Документ "ГОСТ Р 50595-93 Вещества поверхностно-активные. Метод определения биоразлагаемости в водной среде"

ГОСТ Р 50595-93

ВЕЩЕСТВА ПОВЕРХНОСТНО-АКТИВНЫЕ

МЕТОД ОПРЕДЕЛЕНИЯ БИОРАЗЛАГАЕМОСТИ В ВОДНОЙ СРЕДЕ

ГОССТАНДАРТ РОССИИ

Москва

Предисловие

1. РАЗРАБОТАН И ВНЕСЕН Техническим комитетом ТК 193 "Кислоты жирные синтетические, высшие жирные спирты, поверхностно-активные вещества"

2. УТВЕРЖДЕН И ВВЕДЕН В ДЕЙСТВИЕ Постановлением Госстандарта России от 28.09.93 № 216

3. ВВЕДЕН ВПЕРВЫЕ

СОДЕРЖАНИЕ

ВЕЩЕСТВА ПОВЕРХНОСТНО-АКТИВНЫЕ

Метод определения биоразлагаемости в водной среде

Дата введения 1995-01-01

1 ОБЛАСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ

Настоящий стандарт распространяется на метод определения биоразлагаемости поверхностно-активных веществ (далее - ПАВ) и устанавливает условия, приемы и метод определения их биоразлагаемости как таковых, так и в составах бытовых и технических препаратов.

Стандарт распространяется на анионные, неионогенные, катионные (кроме четвертичных солей аммония) и амфолитные ПАВ, а также их композиции.

Стандарт не распространяется на методы оценки токсичности ПАВ по отношению к водным микроорганизмам.

Поверхностно-активные вещества при попадании в водную среду разлагаются с различной скоростью под воздействием физико-химических и биохимических факторов в зависимости от условий среды и вида ПАВ.

Метод позволяет устанавливать кинетические характеристики процессов биоразложения ПАВ в аэробных условиях в водной среде, а также ориентировочно-допустимый уровень содержания ПАВ в сточных водах, подаваемых в аэротенки.

Показатели биоразлагаемости ПАВ, определяемые по настоящему стандарту, учитываются при санкционировании ассортимента, объемов производства и применения ПАВ, а также при выборе условий и способов очистки сточных вод.

2 НОРМАТИВНЫЕ ССЫЛКИ

В настоящем стандарте использованы ссылки на следующие стандарты и технические условия:

3 ОПРЕДЕЛЕНИЯ, ОБОЗНАЧЕНИЯ И СОКРАЩЕНИЯ

Таблица 1

4 ПРИНЦИП МЕТОДА

Метод основан на определении способности молекул ПАВ подвергаться биоразложению в аэробных условиях биологических очистных сооружений и водных объектов.

Определение проводят с использованием двух аэротенков (контрольного и опытного) при режимах, моделирующих нормальные условия работы биологических очистных сооружений. При этом в контрольный аэротенк непрерывно подают синтетическую сточную воду, а в опытный (после завершения подготовительного периода) - синтетическую сточную воду с добавлением испытуемого ПАВ, концентрация которого постоянна на весь период опыта и равна половине критической концентрации мицеллообразования.

В качестве показателей биоразлагаемости приняты кинетические характеристики процесса биоразложения ПАВ, рассчитанные из кинетических кривых остаточного содержания ПАВ в очищенной сточной воде, поступающей из опытного аэротенка:

- тип кинетической зависимости процесса биоразложения;

- продолжительность индукционного периода;

- период полуразложения поверхностно-активного вещества адаптированным (или неадаптированным) илом.

5 СРЕДСТВА ИЗМЕРЕНИЙ. ВСПОМОГАТЕЛЬНЫЕ УСТРОЙСТВА, РЕАКТИВЫ И МАТЕРИАЛЫ

Аэротенки объемом 6 дм³ конструкции АКХ им. К.Д Памфилова (приложения А и Б) или любой другой конструкции с известными характеристиками (рабочий объем, период аэрации).

Дозатор синтетической сточной воды любого типа, обеспечивающий ее непрерывную подачу в аэротенк с заданной скоростью, предпочтительно 1 дм³/ч.

Индикатор расхода воздуха ротаметрический типа РМА-1 по ГОСТ 13045.

Терморегулятор ТПК-М-5П.О.50.201 по ГОСТ 9871 (или любой другой аналогичного типа).

Натрий углекислый по ГОСТ 83, ч.

Натрий уксусно-кислый 3-водный по ГОСТ 199, ч.

Калий фосфорно-кислый однозамещенный по ГОСТ 4198, ч. д. а.

Аммоний фосфорно-кислый двузамещенный по ГОСТ 3772, ч. д. а.

Кальций хлористый технический по ГОСТ 450.

Магний серно-кислый 7-водный по ГОСТ 4523, ч. д. а.

Пептон сухой ферментативный по ГОСТ 13805.

Ил активный неадаптированный, культивированный на синтетической сточной воде, содержащей набор минеральных солей и пептон в концентрациях, приведенных в таблице 2, по режимам, указанным в 6.2.

Примечание - Допускается использовать в опытах активный ил из регенераторов городских сооружений биологической очистки. При этом он должен быть отмыт от взвешенных веществ и других посторонних примесей культивированием на синтетической сточной воде в течение не менее 20 сут.

6 ОПРЕДЕЛЕНИЕ БИОРАЗЛАГАЕМОСТИ ПОВЕРХНОСТНО-АКТИВНЫХ ВЕЩЕСТВ

Определение биоразлагаемости ПАВ включает следующие этапы;

- условия проведения определения;

- подготовка к определению;

- выполнение определения;

- обработка результатов определения.

6.1 Условиями определения биоразлагаемости являются:

- расход синтетической сточной воды, подаваемой в аэротенк, - 1 дм³/ч температурой (20±5) °С;

- расход воздуха ~ 2 дм³ /мин;

- концентрация поверхностно-активного вещества в синтетической сточной воде, подаваемой в аэротенк, постоянная и равная половине критической концентрации мицеллообразования.

6.2 Подготовка к определению включает следующие этапы:

- загрузку суспензии неадаптированного активного ила в контрольный и опытный аэротенки;

- подачу синтетической сточной воды (без ПАВ) в оба аэротенка;

- проверку режимов работы аэротенков;

- проверку надежности работы аэротенков (при освоении методики или обучении).

6.2.1. Загрузку суспензии неадаптированного активного ила в аэротенки проводят до концентрации (2,5 ±0,2) г/дм³ по сухому веществу, концентрацию ила корректируют по результатам ежедневных анализов, избыточный ил из аэротенков удаляют.

6.2.2. Синтетическую сточную воду готовят растворением минеральных солей и пептона в водопроводной дехлорированной воде. Состав приведен в таблице 2.

Таблица 2 Состав синтетической сточной воды

* В пересчете на безводные соли

6.2.3. Проверку режимов работы аэротенков осуществляют путем периодического отбора и анализа очищенной сточной воды и активного ила.

Значения показателей нормального режима работы аэротенка (при подаче синтетической сточной воды состава, соответствующего таблице 2) приведены в таблице 3, в графе "Значения показателей контрольного аэротенка".

6.2.4. Проверку надежности работы аэротенков проводят в период их освоения и при обучении методике определения биоразлагаемости, определяя биоразлагаемость ПАВ известного состава по описанной методике. Полученные при этом показатели биоразлагаемости должны соответствовать данным, представленным в таблице 4.

Таблица 3 - Показатели работы аэротенков

Примечание - Режим работы опытного аэротенка, в который подается синтетическая сточная вода с ПАВ, считается нарушенным, если его работа отличается от режима контрольного аэротенка хотя бы по одному из приведенных в таблице показателей

6.3 Выполнение определения биоразлагаемости

Определение биоразлагаемости ПАВ включает два этапа:

- введение в состав синтетической сточной воды, подаваемой в опытный аэротенк, испытуемого ПАВ;

- периодический отбор проб очищенной сточной воды и активного ила из опытного и контрольного аэротенка с последующим их анализом.

