【国家标准(GB)】 水处理剂可生物降解性能评价方法-C02生成量法

ICS 71. 100. 80
中华人民共和国国家标准
GB/T20778-—20061
水处理剂可生物降解性能评价方法CO2 生成量法
Evaluation of biodegradability of water treatment chemicals-Carbondioxide evolution test(ISO 9439:1999,Water quality—Evaluation of ultimate aerobicbiodegradability of organic compounds in aqueous mediumCarbon dioxide evolution test,MOD)2006-12-29 发布
中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局中国国家标准化管理委员会
2007-06-01实施
GB/T20778—-2006
本标准修改采用ISO9439：1999《水质有机物水溶液最终好氧生物降解性评价方法CO2生成量法》(英文版)。
本标准根据ISO9439：1999重新起草。在附录E中列出了本标准章条编号与ISO9439：1999章条编号的对照一览表。
本标准与ISO9439：1999的主要差异为：在规范性引用文件中引用了我国的标准。本标准的附录A、附录B、附录C、附录D和附录E均为资料性附录。本标准由中国石油和化学工业协会提出。本标准由全国化学标准化技术委员会水处理剂分会归口。本标准主要负责起草单位：天津化工研究设计院。本标准主要起草人：靳晓霞、朱传俊、胡兴刚、邵宏谦、白莹、马一骏、李琳、孙继。本标准为首次制定。
1范围
水处理剂可生物降解性能评价方法CO2生成量法
本标准规定了水处理剂可生物降解性能的评价方法GB/T20778—2006
本标准适用于在实验条件下易溶于水或微于水，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(有机物)。
2规范性引用文件
下列文件中的条款通过来标准的引用而成为本标准的条款。凡是注且期的乳用文件，其随后所有的修改单(不包括勘误的内容)修订版均不适用于本标准，然而，鼓励根据本标准达成协议的各方研究是否可使用这些文件的最新版举。凡是不注日期的引用文件，其最新版本适用于本标准。GB/T601化学试剂标准滴定溶液的制备GB/T603化学
试验方法中所用制剂制品的制备（CB/T603-2Q02，neqISO6353-1：分验室用水规格和试验方法（GB/T6682——1992.eqvISO366：1987)GB/T6682
3术语和定义
下列术语和定义
适用于本标准。
最终好氧生物降解
在氧气存在的情
化作用)并产生新的生
Mltimate aerobic blodegradation化合物或有机质被微生物分解为CO.H.O及存在的其他元素的无机盐（矿种辨的过程。
初级生物降解primiarbiedegradatlon化合物在微生物的作房方便分子结构发生改变（转变)达到某些特性消失的降解过程，3.3
活性污泥activatedsludge
在溶解氧存在下，利用细菌和其他微生物对废水进行生化处理所生成的絮状物。3.4
concentration of suspended sorfds悬浮固体浓度
一定体积的活性污泥经过滤或离心分离，并在105℃烘干至恒重所得（活性污泥）的固体质量。3.5
溶解性有机碳(DOC）（
dissolvedorganiccarbon
水样中不能通过特定相分离技术去除的有机碳。注：如在40000m/s2的速率下离心分离15min或经孔径为0.2μm~0.45μm的膜过滤。3.6
总无机碳（TIC)
total inorganic carbon
水中源自于CO，和碳酸盐的所有的无机碳。1
GB/T20778—2006
溶解性无机碳（DIC）dissolvedinorganiccarbon水中无法用特定相分离技术去除的无机碳。注：如在40000m/s的速率下高心分离15min或经孔径为0.2μm~0.45μm的膜过滤。3.8
