BIODEGRADARE TESTUL MODIFICAT SEMICONTINUU (SCAS)

1. METODA

1.1. Introducere

Scopul metodei este evaluarea biodegradabilitatii ultime a substantelor organice solubile in apa, nevolatile, cand sunt expuse la concentratii relativ mari de microorganisme pe o perioada lunga de timp. Viabilitatea microorganismelor este mentinuta pe aceasta perioada prin adaugarea zilnica a unei ape uzate decantate (pentru conditiile de week-end, apa poate fi pastrata la 4^oC. Alternativ se poate folosi apa uzata sintetica a testului de confirmare OECD).

Poate avea loc adsorbtia fizico-chimica pe solidele materiile in suspensie si acest lucru trebuie luat in considerare la interpretarea rezultatelor (vezi 3.2.).

Datorita perioadei de pastrare indelungata a mediului lichid (36 de ore) si adaugarii intermitente a nutrientilor, testul nu simuleaza conditiile din mediul natural in instalatia de tratare a apei uzate. Rezultatele obtinute cu diferite substante de testat, indica ca testul are un potential mare de evaluare a biodegradabilitatii.

Conditiile prevazute de test sunt foarte favorabile selectiei si/sau adaptarii microorganismelor capabile sa degradeze compusul de testare. (Procedura poate fi folosita si pentru a produce aclimatizarea inoculului pentru utilizarea sa in alte teste).

In aceasta metoda, se foloseste masurarea concentratiei carbonului organic dizolvat, pentru a evalua biodegradabilitatea ultima a substantelor de testat. Este preferabil sa se determine COD dupa acidulare si purjare decat ca diferenta intre

C_total -C_anorganic

Utilizarea simultana a metodei analitice specifice poate permite evaluarea biodegradarii primare a substantei (disparitia structurii chimicede baza).

Metoda se aplica numai pentru acele substante organice de testat care, la concentratia folosita in test:

- sunt solubile in apa (cel putin 20 mg carbon organic dizolvat / litru)

- au presiune de vapori neglijabila

- nu sunt inhibitoare pentru bacterii

- nu se adsorb semnificativ in sistemul de testare

- nu se pierd prin spumare din solutia de testat.

Trebuie stabilit continutul de carbon organic al compusului de testat.

Informatii despre proportiile relative ale componentelor majore ale compusului de testat vor fi utile in interpretarea rezultatelor obtinute, in special in acele cazuri in care rezultatele sunt reduse sau marginale.

Informatiile despre toxicitatea substantei asupra microorganismelor pot fi utile pentru interpretarea rezultatelor mici si in selectarea unei concentratii de testat adecvate.

1.2. Defintii si unitati

C_T = concentratia substantei de testat exprimata in carbon organic prezent sau adaugat in apa uzata decantata la inceputul perioadei de aerare (mg/l)

C_t = concentratia de carbon organic dizolvat determinata in supernatantul solutiei de testat la sfarsitul perioadei de aerare (mg/l)

C_c = concentratia de carbon organic dizolvat determinata in supernatantul solutiei de control la sfarsitul perioadei de aerare (mg/l)

Biodegradarea se defineste in aceasta metoda ca disparitia carbonului organic. Biodegradarea poate fi exprimata ca:

1. Procentul de eliminare D_da al cantitatii de substanta adaugata zilnic.

C_T - (C_t - C_c)

D_da= x 100 [1]

C_T

unde D_da = degradarea / adaos zilnic

2. Procentul de eliminare D_ssd a cantitatii de substanta prezente la inceputul fiecarei zile:

2C_T + C_ti - C_ci - 3C_t(i+1) +3 C_c(i+1)

D_ssd= x 100 [2(a)]

2C_T + C_t1 - C_c1

2C_T - 2 (C_t - C_c)

x 100 [2(b)]

2C_T + (C_t - C_c)

unde D_asd = degradarea / substanta la inceputul zilei;

indicii i si (i +1) se refera la ziua masurarii.

Se recomanda ecuatia 2 (a) daca COD al efluentului variaza de la zi la zi, in timp ce ecuatia 2(b) se poate folosi cand COD al efluentului ramane relativ constant de la zi la zi.

1.3. Substante de referinta

In unele cazuri cand se investigheaza o substanta noua pot fi utile substantele de referinta; totusi, nu se recomanda aici nici o substanta de referinta specifica.

Se prevad date despre diversi compusi evaluati in testele de intercomparare (vezi anexa 1) in principal sa se poata face astfel, din cand in cand, calibrarea acestei metode si sa se permita compararea rezultatelor cand se foloseste alta metoda.

1.4. Principiul metodei de testare

Namolul activ din instalatia de tratare a apei uzate este introdus in instalatia semicontinua cu namol activ (SCAS). Se adauga substanta de testat si apa uzata menajera decantata si amestecul este aerat 23 de ore. Aerarea este apoi oprita, namolul lasat sa se decanteze si supernatantul este inlaturat.