6.3.1 Определение проводят при постоянной концентрации ПАВ, равной половине критической концентрации мицеллообразования, значение которой должно быть указано в нормативном документе на испытуемое вещество или определено предварительно любым способом, например, из изотермы поверхностного натяжения водных растворов поверхностно-активного вещества по ГОСТ 29232.

Примечание - Для подавляющего большинства ПАВ критическая концентрация мицеллообразования совпадает с токсикологическим показателем - эффективной концентрацией (ЕС₁₀₀), при которой нарушается нормальное функционирование биоценоза активного ила. Поэтому определение показателей биоразлагаемости рекомендуется проводить при равных нагрузках по концентрации поверхностно-активного вещества обычно 0,5 ЕС₁₀₀ (0,5 критической концентрации мицеллобразования). В этих условиях токсическое влияние поверхностно-активных веществ на биоценоз активного ила находится на подпороговом уровне.

Таблица 4 - Поверхностно-активные вещества, используемые для проверки надежности работы аэротенков, и показатели их биоразлагаемости

Если же при концентрации, равной половине критической концентрации мицеллообразования, не достигается стационарный режим или обнаружится нарушение режимов работы аэротенка, то опыт прекращают, активный ил выливают, аэротенк заполняют новым неадаптированным активным илом, подготавливают его к работе в соответствии с 6.2 и повторно проводят определение показателей биоразлагаемости при концентрации испытуемого ПАВ меньше половины критической концентрации мицеллообразования. Об этом обязательно указывают в отчете.

6.3.2 Объекты анализа:

- очищенная сточная вода;

- суспензия активного ила.

6.3.3 Перечень анализируемых, показателей очищенной сточной воды, активного ила и состояния аэротенка приведен в таблице 5.

Отбор проб очищенной сточной воды и активного ила для анализов осуществляют через каждые (24±0,5) ч. Периодичность анализов приведена в таблице 5.

Расчет трех показателей биоразлагаемости ПАВ проводят по кинетическим зависимостям изменений остаточных концентраций ПАВ (ХПК) в очищенной сточной воде.

Таблица 5 - Форма таблицы, составленная по результатам анализов очищенной сточной воды и активного ила*

*Методы анализа – см. приложение Е

^**Массовую концентрацию ПАВ в синтетической сточной воде, подаваемой в аэротенк, указывают дополнительно для каждой серии опытов

^***Периодичность отбора проб и анализа очищенной сточной воды

6.4. Обработка результатов определения биоразлагаемости

Результатами определения биоразлагаемости являются показатели:

- тип кинетической зависимости процесса биоразложения;

- продолжительность индукционного периода;

- период полуразложения поверхностно-активного вещества адаптированным (или неадаптированным) активным илом.

6.4.1 Определение типа кинетической зависимости

Строят графические зависимости С_вых⁼f(t).

Типичные виды кинетических зависимостей С_вых⁼f(t), характерных для процесса биоразложения, приведены на рисунке 1.

Тип I - характерен для большинства ПАВ, биоразложение которых протекает с активацией процесса (рисунок 1а).

Тип II - частный случай типа I с продолжительностью индукционного периода более 25 сут (рисунок 1 б).

Тип III - характерен для некоторых ПАВ, процесс биоразложения которых протекает с самоингибированием (рисунок 1 в).

6.4.2 Определение продолжительности индукционного периода

По окончании тридцатисуточного эксперимента проводят графическое или аналитическое (на ЭВМ) определение продолжительности индукционного периода (t_инд).

6.4.2.1 Графическое определение

Определение значения t_инд ПАВ с кинетическими зависимостями I и III типов сводится к нахождению той области (С_вых, t), в которой зависимость С_вых⁼f(t) выходит на плато (Б).

Примечание  - В случае, если отсутствуют методики прямого химического определения остаточной концентрации поверхностно-активного вещества, продолжительности индукционного периода находят из зависимостей ХПК ⁼f(t).

6.4.2.2. Достоверность результатов определения продолжительности индукционного периода

Достоверность определения продолжительности индукционного периода (t_инд), установленная на одном ПАВ по внутрилабораторной сходимости результатов, составляет ±10%.

6.4.3 Определение периодов полуразложения

6.4.3.1 Периоды полуразложения адаптированным (T_a1/2) и неадаптированным (Т_н1/2) активным илом рассчитывают по формулам:

- для адаптированного активного ила (стационарный режим, рис. 1 а, в - Б)

,                                                                                                                                                  (1)

А - квазистационарный режим; Б - стационарный режим биоразложения ПАВ; П₁ и П₂ - переходные режимы; типы кинетических зависимостей: а - I, б - II, в - III.

Рисунок 1 - Концентрация пав на выходе (С_вых) аэротенка в зависимости от характера течения процесса, вида ПАВ и продолжительности испытаний

- для неадаптированного активного ила (квазистационарный режим, рис. 1 б - А)

,                                                                                                                                                  (2)

где C_вх, и  - массовая концентрация поверхностно-активного вещества на входе аэротенка и в очищенной сточной воде в квазистационарном и стационарном режимах биоразложения, мг/дм³;

V - объем аэротенка, дм³;

q - скорость потока, дм³/ч;

Примечание - В случае отсутствия специфических аналитических методик определения остаточной концентрации поверхностно-активного вещества в очищенной сточной воде биоразлагаемость оценивают из кинетики изменения ХПК очищенной сточной воды по формулам 3, 4):

- для адаптированного активного ила (стационарный режим, рис. 1 а, в - Б)

,                                                                                                                                                  (3)

- для неадаптированного активного ила (квазистационарный режим, рис. 1 б - А)

,                                                                                                                                                   (4)

где . - химическое потребление кислорода синтетической сточной воды на входе аэротенка и очищенной сточной воды; в квазистационарном и стационарном режимах биоразложения, мг О₂/дм³.

6.4.3.2 Оценка достоверности определения периодов полуразложения

Достоверность определения периодов полуразложения определяется точностью определения концентрации ПАВ в очищенной сточной воде:

а) анионных - фотометрическим методом с метиленовым синим при массовой концентрации 0,1 мг/дм³; относительное стандартное отклонение ±19%;

б) неионогенных - фотометрическим методом с фосфорно-вольфрамовой кислотой при массовой концентрации (0,5-10,0) мг/дм³; относительное стандартное отклонение ±10 %.

В соответствии с указанным выше относительная ошибка при определении периодов полуразложения составляет:

- для анионных ПАВ ±24%;

- для неионогенных ПАВ ± 12 %.

Примечание - Оценка достоверности определения показателей биоразлагаемости по данным ХПК: стандартное отклонение при определении ХПК в интервале 50-140 мг/дм³ составляет ± 20 %. Соответственно ошибка при определении периодов полного биоразложения ПАВ (по ХПК) составляет ±30 %.

6.4.4 Определение продолжительности индукционного периода и периодов полуразложения с использованием ЭВМ

Алгоритм программы определения продолжительности индукционного периода и периодов полуразложения приведен в приложении В.

Программа написана на языке TURBOBASIC для персональных ЭВМ типа IBM PC/XT/AT.

6.5 Обработка результатов определения

На основе полученных согласно 6.3 результатов проводят отнесение ПАВ к классу биоразлагаемости в соответствии с классификацией, приведенной в таблице 6.

Таблица 6 - Классификация поверхностно-активных веществ по биоразлагаемости

Пример определения биоразлагаемости поверхностно-активных веществ приведен в приложении Д.