CO，理论生成量（ThCOz）theoreticalamountofformedcarbondioxide化合物被彻底氧化所生成CO2的理论最大值。注：ThCO，可通过分子式计算，并且用每毫克(或克)待测物所生成CO.的量(mg)来表示。3.9
停滞期lagphase
指从实验开始到降解微生物已驯化并且化合物或有机质的生物降解率已增加到最大生物降解率的10%的时间。
注：通常以天计。
最大生物降解率maximumlevelofbiodegradation实验中化合物或有机质的最大生物降解程度，即实验过程中再无比该值更大的生物降解发生。注：通常以百分率计。
生物降解期biodegradationphase从停滞期结束至达到最大生物降解率90%的时间。注：通常以天计。
平台期plateauphase
从生物降解期结束至实验结束的时间。注：通常以天计。
预暴露(接触）
pre-exposure
为了提高微生物的适应性和选择性，强化接种物对待测物的生物降解能力，在待测物或有机质存在的条件下对接种物进行的预先培养。3.14
预处理preconditioning
为提高实验效果，在不含待测物或有机质的条件下，对接种物进行给定条件下的预先培养。4方法提要
通过静态实验，可以测定水处理剂(有机物)在好氧微生物作用下的生物降解性能。试验溶液包括无机培养液、作为惟一碳源和能量源的水处理剂（有机碳浓度10mg/L～40mg/L）、从废水处理厂或其它环境中得到的混合接种物。该试液在实验容器中连续搅拌并通以不含CO2的空气，一般需连续28d(参见附录A)。微生物降解所产生的CO2用外置的吸收瓶吸收，并用适当的分析方法测定其生成量(参见附录B)，并与理论生成量(ThCO.)相比，所得结果用百分率表示。对于水溶性化合物，可测定DOC去除率以获得最终生物降解的补充信息。DOC去除率可用给定的方法测得（参见附录D，该方法使用较高浓度的待测物和接种物，可提高实验中潜在的生物降解性能）。如果有特定物质的测定方法，也可以得到初级生物降解的信息。2
5实验环境
在避光或弱光的条件下进行培养，温度20℃～25℃。6试剂和材料
分析方法中，除特殊规定外，只应使用分析纯试剂。GB/T20778—2006
分析方法中所需标准溶液、制剂及制品，在没有注明其他规定时，均按GB/T601、GB/T603之规定制备。
6.1水，GB/T6682三级且不含二氧化碳。6.2磷酸二氢钾(KH2PO）。
6.3磷酸氢二钾（KzHPO4）。
6.4磷酸氢二钠(NazHPO,·2HzO)。6.5氯化铵(NH,CI)。
6.6硫酸镁（MgSO4·7Hz0)。
6.7氯化钙(CaCl2·2H2O)。
氯化铁(FeCls·6H20)。
仪器和设备
7.1实验装置
能通气并带搅拌的玻璃瓶（如锥形瓶）、不能泄露CO2的管道系统。将系统置于恒温室或带有温度调节控制器的环境内(如水浴)。7.2不含CO2的空气发生装置www.bzxz.net
能提供每个实验容器约50mL/min～100mL/min恒定流量气体的装置（示例参见附录A）。7.3CO2分析设备
能保证足够精确度的任何仪器和方法均可。例如CO，或DIC分析仪或用碱性溶液完全吸收后的滴定装置（示例参见附录B）。
7.4溶解性有机碳(DOC)分析仪（可选）7.5离心或过滤装置
用膜过滤（膜孔径在0.2μm～0.45μm)对有机碳的吸收或损失最小。7.6pH计
7.7转子流量计
8’试验前的准备
8.1培养液的制备
8.1.1溶液a
磷酸二氢钾（KH2PO4）
磷酸氢二钾（KHPO）
磷酸氢二钠(NazHPO4·2H2O)
氯化铵（NHCI)
将上述试剂溶于水中并稀释至1000mL，pH值约为7.4。8.1.2溶液b
称取硫酸镁（MgSO4·7H2O)22.5g溶于水中，并稀释至1000mL。3
GB/T20778—2006
8.1.3溶液c
称取氯化钙(CaCl2·2HO)36.4g溶于水中，并稀释至1000mL。8.1.4溶液d
称取氯化铁(FeCl。·6H,0)0.25g溶于水中，并稀释至1000mL。此溶液用前现配或加一滴盐酸(HCI)酸化以避免沉淀。
