ve beşinci gün çözünmüş oksijeni, B1 ve B2 aşı kontrolünün aynı değerleri, f numunedeki aşı yüzdesinin kontroldeki aşı yüzdesine oranı, P ise seyreltme oranıdır (ondalık olarak). Daha pratik bir yol olarak, kapalı şişedeki basınç değişimini izleyen manometrik (OxiTop tipi) ölçüm de kullanılır; şişeye sodyum hidroksit tabletleri konur, oksijen tüketimi günlük kaydedilir ve evsel atıksuda çoğu zaman seyreltme bile gerekmez.
Altıncı günün sürprizi: nitrifikasyon
Bakteriler yalnızca karbonlu maddeyi yemez, amonyağı da oksitler. USGS’ye göre bu azotlu aşama genellikle altıncı gün dolaylarında başlar, ancak bazı arıtılmış atıksularda beş günden önce de görülebilir. O zaman BOİ5 sonucu, karbon kirliliği olmayan bir oksijen tüketimiyle şişer. Bunu önlemek için nitrifikasyon inhibitörü eklenir ve sonuç karbonlu BOİ, yani CBOİ5 (CBOD5) olarak raporlanır. Laboratuvar raporunda hangisinin yazdığına bakmadan iki tesisi kıyaslamak, elmayla armudu tartmaktır.
BOİ ile KOİ aynı şey değil
KOİ (kimyasal oksijen ihtiyacı) aynı soruyu bakteriye değil kimyasal bir oksitleyiciye sorar ve cevabı beş gün bekletmez. Bu hız yüzünden laboratuvarda BOİ seyreltmesini seçerken bile ondan yararlanılır. Ama iki sayı birbirinin yerine geçmez. Adana’daki evsel atıksu üzerine yapılan bir çalışmada ortalama BOİ5 292 mg/L, ortalama KOİ 594 mg/L ölçülmüş, yani KOİ yaklaşık iki kat çıkmış; BOİ5/KOİ oranı 0,36 ile 0,67 arasında değişmiş ve ortalama 0,50 bulunmuştur. Yazarlar bu ortalamaya bakarak suyun biyolojik olarak arıtılabileceğini söyler, ama her atıksu için geçerli tek bir oran olmadığını da ekler.
Bir başka karışıklık da BOİ’yi sudaki çözünmüş oksijenle (ÇO) aynı sanmaktır. ÇO suyun o an ne kadar oksijeni olduğunu, BOİ ise ne kadar oksijen harcatacağını söyler.
Yönetmelikte ve projede BOİ
8 Ocak 2006 tarihli ve 26047 sayılı Resmî Gazete’de yayımlanan Kentsel Atıksu Arıtımı Yönetmeliği, ikincil arıtma çıkışı için BOİ5 sınırını 25 mg/L, KOİ sınırını 125 mg/L olarak verir. Yönetmeliğin dipnotu, aralarında ilişki kurulabiliyorsa BOİ5’in toplam organik karbon (TOK) gibi başka bir parametreyle değiştirilebileceğini de belirtir.
Aynı yönetmelik eşdeğer nüfusu (E.N.) kişi başı günlük 45 gram BOİ5 üzerinden tanımlar. Örnek bir hesap yapalım (rakamlar tamamen örnektir): günde 900 kg BOİ5 yükü üreten bir tesis, 900.000 g / 45 g = 20.000 E.N. eder. Yani arıtma tesisi açısından bu fabrika, yirmi bin kişilik bir kasabayla aynı yükü getirir. Kapasite ve deşarj konularında uygulamada idarenizle ve ilgili uzmanla teyit etmeyi unutmayın.
İnşaat mühendisi BOİ’yi en çok kanalizasyon ve arıtma projelerinde, organize sanayi bölgelerinin altyapısında ve deşarj izni dosyalarında görür. Binanın içindeki atık su tesisatının ilk bekçisini, yani sifonu,
anlatmıştık; BOİ ise o suyun yolculuğunun sonunda, arıtma tesisinin kapısında karşımıza çıkar. Yakın akrabaları KOİ, TOK, çözünmüş oksijen, nitrifikasyon, aktif çamur ve eşdeğer nüfustur.
Kaynaklar
Yanıtlamak için giriş yapın.