6.6 Определение ориентировочно-допустимых уровней содержания ПАВ в стоках, подаваемых в аэротенки (ОДУ_А) и водоемах (ОДУ_В)

Концентрацию ПАВ, при которой аэротенк работает в течение не менее 20 сут после достижения адаптации устойчиво, без нарушений режимов, указанных в таблице 3, принимают в качестве ориентировочно допустимого уровня (ОДУ_А) при сбросе на биологические очистные сооружения.

Концентрацию ПАВ, при которой достигается предельная адсорбция на границе вода - воздух, принимают в качестве ориентировочно-допустимого уровня для воды водоемов (ОДУ_В).

6.7 Составление заключения и выдача рекомендаций по способам переработки сточных вод

6.7.1 По результатам определения показателей биоразлагаемости составляют заключение по форме, приведенной в приложении Г.

6.7.2 Для предупреждения негативного влияния ПАВ, попадающих со сточными водами в водные системы, рекомендуется следующие методы очистки сточных вод (по классам) (таблица 7).

Таблица 7 - Рекомендуемые приемы очистки стоков

^*В порядке исключения допускается сброс в водные объекты после соответствующего разбавления до ПДК

^**Без локальной очистки стоков физико-химическими методами сбросы на биологические очистные сооружения не рекомендуются

ПРИЛОЖЕНИЕ А
(обязательное)

Модель аэротека-отстойника

1 - фланцевое соединение 2 - штуцер; 3 - фильтросная пластина.

Рисунок А.1

ПРИЛОЖЕНИЕ Б
(обязательное)

Схема установки для определения биоразлагаемости поверхностно-активных веществ непрерывным методом

1-2 - емкости для загрязненной сточной воды; 3 - дозатор; 4 - аэротенк-отстойник

Рисунок Б.1

ПРИЛОЖЕНИЕ В

ПРОГРАММА РАСЧЕТА ПОКАЗАТЕЛЕЙ БИОРАЗЛАГАЕМОСТИ ПАВ

color 8,7

defdbl a-z

dim x(300), y(300)

dim z(200, 10), c(200, 10)

dim xx(300), уу(300)

open "PRN" for output as#l

open "SCRN:" for output as#2

n=362

co=50

m=14

data 1, 2, 3, 4, 5, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 15, 16, 17

for i = I to m

read x(i)

next

data 4.1, 2.3, 3.6, 2.3, 2.1, 1.3, 1.1, 3.1, 1.1, 1.0, 0.8, 0.7, 0.7, 0.6

for i = 1 to m

read y(i)

next

‘***нахождение макс. и мин. значений х,у***

xmax=x(l)

xmin=x(l)

ymax=y(l)

ymin=y(l)

for i=l to m

if xmax<x(i) then xmax=x(i)

if xmin>x(i) then xmin=x(i)

if ymax<y(i) then ymax=y(i)

if ymin>y(i) then ymin=y(i),

next

screen 2

‘***построение осей координат***

line (40, 180)-(570,180), 3

line (40, 180)-(40, 20), 3

‘***построение сетки***

for i=l80 to 20 step-16

for j=40 to 570 step 10

pset(j,i)

next j,i

for i=40 to 570 step 53

for j=180 to20 step -4

pset (i.j)

next j,i

‘***преобразование значений х и у в графические координаты***

for i=1 to m

xg = (х(i)-xmin)*530/(xmax-xmin)+40

yg = 180-(у(i)-ymin)*160/(ymax-ymin)

pset (xg,yg), 3

line((xg-3).(yg-2))-((xg+3).(yg+2)).7.b

next

4444 a$=inkey$ if a$=” ” then 4444

screen 0

n2=m

n1=m-l

98 y8=0

for l=n1 to n2

y8=y8+y(l)

next l

y9=y8/(n2-n1+1)

y91=y9

ep=0.2*y9

for l=nl to n2

if abs(y9-y(l)) >ep then 187

next l

lf n1>1 then 198

‘на построение

goto 1189

198 n1=n1-1

goto 98

187 n4=n1-1

‘наклон участок

n3=n4-1

122 n5=n3

n6=n4

99 a1=a

b1=b

gosub 1000

Ta=(y91-a)/b

Ka=(co-y91)/y91/6

pr=(co-y91)/(co*100

for l=n3 to n4

y9=a+b*x(l)

ep=0.2*y9

if abs (y9-y(l))> ep then 88

next 1

a1=a

b1=b

n31=n3

if n3>1 then 118

‘построить угол

goto 1189

118 n3=n3-1

goto 99

88 a=a1

b=b1

n3=n31

y8=0

y7=y(1)

for l=1 to n3+1

y8=y8+y(l)

if y7<y(l) then

y7=y(l)

x7=x(l)

end if

next l

print y7, x7

555 a$=inkey$: if a=" " then 555

y9=y8/n3

ep=0.2*y9

for i=l to n3

if abs(y9-y(l))>ep then 186

next l

‘построение

1189 screen 0

x9=(y9-a)/b

n1=n3

n2=n4

goto 3333

186 y9=y7

x9=x7

goto 1189

‘***расчет ур и d***

3333 syу=0

for i =n1 to n2

yp=a+b*x(i)

syy=syy+(y(i)-ур)^2/ур^2

next

d=sqr(syy/(n2-n1))

sl=0

for i=n2+l to m

sl=sl+y(i)

next

f1=s1/(m-n2)

xmaxl=(fl-a)/b

screen 2

‘***построение осей координат***

line (40, 180)-(570, 180), 3

line (40, 180)-(40 ,20), 3

‘***построение сетки***

for i=180 to 20 step -16

for j=40 to 570 step 10

pset (j, i)

next j,i

for i=40 to 570 step 53

for j=180 to 20 step -4

pset (i, j)

next j, i

‘***преобразование значений х и у в графические координаты***

for i=l to m

xg=(x(i)-xmin)*530/(xmax-xmin)+40

yg=l80-(y(i)-ymin)*160/(ymax-ymin)

pset(xg, yg), 3

line ((xg-3), (yg-2))-((xg+3), (yg+2)),7,b

next

‘***построение расчетных прямых***

if nl=l then

for x=xmax1 to xmax step (xmax-xmin)/530

y=f1

xg=(x-xmin)*530/(xmax-xmin)+40

yg=180-(y-ymin)*160/(ymax-ymin)

pset(xg, yg)

next

else if n3=l then

for х=x9 to xmax1 step (xmax-xmin)/530

yp=a+b*x

xg=(x-xmin)*530/(xmax-xmin) +40

yg=180-(yp-ymin)*160/ (ymax-ymin)

pset (xg, yg)

next

for x=xmaxl to xmax step (xmax-xmin)/530

y=f1

xg=(x-xmin)*530/(xmax-xmin)+40

yg=180-(y-ymin)*160/(ymax-ymin)

pset (xg, yg)

next

else

for x=x9 to xmax1 step (xmax-xmin)/530

yp=a+b*x

xg=(x-xmin)*530/(xmax-xmin)+40

yg=180-(yp-ymin)*160/(ymax-ymin)

pset (xg, yg) : next

for x=xmax1 to xmax step (xmax-xmin)/530

y=f1

xg=(x-xmin)*530/(xmax-xmin)+40

yg=l80-(y-ymin)*160/(ymax-ymin)

pset (xg, yg)

next

for x=x(l) to x9 step (xmax-xmin)/530

yp=y9

xg=(x-xmin)*530/(xmax-xmin)+40

yg=180-(yp-ymin)*160/(ymax-ymin)

pset (xg, yg)

next

end if

2222 as=inkeys: if as=” “then 2222

for k=1 to 35

print

next

screen 0

print ”ВВЕДИТЕ ВЫБОР ВЫВОДА ДАННЫХ:”

print ”1 - ВЫВОД НА ПЕЧАТЬ”

print ”2 - ВЫВОД НА ЭКРАН”

