水處理劑可生物降解性能評(píng)價(jià)方法

姜 玥 胡 靜

（陜西省石油化工研究設(shè)計(jì)院)

隨著人類環(huán)保意識(shí)的提高，環(huán)保法規(guī)進(jìn)一步嚴(yán)格，許多國(guó)家已開(kāi)始限制磷的排放，并對(duì)最終排放到環(huán)境中的化學(xué)物質(zhì)提出生物降解性的要求。水處理產(chǎn)品隨著污水排入環(huán)境已劃歸到這一范疇，對(duì)水處理劑產(chǎn)品的可生物降解要求已提到議事日程。

可生物降解是水處理劑的發(fā)展趨勢(shì)，國(guó)內(nèi)目前的水處理劑主要以有機(jī)磷系為主。研究使用以可生物降解的水處理劑為主劑的水處理復(fù)合配方，增強(qiáng)水處理劑的可生物降解程度，并逐漸形成系列化、環(huán)境友好的綠色水處理劑，是目前水處理發(fā)展的方向之一。因此，建立完善的可生物降解評(píng)價(jià)體系，是非常必要和急需的一項(xiàng)工作。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 評(píng)價(jià)方法

目前，對(duì)于有機(jī)物生物降解性能評(píng)價(jià)的方法主要有基質(zhì)去除率法、微生物指標(biāo)法和綜合評(píng)估法[1]。對(duì)這幾種方法的比較如表1所示。

表1 幾種有機(jī)物生物降解性能評(píng)價(jià)

1.2 二氧化碳生成量法

1.2.1 實(shí)驗(yàn)環(huán)境

在避光或弱光條件下進(jìn)行培養(yǎng)，溫度20～25℃。

1.2.2 試劑和儀器

水、GB/T 6682三級(jí)且不含CO2、磷酸二氫鉀、磷酸氫二鉀、氯化銨、硫酸鎂、氯化鈣、氯化鐵。

不含CO2的空氣發(fā)生裝置、CO2分析設(shè)備、離子膜或過(guò)濾裝置、pH計(jì)、轉(zhuǎn)子流量計(jì)。

1.2.3 實(shí)驗(yàn)步驟

（1）實(shí)驗(yàn)瓶的準(zhǔn)備

裝有待測(cè)液的待測(cè)瓶2個(gè) （標(biāo)記為F1）;

裝有培養(yǎng)液的接種和接種物的空白瓶2個(gè) （標(biāo)記為 F2）；

裝有參比液的參比瓶1個(gè) （標(biāo)記為F3），用來(lái)核對(duì)實(shí)驗(yàn)過(guò)程；

準(zhǔn)備盛裝抑制性檢測(cè)液的實(shí)驗(yàn)瓶1個(gè) （標(biāo)記為F4），用于檢測(cè)待測(cè)物可能存在的抑制作用；

準(zhǔn)備盛裝只含待測(cè)物、不含接種物的實(shí)驗(yàn)瓶1個(gè) （標(biāo)記為F5），通過(guò)高壓滅菌或加入適當(dāng)?shù)臒o(wú)機(jī)毒性物質(zhì)以抑制微生物的活性來(lái)檢測(cè)待測(cè)物可能存在的非生物消除作用。

（2）實(shí)驗(yàn)裝置中CO2氣體的清除

如表2所示，在試驗(yàn)瓶中加入適量的培養(yǎng)液和接種物。將實(shí)驗(yàn)容器與不含CO2的氣體發(fā)生裝置連接。在設(shè)定的溫度下攪拌、曝氣24 h，以便CO2徹底排出。

