GBT 27857-2011 化学品 有机物在消化污泥中的厌氧生物降解性 气体产量测定法.pdf

I C S1 3 3 0 0；1 3 0 2 0A8 0a 亘中华人民共和国国家标准G B T2 7 8 5 7-2 01 1化学品有机物在消化污泥中的厌氧生物降解性气体产量测定法C h e m i c a l s-A n a e r o b i cb i o d e g r a d a b i l i t yo fo r g a n i cc o m p o u n d si nd i g e s t e ds l u d g e-B ym e a s u r e m e n to fg a sp r o d u c t i o n2 0 1 1 1 2-3 0 发布2 0 1 2-0 8-0 1 实施中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局者看中国国家标准化管理委员会忍1 1 1目次G B T2 7 8 5 7-2 0 1 1前言一引言1 范围12 规范性引用文件-13 受试物信息14 方法概述一15 试验准备一26 试验程序一57 数据处理78 质量保证与质量控制99 降解抑制91 0 测试报告1 0附录A(资料性附录)通过气体压力测定生物气体产生的装置图例“1 1附录B(资料性附录)压力计读数转化1 2附录C(资料性附录)降解曲线图示例(累积气体的净压力增加)1 3附录D(资料性附录)厌氧生物降解试验数据表示例1 4参考文献1 6前言G B T2 7 8 5 7-2 0 1 1本标准按照G B T1 12 0 0 9 给出的规则起草。本标准与经济合作与发展组织(O E C D)化学品测试导则3 1 1(2 0 0 6)有机物在消化污泥中的厌氧生物降解性气体产量测定法(英文版)技术内容相同。本标准做了下列结构和编辑性修改：将原文的前言部分修改作为引言；将计量单位改为我国法定计量单位。本标准由全国危险化学品管理标准化技术委员会(S A C T C2 5 1)提出并归口。本标准起草单位：广东省微生物分析检测中心、环境保护部化学品登记中心、中国检验检疫科学研究院、广东德美精细化工股份有限公司。本标准主要起草人：刘超武、陈进林、刘纯新、梅承芳、曾国驱、卫晋波、刘骏、陈会明。G B T2 7 8 5 7-2 0 1 1引言目前，已有一系列筛选试验用来评价有机物的好氧生物降解性(0 E C DT e s tG u i d e l i n e s3 0 1A-F；3 0 2A-c；3 0 3A)I-2 ，其结果已经成功地用来预测好氧环境中多种化学品的归趋，尤其在污水处理厂的好氧阶段。各不同比例的难溶于水和吸附到污水悬浮物(s s)上的化学物质由于存在于沉降的污水中，因此也用好氧方式来处理。这些化学物质大部分粘附于初沉池的污泥中，初沉池的污泥在污水作好氧处理之前，在沉淀池与原污水或者上清液分离；内部液体含有可溶性化学物质的污泥则传送到预热的消化反应器中进行厌氧处理。至今还没有在厌氧消化反应器中有机物厌氧生物降解的系列评价方法，本标准的目的就是为了填补这一空白；但不一定适用于其他类型的缺氧环境。测定厌氧条件下产生的以甲烷(C H)和二氧化碳(C O z)为主的气体产量呼吸计量技术已经成功地应用于有机物的厌氧生物降解性评价。以B i r c h 等0 1 的工作最为全面，他们对该试验程序进行了综述，并在S h e l t o n 和T i e d j e“3 前期研究工作的基础上o。3 进行了总结。这个方法0 1 后来经过进一步发展已经成为美国国家标准o。1，但这个标准仍然未解决C O：和C H 在试验培养基中溶解度的差异问题，以及如何统计受试物的理论气体产量。E C E T O C 的报告推荐增加测定悬浮液体中的溶解无机碳(D I C)，这使呼吸计量法技术的应用范围更加广泛。E C E T O C 的方法提交到国际校准系列研讨会(或者比对试验)后成为I S O 标准I s 01 1 7 3 4 ”。