input k

cls

print #k,” Tm”;” Km”;” Та”=” Ка”;” %”

for l=1 to n3

if abs(y9-y(l))<ep then Km=(co-y9)/y9/6

goto 1001

km=(со-у7)/у7/6

goto 1001

next

1001 print #k, using”####,##”; x9, Km, Та, Ка, pr, y9, x7

print #k, “КОЭФФИЦИЕНТЫ В ПОРЯДКЕ СЛЕДОВАНИЯ РАВНЫ:”

print #k, using “###.##”; a, b

print #k, “АППРОКСИМАЦИЯ ВИДА у=А+Вх”

print #k,” x”;” у”;” ур”

for i=nl to n2

yp=a+b*x(i)

print #k, using “###.##”; x(i), y(i), ур

next

print #k, using “###.##”; d

print #k, using “Y=###.## X=###.##”;f1, xmax1

stop

1000 rem print “***ПОДПРОГРАММА APR***”

sx=0

sxx=0

sy=

sxy=0

for i=n5 to n6

sx=sx+x(i)

sy=sy+y(i)

sxx=sxx+x(i)

sxy=sxy+x(i)*y(i)

next

а=(sx*sxy-sy*sxx)/(sx^2-(n6-n5+1) sхх)

b=(sx*sy-(n6-n5+1)*sxy)/(sx^2-(n6-n5+1)*sxx)

return

123 print ”неверно заданы нач. или кон.”

stop

goto 122

end

ПРИЛОЖЕНИЕ Г
(обязательное)

ФОРМА ЗАКЛЮЧЕНИЯ ПО РЕЗУЛЬТАТАМ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПОКАЗАТЕЛЕЙ БИОРАЗЛАГАЕМОСТИ ПАВ В ВОДНОЙ СРЕДЕ

а) Химическое и товарное наименование.

б) Нормативный документ.

в) Химический состав препарата и сведения о его компонентах или примесях (токсичность, биоразлагаемость, санитарно-гигиенические нормативы).

г) Физико-химические свойства.

Коллоидно-химические характеристики (концентрация достижения предельной адсорбции на границе вода - воздух, критическая концентрация мицеллообразования).

д) Результаты экспериментальных исследований биоразлагаемости ПАВ в аэротенках (форма - таблица 5) с определением кинетических характеристик процесса биоразложения:

- тип кинетической зависимости;

- продолжительность индукционного периода;

- периоды полураэложения ПАВ адаптированным и (или) неадаптированным активным илом;

- ориентировочно-допустимый уровень содержания ПАВ в сточных водах, подаваемых на аэротенк (ОДУ_А), и в водоемах (ОДУ_В).

е) Класса биоразлагаемости.

ж) Общие выводы.

з) Ответственный исполнитель организации, проводивший исследования биоразлагаемости ПАВ. Подпись, печать, дата.

ПРИЛОЖЕНИЕ Д
(рекомендуемое)

ПРИМЕРЫ ОПРЕДЕЛЕНИЯ БИОРАЗЛАГАЕМОСТИ ПОВЕРХНОСТНО-АКТИВНЫХ ВЕЩЕСТВ

1 ПАВ с кинетическими зависимостями типа 1 (алкилбензолсульфонат натрия)

В соответствии с 6.2 подготавливают к работе два аэротенка - контрольный и опытный.

Устанавливают концентрацию н-алкилбензолсульфоната в синтетической сточной воде на входе аэротенка: С_вх = 0,5 ККМ = 50 мг/дм³.

Проводят определение показателей очищенной сточной воды. Результаты сводят в таблицу по форме таблицы 5.

Строят графическую зависимость С_вых = f(t). Результаты приведены на рисунке Д.1. По кинетической зависимости процесса биоразложения указанное вещество относится к типу 1. Из рисунка Д.1 определяют продолжительность индукционного периода: t_инд =(6,5 ± 0.5) сут.

В соответствии с 6.4.3 определяют периоды полуразложения вещества в часах:

- неадаптированным активным илом по формуле (2)

;

- адаптированным активным илом по формуле (1)

.

Отнесение н-алкилбензолсульфоната натрия к классу по биоразлагаемости проводят в соответствии с таблицей 6.

Поскольку указанное вещество относится по кинетике процесса биоразложения к типу I, лимитирующий показатель - продолжительность индукционного периода. Её значение (6,5 ± 0,5) сут, т.е. указанное вещество следует отнести ко 2-му классу - "умеренно разлагаемые" вещества.

2 ПАВ с кинетическими зависимостями типа II

В соответствии с классификацией к данному типу относятся ПАВ, у которых продолжительность индукционного периода превышает 25 сут. Например, оксиэтилированные на 40 молей окиси этилена р-изононилфенолы (неонолы АФ9-40) имеют следующие показатели: t_инд = (31,5 ± 0,5) сут, Т_н1/2 =(19 ± 3) ч, а Т_а1/2 =(0,22 ± 0,55) ч. Указанный продукт по значению t_инд относится к 4 классу, по значению Т_а1/2 - ко 2-му классу, по значению Т_н1/2 - к 4-му классу. Окончательно указанное пав относится к 4-му классу биоразлагаемости.

3 ПАВ с кинетическими зависимостями типа III

В соответствии с классификацией к данному типу относятся ПАВ, у которых процесс биоразложения самоингибируется. Например, цианметилированные оксиэтилированные на 10 молей окиси этилена р-изононилфенолы (неонол АФ9-9Ц) имеют следующие показатели: t_инд = (13 ± 1) сут, Т_н1/2 =(0,46 ± 0,10) ч, а Т_а1/2 =(10 ± 3) ч. Указанный продукт по значению t_инд относится к 3-му классу, по значению Т_н1/2 - к 4-му классу, по значению Т_а1/2 - ко 2-му классу. Окончательно указанное ПАВ относят к 4-му классу биоразлагаемости.

Рисунок Д.1 - Концентрация алкилбензолсульфоната на основе н-парафинов в очищенной сточной воде в зависимости от продолжительности испытаний

ПРИЛОЖЕНИЕ Е
(рекомендуемое)

Методы анализа, используемые при определении показателей биоразлагаемости ПАВ

1 ОБЩИЕ ТРЕБОВАНИЯ К МЕТОДАМ АНАЛИЗА

1.1 Общие указания по проведению анализа - по ГОСТ 27025.

1.2 Допускается применение других средств измерения с метрологическими характеристиками и оборудования с техническими характеристиками не хуже, а реактивов по качеству не ниже указанных и настоящем стандарте.

1.3 Допускается применение других методов анализа, точность которых не ниже указанной в настоящем стандарте.

2 КОЛОРИМЕТРИЧЕСКОЕ ОПРЕДЕЛЕНИЕ АНИОНАКТИВНЫХ ПОВЕРХНОСТНО-АКТИВНЫХ ВЕЩЕСТВ (АПАВ)

Метод основан на образовании ассоциатов анионактивных ПАВ с красителем метиленовым синим, растворимых в хлороформе и практически нерастворимых воде. Экстракцию комплексного соединения хлороформом проводят сначала щелочной среде, а затем в кислой, что позволяет устранять мешающее влияние ионов минеральных солей (хлоридов, нитратов и др.).

Определению мешают сульфиды, их влияние устраняют добавлением пероксида водорода.

2.1 Средства измерений, вспомогательные устройства и реактивы

Весы лабораторные общего назначения с наибольшим пределом взвешивания 200 г.

Фотоэлектроколориметр.

Воронки ПД-1-250 ХС по ГОСТ 25336.

Воронка В-36-80 ХС по ГОСТ 25336.

Колбы 2-50-2, 2-100-2 и 2-1000-2 по ГОСТ 1770.

Пипетки вместимостью 2, 5, 10 и 50 см³.