1L培养液，需加水大约800mL，溶液a10mL，溶液b~d各1mL，然后用水稀释至1000mL。8.2试验溶液的制备
8.2.1待测液
用培养液配制一份待测水处理剂或有机物的待测液，使待测液中有机碳质量浓度在10mg/L～40mg/L之间。根据待测水处理剂或有机物性质（如毒性）及实验目的的不同，也可采用其他浓度。水溶性较低的化合物可直接加入测试瓶中，准确测定加人量。8.2.2参比液
选择一种已知生物降解性能的化合物作为参比物。用培养液配制一份与待测液相同的参比液，其有机碳质量浓度为20/m或与待测液有机碳质量浓度相同。8.2.3抑制性检测液
根据需要（如，在得测物毒性数据未知的情况下）用培养液配制一份同时含有待测物和参比物的溶液，每种化合物的机碳质量浓度最好为20mg/18.3接种物的谢
8.3.1概述
利用活性活.3.2、8.3.38. 34所述的菌源或其据合物制备接种物，以获得具有足够生物降解活性的微生物群。通过参比物可检测接种物的活性（见8.2.2和第11章。空白产生的CO2量应满足数据有效性标准（见第11章）。对接种物进行预处理可有效减少空白的影响，如：使用前用培养液(8. 1)冲洗并睡d~7 d,选择适当体积接种(见注 2)注1：通常情接种物不应预先母解于待避制中，使得其在环境中的降解行为有一前置量。在特定情况下，是否预先暖露于接种物取决于实验的母的，在卖验报告中必须明确指出（如：降解百分率为%，预先曝露在接种物中），讲说明预先曝解的方法注2：根据经验
适当体积指：
所含菌种量提供足够的生物降解活性一参比教的生警降解率糖足要求史销11专一试验活液中全物个体数目应在（10）江之间
试验溶液书覆污泥的悬浮物质量浓度不大于30mg/L；接种物产生的整解性有机碳应小于待测物初始有机碳质量浓度的10%—1 000 mL试验溶摄激需加人接种物1mL~10mL即可8.3.2取自活性污泥厂的接种物
从主要处理生活污水的污水处理厂的曝气罐或试验室提取的活性污泥样品。混合均匀并测定活性污泥的悬物固体浓度。如果需要，可通过滤网滤去粗糙颗粒并放置浓缩，以便使加人到试验溶液中的活性污泥体积最小。在曝气条件下保存样品，最好雪天采集当天使用。取适当体积使试验溶液悬浮物质量浓度为30mg/L。
8.3.3取自于废水的接种物
从主要处理生活污水的污水处理厂的现场流入液、流出液或试验室取样。如需要可通过粗滤去除杂质并浓缩样品（如通过离心分离）。混合均匀，在曝气条件下保存样品，最好当天收集当天使用。使用前静置一小时，再取一定体积的上清液用于接种。8.3.4取自地表水的接种物
从适当的地表水中取样，如需要可通过粗滤纸过滤或离心分离来浓缩样品。在曝气条件下保存样品，最好当天收集当天使用。取适当体积用于接种。4
9实验步骤
9.1试验瓶的准备
装有待测液(8.2.1)的待测瓶2个(标记为Fr）；装有培养液和接种物的空白瓶2个（标记为FB）；-装有参比液（8.2.2)的参比瓶1个（标记为Fc），用来核对实验过程；GB/T20778--2006
如需要，准备盛装抑制性检测液（8.2.3)的试验瓶1个（标记为F），用于检测待测物可能存在的抑制作用；
如需要，准备盛装只含待测物（8：2.1)，不含接种物的试验瓶1个（标记为Fs），通过高压灭菌或加人适当的无机毒性物质（如，加入10g/L的HgCk溶液1mL/L)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。在实验开始后两周再加入等量的毒性物质。9.2试验装置中CO2气体的清除
如表1所示，在诚验瓶
人适量的培养液（8.1）和接种物（&3），最终实验体积为3L（只要能满足实验结果的有效性，世可操用其他实验体积），O.的气体发生装置连接（参见附录A)。实验系统在设定实验温度下，搅拌、将实验容器与不含
曝气24h，彻底排触体象的Co，气体（揽拌时如果产生过多的泡殊，则在尔断搅拌的条件下通过项端曝质曝气后，将每个试验瓶的空气出口与CO，吸收或测量装置相连接。气装置置换气泡。
9.3降解开始
