水質管理や環境分析の現場でよく耳にする「BOD」という指標。
しかし、その単位や読み方、さらには換算・変換の方法について、正確に把握できているでしょうか。
BODはmg/LやppmといったさまざまO単位で表現され、水質基準との関係も重要なポイントになります。
本記事では、BODの単位の基本から換算・変換方法、水質基準との対応まで、わかりやすく解説していきます。
環境担当者や学生の方、水処理に関わる方にとって、ぜひ参考にしていただける内容です。
BODの単位はmg/L(ppm)が基本!読み方と意味を理解しよう
それではまず、BODの単位の基本と読み方について解説していきます。
BODの単位は?換算・変換も(mg/LやppmやO2量や水質基準等)読み方や一覧は?という疑問に対する結論として、BODの単位は主に「mg/L(ミリグラムパーリットル)」が使用されます。
これは「1リットルの水中に溶け込んでいる有機物を分解するために必要な酸素量をミリグラムで表したもの」を意味しています。
BODは「Biochemical Oxygen Demand」の略称で、日本語では「生物化学的酸素要求量」と呼びます。
読み方は「ビーオーディー」が一般的です。
mg/Lとppmの関係
mg/LとppmはBODの表記でよく混在して使われる単位です。
水溶液の場合、1mg/L = 1ppm(パーツパーミリオン)として扱われることがほとんどです。
これは水の密度がほぼ1g/mLであることを前提にした近似値ですが、環境分析の実務ではこの換算が広く採用されています。
ppm(parts per million)は「100万分の1」を表す単位です。
水溶液の場合:1ppm = 1mg/L(水の密度≒1g/mLのとき)
例:BOD値が5ppm = BOD値が5mg/L
ただし、厳密には溶液の密度が1g/mLでない場合には誤差が生じるため、精密な分析では注意が必要です。
BODの「O2量」という表現について
BODの値は「O2量」として表現されることがあります。
これは「酸素(O2)として何mg/L消費されるか」という意味であり、BODの本質そのものを示した言い方です。
正式には「mg-O2/L」と記載されることもあり、測定値が「酸素消費量」であることを明示するために使われます。
実務では単に「mg/L」と書かれることが多いものの、O2量という表現も覚えておくと理解が深まるでしょう。
BOD・COD・SSとの単位比較
水質指標にはBOD以外にも、COD(化学的酸素要求量)やSS(浮遊物質量)などがありますが、いずれもmg/Lを基本単位として使用します。
単位が統一されているため、相互比較がしやすいのが特徴です。
| 水質指標 | 正式名称 | 主な単位 | 備考 |
|---|---|---|---|
| BOD | 生物化学的酸素要求量 | mg/L(ppm) | 5日間培養法が標準 |
| COD | 化学的酸素要求量 | mg/L(ppm) | 主に海域・湖沼で使用 |
| SS | 浮遊物質量 | mg/L | ろ過後の残留物重量 |
| DO | 溶存酸素量 | mg/L | 高いほど良好な水質 |
BODの換算・変換方法を具体的に確認しよう
続いては、BODの換算・変換方法を具体的に確認していきます。
BODは測定値をそのまま使うだけでなく、異なる単位や濃度に換算・変換する場面も実務では少なくありません。
単位換算をしっかり押さえておくことで、水質管理の精度が格段に上がります。
mg/LとppmとppdDの換算
先述のとおり、水溶液においてmg/Lとppmはほぼイコールで扱われます。
さらに精密な環境測定では「ppb(パーツパービリオン)」も使われることがあります。
単位換算の基本
1mg/L = 1ppm(水溶液の場合)
1ppm = 1,000ppb
1mg/L = 1,000μg/L(マイクログラムパーリットル)
例:BOD値が0.005mg/L = 5μg/L = 5ppb
μg/Lはマイクログラムパーリットルと読み、非常に低濃度の水質を扱う際に用いられます。
BOD値が高精度で求められる研究分野などでは、このような細かな換算が求められる場面もあるでしょう。
BOD負荷量(g/日・kg/日)への変換
BODの濃度(mg/L)から排水量と組み合わせた「負荷量」への変換も、実務でよく行われる計算です。
負荷量はg/日やkg/日で表され、排水処理設備の設計や管理に欠かせない指標となります。
BOD負荷量の計算式
BOD負荷量(g/日) = BOD濃度(mg/L) × 排水量(m³/日) × 1,000(L/m³) ÷ 1,000,000(mg→g換算)
= BOD濃度(mg/L) × 排水量(m³/日) × 1(g換算係数)
例:BOD濃度200mg/L、排水量50m³/日の場合
→ 200 × 50 = 10,000 g/日 = 10 kg/日
この計算は排水処理の効率評価にも直結するため、環境担当者ならぜひ押さえておきたいポイントです。
BOD除去率の計算方法
排水処理の効果を評価する際には「BOD除去率」も重要な指標となります。
BOD除去率の計算式
BOD除去率(%) = (流入BOD − 流出BOD) ÷ 流入BOD × 100
例:流入BOD = 200mg/L、流出BOD = 20mg/L の場合
→ (200 − 20) ÷ 200 × 100 = 90%
BOD除去率が高いほど、処理設備が効率的に機能していることを示しています。
排水処理施設の性能評価では、この指標が非常に重視されます。