Вода дистиллированная по ГОСТ 6709.

Кислота серная по ГОСТ 4204.

Метиленовый синий.

Натрий фосфорно-кислый двузамещенный по ГОСТ 11733.

Натрия гидроокись по ГОСТ 4329.

Хлороформ по ГОСТ 20015.

2.2 Подготовка к анализу

2.2.1 Приготовление образцов сравнения анионактивного ПАВ

Образцы сравнения готовят из стандартного образца АПАВ массовой концентрации 0,1 кг/см³ АПАВ.

2.2.2 Приготовление фосфатного буферного раствора

10,0 г двузамещенного фосфорно-кислого натрия помещают мерную колбу, растворяют в дистиллированной воде, добавляют раствор гидроокиси натрия до рН = 10 и разбавляют водой до объема 1 дм³.

2.2.3 Приготовление нейтрального раствора метиленового синего

0?35 г метиленового синего помещают мерную колбу, растворяют в воде и доводят объем до 1 дм³.

2.2.4 Приготовление кислого раствора метиленового синего

0,35 г метиленового синего помещают в мерную колбу, растворяют в 500 см³ воды, добавляют 6,5 см³ концентрированной серной кислоты и доводят объем до 1 дм³ водой.

2.3 Построение градуировочного графика

Готовят растворы сравнения. Для этого в делительные воронки помещают по 1, 2, 3, 4 или 5 см³ раствора сравнения, содержащего 0,1 мг/см³ АПАВ, разбавляют дистиллированной водой до 100 см³, приливают 10 см³ фосфатного буферного раствора, 5 см³ нейтрального раствора метиленового синего, 15 см³ хлороформа. Осторожно встряхивают в течение 1 мин и после отстаивания хлороформный слой сливают в другую делительную воронку, в которую налито 110 см³ дистиллированной воды и 5 см³ кислого раствора метиленового синего. Взбалтывают осторожно в течение 1 мин, дают отстояться и сливают слой хлороформа в мерную колбу вместимостью 50 см³ через небольшую воронку с вложенным в нее тампоном ваты, предварительно смоченным хлороформом.

Экстрагирование проводят три раза, дважды наливая в первую делительную воронку по 15 см³ хлороформа и один раз 10 см³ и повторяя описанные операции. Собранные в мерной колбе вместимостью 50 см³ экстракты разбавляют хлороформом, доводя объем до метки.

Оптическую плотность растворов сравнения измеряют на фотоэлектроколориметре по отношению к контрольному раствору при длине волны 650 нм (красный светофильтр).

По полученным данным строят градуировочный график, откладывая на оси абсцисс введенные в дистиллированную воду массы АПАВ в миллиграммах, а на оси ординат - соответствующие им значения оптических плотностей.

2.4 Проведение анализа

Объем воды, отбираемой для анализа, при концентрации АПАВ до 5 мг/дм³ составляет от 50 до 20 см³, до 10 мг/дм³ - 10 см³, до 30 мг/дм - 5 см³, до 70 мг/дм³ - 2 см³.

Аликвоту анализируемой воды помещают в делительную воронку, разбавляют дистиллированной водой до 100 см и далее анализ проводят, как указано в 2.3 данного приложения.

По полученному значению оптической плотности, пользуясь градуировочным графиком, находят массу АПАВ в анализируемой воде миллиграммах.

2.5 Обработка результатов

Массовую концентрацию анионных ПАВ в воде X₁ миллиграммах на кубический дециметр рассчитывают по формуле

,                                                                                                                                              (Е.1)

где m - найденная по градуировочному графику масса АПАВ, мг, V - объем анализируемой пробы, см³

3 КОЛОРИМЕТРИЧЕСКОЕ ОПРЕДЕЛЕНИЕ НЕИОНОГЕННЫХ ПОВЕРХНОСТНО-АКТИВНЫХ ВЕЩЕСТВ (НПАВ)

Определение основано на осаждении НПАВ в виде комплексного соединения с фосфорновольфрамовой кислотой и хлористым барием, которое при растворении в концентрированной серной кислоте даст с гидрохиноном красно-коричневую окраску.

Определению мешают сульфаты при массовой концентрации их более 200 мг/дм³, влияние которых устраняют путем разбавление пробы, а также белки, которые удаляют с помощью гидроокиси цинка.

3.1 Средства измерений, вспомогательные устройства, реактивы и растворы

Фотоэлектроколориметр.

Центрифуга.

Баня водяная.

Колба 2-100-2 и 2-1000-2 по ГОСТ 1770.

Пипетки вместимостью 1, 2, 5 и 10 см³.

Пробирка ПЗ-25 ХС по ГОСТ 25336.

Барий хлористый 2-водный по ГОСТ 4108, раствор с массовой долей 10%.

Вода дистиллированная по ГОСТ 6709.

Гидрохинон по ГОСТ 19627, раствор в серной кислоте с массовой долей 5%.

Кислота серная по ГОСТ 4204.

Кислота соляная по ГОСТ 3118 разбавленная 1:1.

Фосфорно-12-вольфрамовая (7) кислота водная (фосфорно-вольфрамовая кислота) по ТУ 6-09-01-744-88, раствор с массовой долей 2%.

3.2 Подготовка к анализу

Готовят стандартный раствор неионогенного ПАВ массовой концентрации 0,1 кг/см³ НПАВ.

3.3 Построение градуировочного графика

Готовят растворы сравнения. Для этого в мерные колбы вместимостью 100 см³помещают по 0, 1, 2, 3, 4 и 5 см³ раствора сравнения, содержащего 0,1 мг/см³ НПАВ, и доводят объем до метки дистиллированной водой, получая растворы сравнения НПАВ с массовой концентрацией 0, 1, 2, 3, 4 и 5 мг/дм³. Затем по 10 см³ полученных растворов пипеткой помещают в пробирки, добавляют 2 капли раствора соляной кислоты, 1 см³ раствора хлористого бария и 1 см³ раствора фосфорновольфрамовой кислоты и перемешивают тонкой стеклянной палочкой, пользуясь ей и дальше в ходе анализа.

Далее пробирки помещают в кипящую водяную баню, выдерживают в течение 15 минут. Затем пробирки вынимают, центрифугируют 5 мин со скоростью 2500 об/мин и сливают раствор, находящийся над осадком (очень осторожно, лучше отсосать через тонкий капилляр с помощью вакуум-насоса). Оставшийся осадок дважды промывают, наливая в пробирку по 5 см³ горячей дистиллированной воды, и дважды центрифугируют. Подсушенный в сушильном шкафу при 105°С осадок растворяют в 3 см³ концентрированной серной кислоты. После растворения осадка добавляют 1 см³ раствора гидрохинона, перемешивают тщательно палочкой и добавляют еще 6 см³ концентрированной серной кислоты.

Оптическую плотность растворов сравнения измеряют на фотоэлектроколориметре по отношению к контрольному раствору при длине волны 500 нм (зеленый светофильтр).

По полученным данным строят градуировочный график, используя на оси абсцисс введенные в дистиллированную воду массы НПАВ в миллиграммах, а на оси ординат - соответствующие им значения оптических плотностей.

3.4 Проведение анализа

В пробирку помещают 10 см³ анализируемой пробы воды исходной или разбавленной так, чтобы массовая концентрация НПАП в пробе была в пределах 2-6 мг/дм³, и далее анализ проводят, как указано в 3.3 данного приложения.

По полученному значению оптической плотности, пользуясь градуировочным графиком, находят массу НПАВ анализируемой воде в миллиграммах.

3.5 Обработка результатов

Массовую концентрацию НПАВ воде X₂ в миллиграммах на кубический дециметр рассчитывает по формуле:

,                                                                                                                                              (Е.2)

где m- найденная по градуировочному графику масса НПАВ, мг; V - объем анализируемой пробы, см³.