本标准以I S O1 1 7 3 4 为基础，描述了在一种特定厌氧环境下(例如，在一定时间和接种物浓度范围的厌氧消化反应器中)的用于评价有机物潜在的厌氧生物降解性的筛查方法。因稀释污泥与一个相对较高浓度的受试物一起使用，试验持续的时间比实际厌氧消化反应器停留的时间明显要长，因此，试验条件并不需要保持与厌氧消化反应器的环境条件完全一致，同时它并不适用于在其他不同环境条件下的有机物厌氧生物降解性评价。受试物于污泥中暴露6 0d，此时间比正常厌氧消化反应器中的污泥停留时间(2 5d 3 0d)要长，尽管工业上实际停留时间可能会更长。根据本标准预计得出的结果并不比好氧生物降解的结果更可信，因受试物的好氧的快速降解行为及好氧环境的模拟试验足够可信，结果表明它们之间存在一定联系；而对于厌氧环境，很少有类似的证据存在。因此，如果生物气体的产量能够达到理论气体产生量的7 5 8 0，就可推断是完全厌氧生物降解。厌氧消化反应器中，化学物质相对一定量的接种物被利用的比例越高，表明添加的受试物越有可能通过消化反应器被降解。试验中不能产生气体的物质没有必要模拟比实际环境更好的受试物与接种物比例；另外，厌氧反应也可能发生只是受试物分子部分发生降解，例如脱氯反应，本方法不能测定这种反应。然而，可采用其他特定的分析方法测定受试物的降解，并监测其消失的过程。1 范围化学品有机物在消化污泥中的厌氧生物降解性气体产量测定法G B T2 7 8 5 7-2 0 1 1本标准规定了化学品有机物在消化污泥中的厌氧生物降解性气体产量测定法的受试物信息、方法概述、试验准备、试验程序、数据处理、质量保证与质量控制与测试报告。本标准适用于已知水溶性的化学物质。如采用I S O1 0 6 3 4 1”中提供的精确剂量配制的标准时，还适用于难水溶性及非水溶性的化学物质。本标准用于挥发性物质时，需采取特定的操作步骤一步一步验证，例如确定试验过程中试验系统的气密性等。2 规范性引用文件下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，仅注日期的版本适用于本文件。凡是不注日期的引用文件，其最新版本(包括所有的修改单)适用于本文件。I S O1 0 6 3 4：1 9 9 5 水质含水介质中不易溶解在水中的有机化合物生物可降解性连续评估的该类有机化合物的处理和制备指南(W a t e rQ u a l i t y-G u i d a n c ef o rt h ep r e p a r a t i o na n dt r e a t m e n to fp o o r l yw a t e r s o l u b l eo r g a n i cc o m p o u n d sf o rt h es u b s e q u e n te v a l u a t i o no ft h e i rb i o d e g r a d a b i l i t yi na na q u e o u sm e d i u m)3 受试物信息受试物信息应包括：a)纯度；b)分子式；c)水中溶解度；d)挥发性；e)蒸汽压；f)吸附性；g)有机碳含量(质量分数，)；h)对厌氧微生物的毒性或抑制性1。4 方法概述4 1 原理将低浓度(6 0 的数据n 3棕榈酸3 66 8 7 士3 0 74 52 77 2 2 土1 8 82 61 9 7 0 聚乙二醇4 0 03 87 9 8 土2 8 03 52 97 7 7 土1 7 82 32 4=8 3 1 相当于n z 的百分比。从棕榈酸和聚乙=醇4 0 0 得到的所有数据的平均变异系数(C o e f f i c i e n to fV a r i a n c e，C O v)分别高达4 5(n 一3 6)和3 5(n 一3 8)。当将小于4 0 且大于1 0 0 的数据忽略不计时(前者假定为亚理想状态，后者由未知原因造成)，c O V 值分别降至2 6 和2 3。