Namolul care ramane in vasul de aerare este apoi amestecat cu o parte a substantei de testat si apa uzata si ciclul se repeta.

Biodegradarea se evalueaza prin determinarea continutului de carbon organic dizolvat din supernatant. Valoarea obtinuta se compara cu cea gasita pentru solutia dintr-un vas de control alimentat numai cu apa uzata decantata.

Cand se foloseste o metoda analitica specifica se pot masura schimbarile in concentratia moleculei initiale datorate biodegradarii (biodegradabilitate primara).

1.5. Criterii de calitate

Nu s-a stabilit inca reproductibilitatea acestei metode bazata pe eliminarea carbonului organic dizolvat. (Cand se ia in considerare biodegradarea primara se obtin date foarte precise pentru substantele care se degradeaza extensiv).

Sensibilitatea acestei metode este determinata in mare de variabilitatea martorului si in mai mica masura de precizia determinarii carbonului organic dizolvat si de nivelul substantei de testat in solutie la inceptul fiecarui ciclu.

1.6. Descrierea procedurii de testare

1.6.1. Pregatiri

Se poate folosi un numar suficient de vase de aerare curate, alternativ cu vasul original de testare SCAS de 1,5 l, iar tuburile de intrare a aerului (fig.1) pentru fiecare substanta de testat si proba de control se asambleaza. Aerul comprimat care patrunde in vasele de testare trebuie curatat printr-un filtru de bumbac-lana, sa nu aiba carbon organic si sa fie presaturat cu apa pentru a reduce pierderile prin evaporare.

Se preleveaza o proba de solutie omogena ce contine 1 - 4 g materii in suspensie pe litru din instalatia de tratare a apei uzate cu namol activ. Sunt necesari aprox. 150 ml de solutie omogena pentru fiecare vas de aerare.

Solutiile stoc ale substantei de testat sunt pregatite cu apa distilata; in mod normal, concentratia necesara este de 400 mg/l exprimata in carbon organic care da o concentratie a substantei de testat de 20 mg/l carbon la inceputul fiecarui ciclu de aerare, daca nu se produce nici o biodegradare.

Sunt permise concentratii mai mari daca toxicitatea fata de microorganisme permite.

Se masoara continutul de carbon organic a solutiilor stoc.

1.6.2. Conditii de testare

Testul trebuie realizat la 20-25^oC.

Se foloseste o concentratie mare de microorganisme aerobe (1-4 g/l materii in suspensie) si perioada de pastrare efectiva este de 36 ore. Materialul carbonic din apa uzata este oxidat extensiv, in mod normal, la 8 ore dupa inceperea fiecarui ciclu de aerare. Apoi, namolul respira endogen pe perioada ramasa de aerare, timp in care singurul substrat disponibil este substanta de testat, daca acesta nu este metabolizata rapid. Aceste caracteristici, combinate cu reinocularea zilnica a solutiei de testat, cand se foloseste apa de uzata menajera ca mediu, ofera conditii favorabile atat pentru adaptare, cat si pentru un nivel mare de biodegradare.

1.6.3. Realizarea testului

Se preleveaza o proba de solutie omogena din instalatia cu namol activ predominant menajera sau dintr-o instalatie de laborator si se pastreaza aerob, pana se foloseste in laborator. Fiecare vas de aerare precum si vasul de control se umplu cu 150 ml solutie omogena (daca se foloseste vasul de testare original SCAS, se multiplica volumele date cu 10) si incepe aerarea. Dupa 23 de ore, aerarea se opreste si namolul este lasat sa se decanteze 45 minute. Robinetul fiecarui vas este deschis pe rand, si se scot 100 ml din supernatant. Se preleveaza o proba de apa uzata menajera decantata, imediat inainte de utilizare si se adauga 100 ml la namolul ramas in fiecare vas de aerare. Aerarea se porneste din nou. In aceasta faza nu se adauga nici o substanta de testat si vasele sunt alimentate zilnic cu apa uzata menajera pana cand la decantare se obtine un supernatant limpede. De obicei, aceasta poate sa dureze 2 saptamani, timp in care carbonul organic dizolvat in supernatant, la sfarsitul fiecarui ciclu de aerare, se apropie de o valoare constanta.

La sfarsitul acestei perioade, namolurile decantate individual se amesteca si se adauga la fiecare vas cate 50 ml din namolul compus rezultat.

La vasele de control se adauga 95 ml apa uzata decantata si 5 ml de apa, iar la vasele de testare se adauga 95 ml de apa uzata decantata si 5 ml de solutie stoc a substantei de testat adecvata (400 mg/l). Aerarea incepe din nou si continua 23 de ore. Namolul este lasat sa se decanteze 45 minute, iar supernatantul este scos si se analizeaza continutul de carbon organic dizolvat.

Procedura de mai sus, de umplere si scoatere, se repeta zilnic, pe toata perioada testului.

Inainte de decantare, poate fi necesara curatarea peretilor vaselor pentru a preveni acumularea de solide pe peretii vasului. Se foloseste o racleta sau o perie pentru fiecare vas pentru a preveni contaminarea.