4 ХИМИЧЕСКОЕ ПОТРЕБЛЕНИЕ КИСЛОРОДА (ХПК)

Метод основан на практически полном окислении органических веществ, содержащихся в воде, двухромово-кислым калием в кислой среде до двуокиси углерода и воды. Избыток двухромово-кислого калия оттитровывают раствором соли Мора в присутствии индикатора (фенилантраниловой кислоты или ферроина) и катализатора (серно-кислое серебро).

4.1 Средства измерений, вспомогательные устройства, реактивы и растворы

Весы лабораторные общего назначения с наибольшим пределом взвешивания 200 г.

Бюретка вместимостью 25 см³ с ценой деления 0,1 см³.

Колба 2-100-2 по ГОСТ 1770.

Колба П-1-250-29/32 ТС по ГОСТ 25336.

Пипетка вместимостью 20 см³.

Стаканчик для взвешивания типа СВ по ГОСТ 25336.

Вода дистиллированная по ГОСТ 6709.

Железо (II) серно-кислое 7-водное по ГОСТ 4148

Калий двухромово-кислый по ГОСТ 4220, раствор молярной концентрации c(1/6K₂Cr₂O₇) = 0,1 моль/дм³, готовят по ГОСТ 25794.2.

Кислота серная по ГОСТ 4204, х.ч.

Серебро серно-кислое.

Соль закиси железа и аммония двойная серно-кислая (соль Мора) по ГОСТ 4208, раствор молярной концентрации c(NH₄)₂SO₄FeSO₄×6 Н₂О) = 0,05 моль/дм³, готовят по ГОСТ 25794.2.

1,10-Фенантролин, ч.

Раствор ферроина; готовят следующим образом: 1,415 г 1,10-фенантролина и 0,695 г 7-водного серо-кислого железа (II) помещают в мерную колбу вместимостью 100 см³, растворяют в воде, разбавляют водой до метки и перемешивают.

4.2 Проведение анализа

20 см³ сточной воды или другой анализируемой жидкости * помещают в колбу, добавляют 10 см³ раствора двухромово-кислого калия и малыми порциями приливают 30 см³ концентрированной серной кислоты. Затем добавляют 200 мг серно-кислого серебра, содержимое тщательно перемешивают и после присоединения обратного холодильника, смесь равномерно кипятят течение 2 ч. Затем колбу охлаждают, обмывая стенки холодильника 50 см³ дистиллированной воды, добавляют 2-3 капли раствора ферроина и титруют избыток двухромово-кислого калия раствором соли Мора.

Одновременно проводят контрольный опыт с 20 см³ дистиллированной воды.

*Объем пробы для анализа подбирают таким образом, чтобы на ее окисление расходовалось не более 8 см³ титрованного раствора двухромово-кислого калия. При этом надо соблюдать условие, при котором сумма объемов анализов анализируемой жидкости и двухромово-кислого калия относилось бы к объему серной кислоты как 1:1

4.3 Обработка результатов

Химическое потребление кислорода ХПК в миллиграммах кислорода на кубический дециметр анализируемой воды (мг О₂/дм³) вычисляют по формуле

,                                                                                                                                              (Е.3)

где V₁ - объем раствора соли Мора, израсходованный на титрование контрольного раствора, см³; V₂ - объем раствора соли Мора, израсходованный на титрование анализируемой пробы, см³; N - молярная концентрация применяемого раствора соли Мора, моль/дм³; К - поправочный коэффициент раствора соли Мора; 8 - грамм-эквивалент кислорода, мг; V₀ - объем анализируемой воды, взятой для анализа, см³.

За результат анализа принимают среднее арифметическое результатов двух параллельных определений, относительное расхождение между которыми не превышает допускаемое расхождение, равное 10 % при доверительной вероятности Р = 0,95.

5 ОПРЕДЕЛЕНИЕ АЗОТА НИТРИТОВ

Метод определения азота нитритов основан на образовании диазосоединений при реакции нитритов с сульфаниловой кислотой. Полученное диазосоединение реагирует с 1-нафтиламином, образуя окрашенное в ярко-красный цвет азосоединение. Интенсивность окраски пропорциональна концентрации нитритов.

Чувствительность метода - 0,005 мг/дм³.

5.1 Средства измерений, вспомогательные устройства, реактивы и растворы

Весы лабораторные общего назначения с наибольшим пределом взвешивания 200 г.

Фотоэлектроколориметр.

Баня водяная.

Термостат лабораторный.

Колбы мерные по ГОСТ 1770 вместимостью 100 и 1000 см³.

Пипетки вместимостью 1, 2, 5 и 10 см³.

Кислота уксусная по ГОСТ 61, концентрированная и раствор концентрации 4 моль/дм³.

Натрий азотисто-кислый по ГОСТ 4197, х. ч.

1-Нафтиламин по ТУ 6-09-07-1703.

Кислота сульфаниловая по ГОСТ 5821.

5.2 Подготовка к анализу

5.2.1 Приготовление раствора сульфаниловой кислоты

8,000 г сульфаниловой кислоты при нагревании на водяной бане растворяют в 300 см³ дистиллированной воды, раствор перемешивают, охлаждают и добавляют 290 см³ концентрированной уксусной кислоты. Объем полученного раствора доводят до 1 дм³ дистиллированной водой.

5.2.2 Приготовление раствора 1-нафтиламина

5,000 г 1-нафтиламина растворяют в 1 дм³ уксусной кислоты концентрации 5 моль/дм³, затем раствор фильтруют через фильтр, хорошо промытый горячей дистиллированной водой, и хранят в склянке из темного стекла.

Для приготовления раствора уксусной кислоты концентрации 5 моль/дм 290 см³ концентрированной уксусной кислоты разбавляют до объема 1 дм³ дистиллированной водой.

5.2.3 Приготовление реактива Грисса

Смешивают равные объемы раствора сульфаниловой кислоты и раствора 1-нафтиламина в склянке из темного стекла с пришлифованной стеклянной пробкой. Реактив готовят в день определения.

5.2.4 Приготовление раствора, содержащего нитритный азот

0,492 г азотисто-кислого натрия переносят колбу, растворяют в дистиллированной воде и доводят до метки водой в мерной колбе вместимостью 1 дм³ (раствор А).

10 см³ раствора А помещают в мерную колбу вместимостью 1 дм³ и доводят объем до метки водой. 1 см³ раствора содержит 0,001 мг нитритного азота (раствор Б).

5.3 Построение градуировочного графика

Готовят серию растворов сравнения, помещая в мерные колбы вместимостью 100 см³ по 0; 0,5; 1,0; 2,0; 3,0. 4.0; 5,0 и 6,0 см³ раствора Б. Прибавляют по 2 см³ реактива Грисса, доводят объем раствора до метки дистиллированной водой, перемешивают и выдерживают 20 мин при 30°С в термостате, после чего измеряют оптическую плотность по отношению к контрольному раствору на фотоэлектроколориметре в кюветах с толщиной поглощающего свет слоя 50 мм при длине волны 520-550 нм (зеленый светофильтр).

По полученным данным строят градуировочный график, откладывая на оси абсцисс введенные массы азота нитритов в миллиграммах, а на оси ординат - соответствующие им значения оптических плотностей.

5.4 Проведение анализа

В мерную колбу вместимостью 100 см³ вносят навеску анализируемой воды, содержащую не более 0,005 мг азота нитритов. В колбу прибавляют 2 см³ реактива Грисса, доводят объем раствора до метки дистиллированной водой и далее анализ проводят, как описано в 5.3 данного приложения.

По полученному значению оптической плотности, пользуясь градуировочным графиком, находят массу нитритного азота в анализируемой воде миллиграммах.