表2 測(cè)試瓶中待測(cè)物和參比物的最終分配

（3） 降解開(kāi)始

根據(jù)表2，在各試驗(yàn)瓶中加入指定濃度的待測(cè)液和參比液，通以流量為50～100 mL/min的不含CO2的氣體，開(kāi)始試驗(yàn)。在一定計(jì)時(shí)間隔內(nèi)根據(jù)CO2的生成速率，選擇一種適當(dāng)、有效、準(zhǔn)確的方法測(cè)定每個(gè)試驗(yàn)瓶中的CO2釋放量。待生成的CO2量接近常數(shù)并且預(yù)計(jì)不會(huì)有進(jìn)一步的生物降解發(fā)生時(shí)，就認(rèn)為試驗(yàn)結(jié)束。一般情況下試驗(yàn)期最長(zhǎng)不超過(guò)28 d，如果降解已明顯開(kāi)始但尚未達(dá)到平臺(tái)期，則需將試驗(yàn)期延長(zhǎng)1～2星期。

（4） 降解結(jié)束

在試驗(yàn)最后一天，測(cè)量每個(gè)試驗(yàn)瓶中的pH值。加入5 mL鹽酸進(jìn)行酸化，以分解試驗(yàn)瓶中碳酸鹽和重碳酸鹽，清除CO2。繼續(xù)通氣24 h，測(cè)定每個(gè)試驗(yàn)瓶釋放的CO2量。

在相同條件下，評(píng)價(jià)了聚環(huán)氧琥珀酸 （PESA）的生物降解性能，以甘氨酸為參比物。實(shí)驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表3。甘氨酸是一種極易生物降解的氨基酸，測(cè)定其28 d生物降解率最高可達(dá)90%以上。聚環(huán)氧琥珀酸28 d生物降解率大于60%，可達(dá)到甘氨酸的65%以上，屬易降解有機(jī)物。

表3 不同藥劑的生物降解性能評(píng)價(jià)

2 結(jié)果與討論

有機(jī)物生物降解受多種因素的影響，除了受其自身結(jié)構(gòu)的影響之外，溫度、pH、受試物濃度、其他物質(zhì)的作用以及生物源、生物量等生物條件都有不同程度的影響[2]。選擇生物降解性能評(píng)價(jià)的方法取決于有機(jī)物生物降解所需達(dá)到的程度。對(duì)不同的有機(jī)物必須根據(jù)其溶解性、揮發(fā)性、吸附性等選擇適當(dāng)?shù)脑u(píng)價(jià)方法、實(shí)驗(yàn)操作程序及相應(yīng)的評(píng)價(jià)指標(biāo)。

通過(guò)比較并考慮到水處理劑的應(yīng)用范圍和結(jié)構(gòu)特點(diǎn)以及評(píng)價(jià)方法的快捷和便利，筆者認(rèn)為 《二氧化碳生成量法》標(biāo)準(zhǔn)比較適合用于水處理化學(xué)品生物降解性能的評(píng)價(jià)。該標(biāo)準(zhǔn)基于綜合評(píng)估法原理并進(jìn)行了改進(jìn)，適用于實(shí)驗(yàn)室條件下易溶于水或微溶于水、無(wú)揮發(fā)性且在實(shí)驗(yàn)濃度下對(duì)試驗(yàn)微生物無(wú)抑制作用的水處理劑。

3 結(jié)束語(yǔ)

化學(xué)物質(zhì)的可生物降解性已成為全社會(huì)關(guān)注的一個(gè)話題。水處理劑的可生物降解性將成為水處理劑行業(yè)發(fā)展的一個(gè)門檻，建立簡(jiǎn)單、準(zhǔn)確的水處理劑可生物降解性評(píng)價(jià)方法已迫在眉睫。在目前情況下，二氧化碳生成量法具有測(cè)試方法簡(jiǎn)單、儀器要求簡(jiǎn)單、準(zhǔn)確性好等特點(diǎn)，具有實(shí)際應(yīng)用意義。

[1] 王奕，楊鳳林，張興文，等.化學(xué)品生物降解性的評(píng)價(jià)與預(yù)測(cè) [J].化工環(huán)保，2002，22(4)：209-212.

[2] 張紅春，袁輝志.可生物降解水處理劑的研究現(xiàn)狀及評(píng)價(jià)方法 [J].齊魯石油化工，2007，35（1）：43-47.