水处理剂可生物降解性能评价方法

2013-04-11姜玥胡静

化工装备技术 2013年1期

姜玥胡静

（陕西省石油化工研究设计院)

随着人类环保意识的提高，环保法规进一步严格，许多国家已开始限制磷的排放，并对最终排放到环境中的化学物质提出生物降解性的要求。水处理产品随着污水排入环境已划归到这一范畴，对水处理剂产品的可生物降解要求已提到议事日程。

可生物降解是水处理剂的发展趋势，国内目前的水处理剂主要以有机磷系为主。研究使用以可生物降解的水处理剂为主剂的水处理复合配方，增强水处理剂的可生物降解程度，并逐渐形成系列化、环境友好的绿色水处理剂，是目前水处理发展的方向之一。因此，建立完善的可生物降解评价体系，是非常必要和急需的一项工作。

1 实验部分

1.1 评价方法

目前，对于有机物生物降解性能评价的方法主要有基质去除率法、微生物指标法和综合评估法[1]。对这几种方法的比较如表1所示。

表1 几种有机物生物降解性能评价

1.2 二氧化碳生成量法

1.2.1 实验环境

在避光或弱光条件下进行培养，温度20～25℃。

1.2.2 试剂和仪器

水、GB/T 6682三级且不含CO2、磷酸二氢钾、磷酸氢二钾、氯化铵、硫酸镁、氯化钙、氯化铁。

不含CO2的空气发生装置、CO2分析设备、离子膜或过滤装置、pH计、转子流量计。

1.2.3 实验步骤

（1）实验瓶的准备

装有待测液的待测瓶2个（标记为F1）;

装有培养液的接种和接种物的空白瓶2个（标记为 F2）；

装有参比液的参比瓶1个（标记为F3），用来核对实验过程；

准备盛装抑制性检测液的实验瓶1个（标记为F4），用于检测待测物可能存在的抑制作用；

准备盛装只含待测物、不含接种物的实验瓶1个（标记为F5），通过高压灭菌或加入适当的无机毒性物质以抑制微生物的活性来检测待测物可能存在的非生物消除作用。

（2）实验装置中CO2气体的清除

如表2所示，在试验瓶中加入适量的培养液和接种物。将实验容器与不含CO2的气体发生装置连接。在设定的温度下搅拌、曝气24 h，以便CO2彻底排出。

表2 测试瓶中待测物和参比物的最终分配

（3）降解开始

根据表2，在各试验瓶中加入指定浓度的待测液和参比液，通以流量为50～100 mL/min的不含CO2的气体，开始试验。在一定计时间隔内根据CO2的生成速率，选择一种适当、有效、准确的方法测定每个试验瓶中的CO2释放量。待生成的CO2量接近常数并且预计不会有进一步的生物降解发生时，就认为试验结束。一般情况下试验期最长不超过28 d，如果降解已明显开始但尚未达到平台期，则需将试验期延长1～2星期。

（4）降解结束

在试验最后一天，测量每个试验瓶中的pH值。加入5 mL盐酸进行酸化，以分解试验瓶中碳酸盐和重碳酸盐，清除CO2。继续通气24 h，测定每个试验瓶释放的CO2量。

在相同条件下，评价了聚环氧琥珀酸（PESA）的生物降解性能，以甘氨酸为参比物。实验结果见表3。甘氨酸是一种极易生物降解的氨基酸，测定其28 d生物降解率最高可达90%以上。聚环氧琥珀酸28 d生物降解率大于60%，可达到甘氨酸的65%以上，属易降解有机物。

表3 不同药剂的生物降解性能评价

2 结果与讨论

有机物生物降解受多种因素的影响，除了受其自身结构的影响之外，温度、pH、受试物浓度、其他物质的作用以及生物源、生物量等生物条件都有不同程度的影响[2]。选择生物降解性能评价的方法取决于有机物生物降解所需达到的程度。对不同的有机物必须根据其溶解性、挥发性、吸附性等选择适当的评价方法、实验操作程序及相应的评价指标。

通过比较并考虑到水处理剂的应用范围和结构特点以及评价方法的快捷和便利，笔者认为《二氧化碳生成量法》标准比较适合用于水处理化学品生物降解性能的评价。该标准基于综合评估法原理并进行了改进，适用于实验室条件下易溶于水或微溶于水、无挥发性且在实验浓度下对试验微生物无抑制作用的水处理剂。