Ideal este sa se determine zilnic continutul de carbon organic dizolvat in supernatant. Inainte de analiza solutiile sunt filtrate prin filtre cu membrana de 0,45 mm, spalate sau centrifugate. Filtrele cu membrana sunt adecvate daca se asigura ca nu exista nici eliminare de carbon, nici absorbtie de substanta in faza de filtrare. Temperatura probei nu trebuie sa depaseasca 40 ^oC cand aceasta este in centrifuga.

Durata testului pentru substantele care prezinta biodegradare scazuta sau deloc, este nedeterminata, dar experienta sugereaza ca aceasta trebuie sa fie de cel putin 12 saptamani, in general, dar nu mai mult de 26 saptamani.

2. DATE SI EVALUARE

Valorile de carbon organic dizolvat in supernatantul vaselor de testare si de control sunt reprezentate grafic, in functie de timp.

Pe masura ce se realizeaza biodegradarea, nivelul gasit la testare se va apropia de cel gasit la control. Cand se constata ca diferenta dintre cele doua nivele este constanta la 3 masuratori consecutive, se face un numar de masuratori suplimentare care sunt suficiente pentru a permite interpretarea statistica a datelor si calcularea procentului de biodegradare al substantei de testat (D_da sau D_ssd , vezi 1.2.).

3. RAPORTARE

3.1. Raport de testare

Daca se poate, raportul de testare trebuie sa contina urmatoarele:

- toate informatiile despre tipul de apa uzata, tipul de vase folosite si rezultatele experimentale privind substanta de testat, substanta de referinta daca s-a folosit si proba martor

- temperatura

- curba de eliminare cu descriere, modul de calcul (vezi 1.2.)

- data si locul unde au fost prelevate probele de namol activ si apa uzata, starea adaptarii, concentratia etc

- motive stiintifice pentru orice schimbare a procedurii de testare

- semnatura si data.

3.2. Interpretarea rezultatelor

Deoarece substanta ce se testeaza prin aceasta metoda nu va fi usor biodegradabila, orice eliminare a COD datorata numai biodegradarii va fi in mod normal gradata, in zile sau saptamani cu exceptia acelor cazuri unde aclimatizarea este brusca asa cum o indica disparitia brusca care se petrece dupa cateva saptamani.

Totusi, adsorbtia fizico-chimica poate juca uneori un rol important; aceasta este indicata unde exista eliminarea completa sau partiala a COD -ului adaugat de la inceput. Ce se intampla ulterior depinde de factori ca gradele de absorbtie si concentratia materiilor in suspensie in efluentul descarcat. De obicei, diferenta intre concentratia COD la probele de control si supernatantul solutiilor de testat creste gradat de la o valoare redusa initial si aceasta diferenta ramane apoi la noua valoare tot restul perioadei experimentului, daca nu are loc adaptarea.

Daca trebuie sa se faca o distinctie intre biodegradare (sau biodegradare partiala) si adsorbtie sunt necesare teste ulterioare. Aceasta se poate face in mai multe moduri, dar cel mai convingator este folosirea supernatantului sau namolului ca inocul in testul de baza (de preferinta test respirometric).

Substantele de testat la care are loc o eliminare mare de COD neadsorbit in acest test, trebuie considerate ca posibil biodegradabile. Eliminarea partiala neadsorbtiva arata ca substanta chimica este supusa cel putin la o oarecare degradare.

Eliminarile reduse sau nule ale COD se pot datora inhibarii microorganismelor de catre substanta de testat si acest lucru poate fi revelat prin liza si pierderea namolului rezultand supernatanti tulburi. Testul trebuie repetat folosind o concentratie mai scazuta de substanta de testat.

Folosirea unei metode analitice specifice sau a unei substante de testat marcata cu ¹⁴C, poate permite o sensibilitate mai mare. In cazul substantei de testat ¹⁴C , recuperarea ¹⁴CO₂ va confirma ca biodegradarea s-a produs.

Cand rezultatele sunt date ca biodegradare primara daca se poate, trebuie sa se dea o explicatie a schimbarii structurii chimice care duce la pierderea raspunsului substantei de testat initiala.

Validarea metodei analitice trebuie data impreuna cu raspunsul gasit pe mediul de testare cu proba martor.

4. BIBLIOGRAFIE

(1) OECD, Paris, 1981,Test Guidline 302 A, Decision of the Council C(81) 30 final

ANEXA 1

TEST SCAS : EXEMPLE DE REZULTATE

Nr.crt	Substanta	CT (mg/l)	Ct - Cc (mg/l)	Procent de biodegradare Dda	Durata testului (zile)
	4-acetil aminobenzen sulfonat
	tetra propilen benzen sulfonat
	4-nitrofenol
	dietilen glicol
	anilina
	ciclopentan tetra carboxilat

ANEXA 2

EXEMPLU DE APARATURA DE TESTARE

					30 mm
		aer
	320 mm
							Volum 50 ml