根据表1代备武验瓶中加人指定涨度的待测液（8.2.1）和参比液（8.2.2，通以流量50mL/min~n最记含CO.的气体，开始试
100mL/min
根据co
试验瓶的CO
认为试验结束
成速率，在
一定评时间隔，选择一种适当有效、准确的方法（参见附录B）测定每个放量。待生成的CO接近常数（平台期并且预计不会有进一步的生物降解发生，则可通常试验期最长不超过28d。如果界时降解已明显开始但尚未到达平台期，则需将试验期延长p
1～2星期。
9.4降解结束
试验最后
量每个试验瓶的PH值
1mL~10mL盐酸（H，酸化
继续通气
为分解试验瓶中！
中碳酸盐和重碳酸盐，清除CO，加人测定每个试验瓶释放的CO，量。测试瓶中待测物和参比物的最终分配表1
测试瓶
Fr待测物
FI待测物
Fg空白
F空白
Fc接种物核查
Fi抑制作用
Fs非生物消除核查
培养液
待测物
参比物
接种物
注1：用常规方法测定吸收瓶中的CO2，尤其是测定DIC时，不能排除实验过程中包含和积累的空气中少量CO2，因此需减去空白的CO2值，以减少对实验结果的影响。但对非生物消除控制试验（容器Fs），上述情况可能导致降解结果明显不可信。因此，建议只在实验结束时测量Fs瓶中CO，的生成量。注2：如果为提供水溶性待测物生物降解性的补充资料需测量DOC去除率，或用特定物质的分析方法确定初始生物降解性能，可参见附录D。
GB/T20778--2006
10计算
10.1待测物理论CO2的生成量
实验容器产生的CO，理论值ThCOz（以mg计），按式(1)计算：ThCO2 ViM,
式中：
（1）
实验容器中待测化合物有机碳质量浓度的数值，单位为毫克每升（mg/L），由待测化合物储P
备液测得或计算出：
V,-—-实验容器中待测溶液体积的数值，单位为升(L)；MCOz的相对分子质量Mi=44.0；
MzC的相对原子质量Mz12.0。
参比化合物和抑制溶液的ThCO，计算方法同上。10.2生物降解率
各实验容器(F)每一-测量间隔的生物降解率D（%)按式(2)计算：D = Zmm ×100
式中：
ZmT:从实验开始至t时刻容器Fr所产生CO2的质量的数值，单位为毫克（mg）mB—从实验开始至t时刻空白容器FB所产生CO2的质量的数值，单位为毫克（mg）。（2）
接种测试瓶Fc中参比化合物，抑制实验F中含待测物及参比物的混合物，消除非生物影响实验Fs中不减去空白的待测化合物，都可以用相同方法计算其生物降解程度。注：如果通过分析特定物质的实验方法来测量DOC的去除率和初级生物降解，推荐根据附录D来计算结果。10.3结果的表达
将每个测量区间及各实验容器的CO。释放量（>mT：和mB）及生物降解百分率（Dm）汇总成表格。以时间为函数绘制生物降解曲线，并指出滞后区间和降解区间。也可绘制CO净释放量与时间的曲线。如果重复实验F得到了对比实验结果（误差<20%），可绘制平均值曲线。以相同方式绘制参比化合物Fc、消除非生物影响测试瓶Fs、抑制实验F:的生物降解曲线（参见附录C)。在高台区或最大值处确定生物降解率的平均值。如，当曲线在高台区后降低则表明该生物降解的最大程度即为本实验报告中“待测物的生物降解程度”。待测物的毒性资料对解释生物降解率结果偏低非常有用。如果容器F1的生物降解率小于25%，并且待测物降解不充分，则可以假定待测物对菌有抑制作用。这种情况下，应降低实验浓度或采用其他接种物重做。如果容器Fs的CO，释放量较大(大于10%），则有可能发生非生物降解过程。11实验结果的有效性
11.1有效性标准
a）到第14天，Fc容器中（接种物检测)的生物降解率大于60%；b）在实验结束时，3L空白实验所释放CO2质量浓度约为40mg/L，不超过70mg/L；c）在实验刚开始时,DIC的值应小于待测物有机碳值的5%。注：如果a)和b)不能满足，则应重新选择接种物。如果c)条件不能满足，检测容器曝气用空气是否真正不含CO2。11.2抑制作用
当实验包括Fi（用于抑制作用检测）容器时，如果实验结束时FL容器中参比物的生物降解百分率低于40%，则可认为待测物对菌有抑制作用。在这种情况下，建议降低待测物浓度，重新试验。6
11.3pH值