5.5 Обработка результатов

Массовую концентрацию нитритного азота Х₃ в миллиграммах на кубический дециметр рассчитывают по формуле

,                                                                                                                                              (Е.4)

где т - масса нитриного азота, найденная по градуировочному графику, мг, V - объем анализируемой воды, см³.

За результат анализа принимают среднее арифметическое результатов двух параллельных определений, относительное расхождение между которыми не превышает допускаемое расхождение, равное 5 % при доверительной вероятности Р = 0,95.

6 ОПРЕДЕЛЕНИЕ НИТРАТНОГО АЗОТА

Колориметрическое определение нитратного азота основано на реакции нитратов с 1, 2, 4-фенолдисульфокислотой в результате которой образуются окрашенные желтый цвет нитропроизводные. Этим способом можно определять от 0,01 до 4 мг нитратного азота в 1 дм³ воды.

6.1 Средства измерений, вспомогательные устройства, реактивы и растворы

Весы лабораторные общего назначения с наибольшим пределом взвешивания 200 г.

Фотоэлектроколориметр.

Баня водяная.

Колба Кн-1-250-29/32ТС по ГОСТ 25336.

Колбы 2-100-2 и 2-1000-2 по ГОСТ 1770.

Пипетки градуированные вместимостью 1, 2, 5 и 10 см³.

Цилиндр 1-50 по ГОСТ 1770.

Чашка выпарительная по ГОСТ 9147.

Холодильник воздушный длиной 1100 мм и диаметром 8-10 мм.

Аммиак водный по ГОСТ 3760, раствор молярной концентрации 4 моль/дм³.

Вода дистиллированная по ГОСТ 6709.

Калий азотно-кислый по ГОСТ 4217.

Кислого серная по ГОСТ 4204, х. ч.

Фенол по ГОСТ 23519.

Хлороформ по ГОСТ 20015.

6.2 Подготовка к анализу

6.2.1 Приготовление раствора, содержащего азотно-кислый калий

0,721 г азотно-кислого калия, высушенного при 105°С, переносят в мерную колбу вместимостью 1 дм³, растворяют в дистиллированной воде, добавляют 1 см³ хлороформа и доводят объем раствора водой до метки. 1 см³ этого раствора содержит 0,01 нитратного азота (раствор А).

10 см раствора А разбавляют в мерной колбе вместимостью 100 см³ водой до метки и перемешивают (раствор Б). Раствор Б применяют свежеприготовленным. 1 см³ раствора Б содержит 0,01 мг нитратного азота.

6.2.2 Приготовление сульфофенолового реактива

3 г фенола смешивают с 20,1 см³ серной кислоты и нагревают 6 ч на кипящей водяной бане в колбе с пробкой, в которую вставлен воздушный холодильник.

6.3. Построение градуировочного графика

Готовят серию растворов сравнения, помещая пипетками в выпарительные чашки по 0; 0,5; 1.0; 2,0, 5,0 и 10,0 см³ раствора Б и добавляют дистиллированную воду до 10 см³. Анализируемые растворы в чашках досуха выпаривают на водяной бане, охлаждают и прибавляют по 2 см³ сульфофенолового реактива, быстро смачивая при этом весь сухой остаток, дают постоять 10 мин, приливают 15 см³ воды и перемешивают до растворения. Затем количественно переносят в мерные колбы вместимостью 300 см³, добавляют 10 см³ раствора аммиака, доводят объем раствора до метки и тщательно перемешивают.

Оптическую плотность растворов сравнения измеряют по отношению к контрольному раствору на фотоэлектроколориметре при длине волны 410 нм (фиолетовый светофильтр) в кювете с толщиной поглощающего свет слоя 50 мм.

По полученным данным строят градуировочный график, откладывая на оси абсцисс введенные массы нитратного азота в миллиграммах, а на оси ординат - соответствующие значения оптических плотностей.

6.4 Проведение анализа

10 см³ анализируемой воды помещают выпарительную чашку и досуха выпаривают водяной бане. После охлаждения сухой остаток смачивают 2 см³ сульфофенолового раствора, дают постоять 10 мин, приливают 15 cм³ воды и перемешивают до растворения. Затем количественно переносят в мерную колбу вместимостью 100 см³, добавляют 10 см³ раствора аммиака и далее анализ проводят, как описано в 6.3 данного приложения.

По полученному значению оптической плотности, пользуясь градуировочным графиком, находят массу нитратного азота в анализируемой воде в миллиграммах.

6.5 Обработка результатов

Массовую концентрацию нитратного азота X₄ в миллиграммах на кубический дециметр рассчитывают по формуле

,                                                                                                                                              (Е.5)

где m - масса нитратного азота, найденная по градуировочному графику, мг; V - объем анализируемой воды, см³.

За результат анализа принимают среднее арифметическое результатов двух параллельных определений, относительное расхождение между которыми не превышает допускаемое расхождение, равное 10 % при доверительной вероятности Р = 0,95.

7 ОПРЕДЕЛЕНИЕ АММОНИЙНОГО АЗОТА

Метод определение аммонийного азота основан на образовании окрашенного соединения - йодистого меркураммония - при взаимодействии иона NH₄ с реактивом: Несслера.

Чувствительность метола - 0,005 мг/дм³.

Определению аммонийного азота с реактивом Несслера мешают соединения с несколькими амидными группами, алифатические и ароматические амины, спирты, альдегиды, ацетон, органические хлорамины и другие органические соединения, реагирующие с реактивом Несслера. В их присутствии аммонийный азот отгоняют из анализируемой воды и определяют его в полученном дистилляте.

Определению мешают соли жесткости, железо, сульфиды, свободный хлор, мутность воды.

7.1 Средства измерений, вспомогательные устройства, реактивы и растворы

Весы лабораторные общего назначения с наибольшим пределом взвешивания 200 г.

Фотоэлектроколориметр

Колба Кн 1 - 100 -29/32 по ГОСТ 25336.

Колба 2-1000-2 по ГОСТ 1770

Пипетки вместимостью 1, 2 и 50 см³.

Аммоний хлористый по ГОСТ 3773, х. ч.

Вода дистиллированная по ГОСТ 6709.

Калий-натрий винно-кислый 4-водный (Сегнетова соль) по ГОСТ 5845.

Натрий углекислый 10-водный по ГОСТ 84, х.ч.

Реактив Несслера, готовят по ГОСТ 4517.

7.2 Подготовка к анализу

7.2.1 Приготовление безаммиачной дистиллированной воды

К 2 дм³ дистиллированной воды прибавляют 10-годный углекислый натрий до слабощелочной реакции и упаривают раствор на 1/4 объема. Воду хранят в бутыли с нижним тубусом. В пробку бутыли вставляют хлоркальциевую трубку.

7.2.2 Приготовление раствора сегнетовой соли

50 г сегнетовой соли растворяют в 100 см³ безаммиачной дистиллированной воды. Раствор хранят в склянке из темного стекла в темном месте.

7.2.3 Приготовление раствора, содержащего аммонийный азот

0,383 г перекристаллизованного и высушенного при 100-105°С хлористого аммония помещают в мерную колбу вместимостью 1 дм³_, растворяют в безаммиачной дистиллированной воде и доводят объем раствора этой же водой до метки (раствор А).

1 см раствора А содержит 0,1 мг аммонийного азота.

7.3 Построение градуировочного графика

Готовят серию растворов сравнения, помещая пипетками в мерные колбы вместимостью 100 см³ по 0; 0,5; 1,0; 2,0; 2.5, и 3,0 см раствора А. доводят объемы раствора безаммиачной дистиллированной водой до метки и тщательно перемешивают. По 50 см³ полученных растворов сравнения помещают пипеткой в конические колбы вместимостью 100 см³, добавляют 2 см³ раствора ceгнетовой соли и 1 см³ реактива Несслера, перемешивают и точно через 10 мин измеряют оптическую плотность растворов сравнения по отношению к контрольному раствору на фотоэлектроколориметре при длине волны 425 нм (синий светофильтр) в кювете с толщиной поглощающего свет слоя 50 мм.