BODの水質基準とmg/Lでみる環境基準一覧
続いては、BODに関する水質基準と環境基準の内容を確認していきます。
日本では、河川などの公共用水域に対してBODの環境基準が設定されています。
これらの基準値はすべてmg/Lで表記されており、水域の利用目的に応じて段階的に定められています。
河川のBOD環境基準(類型別)
日本の環境基準では、河川を利用目的に応じてAA〜Eの類型に分類し、それぞれにBODの基準値を設けています。
| 類型 | 利用目的の目安 | BOD基準値(mg/L) |
|---|---|---|
| AA | 水道1級、自然環境保全 | 1以下 |
| A | 水道2級、水産1級、水浴 | 2以下 |
| B | 水道3級、水産2級 | 3以下 |
| C | 水産3級、工業用水1級 | 5以下 |
| D | 工業用水2級、農業用水 | 8以下 |
| E | 工業用水3級、環境保全 | 10以下 |
飲料水に利用される水域では非常に厳しい基準が課せられており、AA類型のBOD基準は1mg/L以下という高い水質が求められます。
排水基準(下水道・工場排水)との関係
環境基準とは別に、工場や事業場からの排水に対しては「排水基準」が設けられています。
水質汚濁防止法に基づく一般的な排水基準のBODは160mg/L以下(日間平均120mg/L以下)と定められています。
これは河川の環境基準よりもかなり高い値ですが、排水は処理後に希釈されることを前提としています。
自治体によってはさらに厳しい上乗せ基準が設定されているケースもあるため、地域ごとの確認が必要です。
飲料水・水道水のBOD基準
水道水質基準では、BODそのものの直接規定よりも有機物(TOCなど)として管理されることが多くなっています。
ただし、原水の水質管理においてはBOD値が水源の汚染度を測る重要な目安となっており、実務上は欠かせない指標です。
特に浄水処理の計画段階では、原水のBOD値をmg/L単位で正確に把握することが求められます。
BODの水質基準まとめ
河川AA類型:1mg/L以下(最も厳しい基準)
河川E類型:10mg/L以下(最も緩やかな基準)
工場排水基準:160mg/L以下(日間平均120mg/L以下)
下水道放流水:通常20mg/L以下が目安とされることが多い
BOD測定の方法とO2量の算出について
続いては、BOD測定の方法とO2量の算出についても確認していきます。
BOD値(mg/L)を正確に求めるためには、標準的な測定手順を理解しておくことが大切です。
BOD測定の基本は「5日間培養法(BOD5)」であり、国際的にも広く採用されています。
BOD5(5日間培養法)とは
BOD5とは、水サンプルを20℃で5日間培養し、その間に消費された酸素量(mg/L)をBOD値とする方法です。
「5」は培養日数を表しており、BOD5という表記は「5日間で消費されたO2量(mg/L)」を意味します。
測定の流れはおおむね以下のとおりです。
BOD5測定の基本手順
① 試料水を希釈・調整する(希釈水にはDO(溶存酸素)を飽和させたものを使用)
② 初期DO値を測定する
③ 20℃の暗所で5日間培養する
④ 培養後のDO値を測定する
⑤ BOD(mg/L) = 初期DO − 培養後DO(希釈倍率を考慮して補正)
測定には試薬や恒温槽、DO計などの機器が必要であり、専門的な知識と操作技術が求められます。
O2量(mg-O2/L)の算出と意味
BOD測定で求められるのは、水中の有機物を微生物が分解する際に消費する酸素量(O2量)の数値です。
この値が大きいほど水中の有機物が多く、水質が汚濁していることを意味しています。
単位のmg-O2/Lは「1リットルあたり何mgの酸素(O2)が消費されたか」を示しており、BODの本質的な意味そのものを表現した表記です。
実務ではmg/Lと省略されることが大半ですが、O2量という概念を理解しておくと、数値の意味がより明確に把握できるでしょう。
簡易測定法と自動測定装置
従来の5日間培養法は時間がかかるため、近年では短時間で測定できる簡易BOD測定法や自動測定装置も普及しています。
これらはセンサー式や呼吸量測定法を採用しており、リアルタイムでのモニタリングが可能です。
ただし、これらの簡易法は公定法(BOD5)と完全に一致するわけではないため、目的に応じた使い分けが重要です。
| 測定方法 | 測定時間 | 単位 | 主な用途 |
|---|---|---|---|
| BOD5(5日間培養法) | 5日間 | mg/L(mg-O2/L) | 公定法・環境基準適合確認 |
| 呼吸量測定法 | 数時間〜数日 | mg/L | 迅速モニタリング |
| センサー式自動測定 | リアルタイム | mg/L | 処理場の連続監視 |
まとめ
本記事では、BODの単位や換算・変換、水質基準、測定方法について幅広く解説してきました。
BODの基本単位はmg/L(ppm)であり、O2量(mg-O2/L)として表現されることもあります。
ppmとmg/Lは水溶液では実質的に同じ値として扱えるため、現場での換算も難しくないでしょう。
水質基準では河川の類型別にBOD値が細かく設定されており、AA類型の1mg/L以下から工場排水基準の160mg/L以下まで、用途によって大きな幅があります。
負荷量への変換や除去率の計算など、実務で役立つ計算方法も合わせて活用してみてください。
BODの単位と換算をしっかり理解することが、水質管理の第一歩となるはずです。