GB/T20778—2006
在实验结束时，如果pH值超出6～8.5,并且待测物的生物降解率<60%，则建议降低待测物浓度重新试验或采用附录D所述方法校正。12
实验报告
实验报告中应至少包括以下几方面的内容：a)
待测物鉴定的所有必要信息；
所有测得数据(可采用表格形式）以及降解曲线；所用待测物浓度，ThCO2值，在待测物可水溶的情况下，给出该浓度的DOC值；所用参比化合物的名称及所测得的该化合物的生物降解性；实验中采用的接种物的来源、特性、浓度或体积以及预处理中的所有信息；所用CO2分析系统的主要特征；
实验中的培养温度；
如果有DOC去除百分率或初级生物降解率，也应记录在报告中；如果包括容器Fs（非生物去除），则应记录该降解率；如果包括容器F（生物作用的抑制性检测），则应记录该降解率并说明该待测化合物的毒性；实验失败的原因；
标准步骤的任何改变或其他任何有可能对结果产生影响的情况。GB/T20778—2006
附录A
（资料性附录）
二氧化碳测定系统的原理
如图A.1装配容器并用气密性良好的管子连接。实验体系通以不含COz的空气，流量50mL/min～100mL/min，维持恒定低压，通过数气泡或选用合适的气体流量计监测气体流量。使用人工合成的不含CO的空气或压缩空气需将气体通过一个装有干苏打石灰的容器或至少两个装有500mLNaOH水溶液（c=10mol/L）的洗气瓶以除去COa另装有100mLBa(OH)溶液（c=0.0125mol/L）的实验瓶用来通过浊度显示空气中是否含有CO2。显示瓶和测试瓶之间可再连接一空瓶以防止吸收液残留。在测试瓶中如果有生物降解发生，产生的CO，气体将被后面的吸收瓶所吸收，该过程详见附录B。R
一压缩空告
一流量计，
一二氧化碳啤
二氧化碳显症
测试瓶；
搅拌器；
（NaOH溶液）
B（OH）落液]；
潜液或NaOH溶液]。
二氧化碳吸收瓶[B
二氧化碳测定系统示意图
B.1DIC法测定CO2
B.1.1方法提要
附录B
（资料性附录）
二氧化碳释放量测定实例
GB/T20778-2006
用NaOH溶液吸收所释放的CO2，采用无需楚化或氧化的DOC分析仪测定溶解性无机碳(DIC)。B.1.2试剂和材料
分析方法中，除特殊规定外，只应使用分析纯试剂。分析方法中所需标准溶液：在没有注明其他规定时，按B/T601规定制备。B.1.2.1氢氧化钠标维容液代(NaOH)约0.05mol/L。B.1.3仪器和设备
一般实验室用仪器
B.1.3.1DOC哲仪
B.1.4测定步
将两个吸收瓶写测试瓶相连，每个吸收瓶中至少装100mLNaOH标准溶液。用一个小虹吸管密
封最后一个吸将瓶的出口以防正空气中的CO。导人NaOH标准溶液中。崔Co测定当天，拆下离测试瓶最近的哦收取一定体租的落藏测定DIC值（如10mL））用后一个吸收瓶替换该吸收瓶，再加生实验最后，酸化测试液，测定两个极收瓶的DIC。同时一个装有新醛通aOH标准溶液的吸收瓶。测定氢氧化钠标准溶液的DIC值一作为计算CO。生成量时的空自值（pB）。CO2的生缆量mT（mg）按式（B
式中：
刻待测瓶Fi中NaOH标准容妆的DIC依度：单位为毫克每升（ng/L）；时
-t时刺空瓶F中NaOH标准接校的DIC液度，单位为毫克每升mg/L)；M—CO.鼠相分子质量M=44.0
-C的相对质承质量Mz=12.0。
所取待测瓶FT中NaOH标准溶液体积的数值，单位为毫升(L）。B.2氢氧化钡滴定法
B.2.1方法提要
反应产生的CO，与氢氧化[Ba（OFf8HO反应生成BaCO沉淀。CO生成量通过用盐酸标准滴定溶液滴定剩余的Ba(OH)，而得。反应方程式如下：CO,十Ba(OH)→BaCO+H,O
Ba(OH),+2HCI—→BaCl2+2H,0
B.2.2试剂和材料
分析方法中，除特殊规定外，只应使用分析纯试剂。分析方法中所需标准溶液、制剂及制品，在没有注明其他规定时，均按GB/T601、GB/T603之规定制备。
B.2.2.1水，GB/T6682三级且不含二氧化碳。9
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