По полученным значениям оптических плотностей строят градуировочный график, откладывая на оси абсцисс введенные массы аммонийного азота в миллиграммах, а на оси ординат - соответствующие им значения оптических плотностей.

7.4 Проведение анализа

В коническую колбу вместимостью 100 см³ отбирают пипеткой 50 см³ профильтрованной анализируемой воды, содержащей 0.02-0,08 мг аммонийного азота (при большем содержании азота пробу предварительно разбавляют). К пробе добавляют 2 см³ раствора сегнетовой соли и 1 см³ реактива Несслера и далее анализ проводят, как описано в 7.3 данного приложения.

По полученному значению оптической плотности, пользуясь градуировочным графиком, находят массу аммонийного азота в анализируемой воде в миллиграммах.

7.5 Обработка результатов

Массовую концентрацию аммонийного азота X₅ в миллиграммах на кубический дециметр рассчитывают по формуле

,                                                                                                                                              (Е.6)

где m - масса аммонийного азота, найденная по градуировочному графику, мг; V - объем анализируемой воды, см³.

За результат анализа принимают среднее арифметическое результатов двух параллельных определений, относительное расхождение между которыми не превышает допускаемое расхождение, равное 5 % при доверительной вероятности Р = 0,95.

8 ОПРЕДЕЛЕНИЕ КОНЦЕНТРАЦИИ АКТИВНОГО ИЛА

Определенное количество иловой смеси из аэротенка фильтруют через предварительно высушенный и взвешенный фильтр, затем высушивают при 105°С. Концентрацию ила определяют гравиметрическим методом.

8.1 Средства измерений, вспомогательные устройства и материалы

Весы лабораторные общего назначения с наибольшим пределом взвешивания 200 г.

Шкаф сушильный лабораторный.

Воронка В-56-80 ХС по ГОСТ 25336.

Стаканчик СВ-14/8 по ГОСТ 25336.

Цилиндр 1-100-2 по ГОСТ 1770.

Эксикатор по ГОСТ 25336.

Фильтр обеззоленный "белая лента".

8.2 Подготовка к анализу

Обеззоленный фильтр "белая лента" помещают в стаканчик и сушат сушильном шкафу при 105°С до постоянной массы.

8.3 Проведение анализа

Активный ил в аэротенке хорошо перемешивают и отбирают в цилиндр иловую смесь, которую затем фильтруют через обеззоленный фильтр, предварительно доведенный до постоянной массы и вложенный в воронку. Остатки ила со стенок цилиндра смывают дистиллированной водой. Воронку с фильтром подсушивают в сушильном шкафу.

Подсушенный фильтр осторожно складывают и помещают в стаканчик (не закрывая его крышкой), в котором доводился до постоянной массы пустой фильтр, а затем в сушильном шкафу высушивают в течение часа. Стаканчик закрывают крышкой, охлаждают в эксикаторе и взвешивают. Эти операции повторяют до получения постоянной массы, причем продолжительность просушиваний сокращают до 30 мин.

Результаты всех взвешиваний в граммах записывают с точностью до третьего десятичного знака.

Сухой остаток сохраняют для определения зольности по 9.2. данного приложения.

8.4 Обработка результатов

Массовую концентрацию активного ила X₆ в граммах на кубический дециметр вычисляют по формуле

,                                                                                                                                              (Е.7)

где m₁ - масса высушенного фильтра с активным илом, г; т₂. - масса высушенного фильтра без активного ила, г; V - объем профильтрованной иловой смеси, см³.

9 ОПРЕДЕЛЕНИЕ ЗОЛЬНОСТИ АКТИВНОГО ИЛА

Зольность активного ила определяют гравиметрическим методом после прокаливания сухого осадка, полученного при определении концентрации активного ила.

9.1 Средства измерений и вспомогательные устройства

Весы лабораторные общего назначения с наибольшим пределом взвешивания 200г.

Печь муфельная.

Тигель фарфоровый по ГОСТ 9147.

Эксикатор по ГОСТ 25336.

9.2 Проведение анализа

Взвешенный обеззоленный фильтр с высушенным активным илом, полученным по 8.3 данного приложения, помещают в предварительно прокаленный при температуре 600°С и доведенный до постоянной массы фарфоровый тигель и осторожно поджигают спичкой. Затем фарфоровый тигель с озоленным фильтром 60 мин прокаливают в муфельной печи при температуре 600°С. Тигель охлаждают, выдерживают в эксикаторе 30 мин и взвешивают. Прокаливание и взвешивание повторяют до получения постоянной массы, причем продолжительность повторных прокаливаний сокращают до 30 мин. Результаты всех взвешиваний в граммах записывают с точностью до четвертого десятичного знака.

9.3 Обработка результатов

Зольность сухого вещества активного ила X в процентах рассчитывают по формуле

,                                                                                                                                              (Е.8)

где m₁ - масса тигля с остатком после прокаливания, г; m₂ - масса пустого тигля, г; m₀ - масса остатка после высушивания, полученная по 8.3 данного приложения, г.

10 ОПРЕДЕЛЕНИЕ ИЛОВОГО ИНДЕКСА

Иловый индекс равен объему, занимаемому 1 г сухого вещества активного ила через 30 мин отстаивания в цилиндре.

10.1 Средство измерений

Цилиндр 1-100-2 по ГОСТ 1770.

10.2 Проведение анализа

Пробу иловой смеси взбалтывают, наливают 100 см цилиндр и отстаивают течение 30 мин, затем измеряют объем, занимаемый активным илом.

10.3 Обработка результатов

Иловый индекс И_и в кубических сантиметрах на грамм рассчитывают по формуле

,                                                                                                                                               (Е.9)

где V - объем активного ила в цилиндре после 30-минутного отстаивания, см³; X - массовая концентрация активного ила, определенная по 8.4 данного приложения, г/см³.

11 ГИДРОБИОЛОГИЧЕСКОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ АКТИВНОГО ИЛА

Гидробиологическое исследование активного ила проводят микроскопированием с целью контроля за его качеством, а также за работой биологических очистных сооружений (аэротенков).

11.1 Средства измерений, вспомогательные устройства

Микроскоп МБИ-6 или аналогичный.

Предметные и покровные стекла.

11.2 Подготовка к исследованию

10 см³ активного ила отбирают непосредственно из аэротенка. Затем на предметное стекло пипеткой наносят небольшую каплю суспензии активного ила, накрывают покровным стеклом и укрепляют на предметном столике микроскопа.

11.3 Проведение измерения

Проводят микроскопирование, для чего пробу просматривают вначале при малом увеличении (окуляр 10^х или 15^х, объектив 8^х), затем при большом (окуляр 10^х или 15^х, объектив 40^х). Просматривают не менее 3 проб.

11.4 Обработка результатов

Количество организмов учитывают по пятибалльной системе: один - единично, два - мало, три - порядочно, четыре - много, пять - масса. Отмечают также состояние организмов, их подвижность, работу реснитчатого аппарата.

Проводят определение видов организмов по определителям (например Атлас "Фауна аэротенков", Л.6 "Наука, 1984, 264 с).

12 ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПЕНООБРАЗОВАНИЯ

Метод основан на измерении высоты столба пены над уровнем аэрируемой жидкости в аэротенке.

12.1 Средство измерения

Линейка, градуированная в сантиметрах и миллиметрах.

12.2 Проведение измерения

С помощью линейки измеряют среднюю высоту столба пены над уровнем аэрируемой жидкости, прикладывая линейку к аэротенку.

За результат измерения принимают среднее арифметическое результатов пяти измерений, проведенных в течение 30 мин.