棕榈酸的降解率为7 0，聚乙二醇4 0 0 的降解率为8 3，均达到有效生物降解率至少为6 0 的要求。从测定D I c 得到的生物降解百分率相对较低，且变化范围大。例如，棕榈酸的降解百分率的范围是0 3 5，平均值为1 2，C O V 值为9 2；聚乙二醇4 0 0 降解百分率的范围是o 4 0，平均值为2 4，c O v 值为5 4。5 试验准备5 1 仪器设备除常用的试验仪器设备外，还应包括以下仪器设备：a)隔水式恒温培养箱，温度能控制在3 5 士2。b)适当体积有刻度的耐压玻璃容器”。每个容器装有不透气的隔膜，能承受2 0 0k P a 压力(参见2C B T2 7 8 5 7-2 0 1 1附录A)。上部空间的体积应为容器总体积的l o 3 0。如果生物产气是按一定规律释放，预留1 0 的上部空间体积即可；但若仅在试验末期释放气体，需预留3 0 的上部空间体积。带1 2 5m L 刻度的总容积约1 6 0m L 玻璃血清瓶每次取样减压后，建议用血清瓶气密垫密封”，并用铝环扣紧。c)使用能测量产生的气体的压力并能排气的测压装置”。例如，能连接至合适的注射器针头上的便携式精密压力计，包括一个便于释放过量压力的三通阀(参见附录A)。有必要保证传送压力的管和阀门的内部体积尽量小，这样就能保证因忽略试验装置内部体积而引起的错误微不足道。注意：直接利用压力计的读数计算顶部空间产生的碳时，可通过气体产和压力之间的转化曲线计算气体产(3 5，常压)。也可根据压力转化曲线将压力读数转化为产生的气体体积。在3 5 4-2 条件下，注射已知体积的氯气劐一系列试验瓶(如血清瓶)中，然后记录稳定的气体压力读数(参见附录B)，从而绘制得到气体体积与压力曲线图。警告：当使用注射针头时，小心被针尖扎伤。d)碳分析仪，适合于直接测定1m g L 2 0 0m g L 范围的无机碳。e)高精确的气体和液体样品采样的注射器。f)磁力搅拌器和相关配件(可选择)。g)厌氧操作箱(推荐)。5 2 试剂试剂均为分析纯。5 3 水蒸馏水或去离子水(通过吹人含氧量低于5p L L 的氮气除氧)，其溶解性有机碳(D i s s o l v e dO r g a n i cC a r b o n，D O C)量小于2m g L。5 4 试验培养基制备含有以下成分的稀释培养基：K H z P O t(无水)0 2 7gN a 2 H P 0 4 1 2 H 2 01 1 2gN H t C l0 5 3gC a C I z 2 H 2 00 0 7 5gM g C l 2 6 H z O0 i 0gF e C I z 4 H 2 00 0 2g刃天青(氧指示剂)0 0 0 1gN a 2 S 9 H a O0 1 0g微量元素贮备液(可选)1 0m L加去氧水至1 L。2)建议容积大小为0 1L 1 0 L。3)推荐使用气密性好的硅胶盖，最好使用丁基合成橡胶的气体密封盖，市场上有些密封盖封不住甲烷气体，特别提醒，盖子的气密性在使用前要先测试一下，并且有些密封盖经过针尖穿透后，气密效果也会变得不稳定。4)仪器须根据厂家说明使用和定期校准，例如，一定规格的压力计，如是钢膜套式，则试验过程中就不需进行校准。实验室压力计的精确度可根据1 1 0 5P a 的大气压力和压力计的显示进行单点校正。当这个数值正确时，其线性关系也不会改变。如果使用其他的测量装置(厂家没有认可校正方法时)，使用过程中建议进行定期校正。3G B T2 7 8 5 7-2 0”注意：应使用最新提供的硫化钠，或在使用前将其清洗和干燥，以保证足够的还原能力。此试验操作可不在厌氯箱中进行，此时，试验溶液中最终的硫化钠(N a 2 S 9 H z o)浓度应增加到0 2 0e,L。硫化钠可通过厌氯贮备液密封隔膜加到密封试验窖器内，此操作可减少氧化的危险。硫化钠可用柠檬酸钍(I)代替，它通过密封隔膜加入捌密闭的窖器之中至终浓度为0 8 m m o l L1 0n u n o l L。柠糠酸钛(I)是一种商效低毒的还原剂，其制备方法如下：溶解2 9 4g 二水柠糠酸钠于5 0 m