國外評價濕巾可沖散性的七步試驗法

宣志強

國外評價濕巾可沖散性的七步試驗法

Test Methods for Assessing Wet Wipes Flushability

宣志強

公開資料表明，歐美國家對可沖散濕巾等產品的研究已有40多年的歷史，同時，對于可沖散性技術及其規范的認識也一直處于不斷發展和完善之中，目前這類產品已經在市場銷售。北美非織造布協會（INDA）和歐洲非織造布協會（EDANA）為規范產品研究、實行產業化，在總結以往研究的基礎上，于2008 年聯合發布了《評價用即棄非織造布產品可沖散性導則》（簡稱《導則》1），用于指導業界生產、規范商家銷售和培養大眾消費行為。2012和2013 年INDA和EDANA對《導則》1進行了修訂，形成了第二版（簡稱《導則》2）和第三版（簡稱《導則》3）。且不論是第二版還是第三版，《導則》所涉及的產品都包括濕巾等有可能被丟入抽水馬桶的所有非織造布產品。就業界而言，濕巾既要具有一定的濕強，又要求可沖散，其生產比其他干態使用的非織造布產品要復雜得多。《導則》3要求被認定的、具有可沖散性的、能丟入抽水馬桶的濕巾等非織造布產品必須滿足：

（1）當消費者按照供應商的使用說明正確使用可沖散非織造布產品后扔進抽水馬桶，通過閃沖可以將其排出抽水馬桶，并保持整個下水管道系統暢通；

（2）可沖散非織造布產品能夠在抽水馬桶后的污水輸送系統中通過，并且不會引起其后的廢水處理、回用和廢棄系統阻滯、堵塞或其他問題；

（3）可沖散非織造布產品在污水殘留現場、城市污水處理系統和污水處理工廠的化糞池中不會再被分辨出來，且能夠完全消失。

《導則》3對可沖散性的要求體現了生態友好和綠色環保概念在非織造布產品中的應用，這樣的產品在使用后丟棄在大自然環境中是安全的。它還指出制定評價規則的目的是為了讓公眾放心使用用即棄非織造布產品。

《導則》3特別提出在使用用即棄非織造布產品時需培養良好的生活習慣，應根據使用場合區別使用。真正的可沖散的一次性衛生用品是指在衛生間使用后可馬上丟進抽水馬桶，而不包括必須投入垃圾簍里的嬰兒擦拭巾、浴室清潔擦拭巾、女性衛生巾、痔瘡患者用擦拭巾及醫療護墊、紙尿褲等產品。但有些產品，如廚房清潔擦布、家具清潔擦布、汽車擦布和居家外用擦拭巾等則不要求具有可沖散性。對于不可沖散產品，《導則》3要求產品的生產廠家將INDA、EDANA制定的不可沖散標準標識（圖1）印制在產品外包裝上，用于提醒使用者禁止將不可沖散產品扔進抽水馬桶；同時，濕巾外包裝上應清楚注明“No Flushable”（即“不可沖散”），以確保不可沖散產品只能被扔進固體廢物處理系統，而不是水處理系統中。

有研究表明，濕巾等非織造布產品具有完全放心的可沖散性可以理解為滿足可沖出性（flushable）、可分散性（dispersible）和可生物降解性（biodegradable）這3項綜合性能要求。

圖1 不可沖散產品標識

1 評價步驟和驗收標準

不同版本的《導則》都表明，可扔進抽水馬桶的濕巾等用即棄非織造布產品的可沖散性的評價過程和試驗步驟，類似于當前通行的環境評價過程和試驗步驟。其中，《導則》3對可沖散產品使用后扔進抽水馬桶及其后的處理過程給出了一個更加簡化的路線，設置了室內設施（抽水馬桶、排水管及排水泵）、室外現場（化糞池等）和市政污水處理系統3大評價模塊，取消了《導則》2的小區試驗，減少并合并了大多數試驗步驟。

《導則》3提出了評價產品的預審查制度，即在產品按《導則》3進行正式評價之前，首先對待評試樣進行資格審查，待資格審查通過后再進行正式的試驗和評價。資格審查要求包括：待評試樣由非織造工藝制造；產品用于衛生間或抽水馬桶場合；產品正常使用后被糞便等污染；設計目標是可沖散的。

《導則》3將原來的3個層次即相對應的3個軟件試驗包的23個試驗方法，簡化成七步進行的7個試驗，極大地簡化了試驗和評價過程，可操作性更強、評價成本更低，在試驗室就可以完成試樣可沖散性評價的全部試驗，且不需再進行居民生活小區使用試驗。表1歸納了7個試驗方法及其驗收標準。

此外，《導則》3還列有模擬糞便制作方法，試樣清洗、產品和殘留樣干燥質量試驗方法，廢水和污泥收集、轉移、儲存及準備方法，產品殘樣的篩分和恢復方法等附件。

表1 試驗方法及驗收標準

2 試驗方法

2.1 抽水馬桶及排水管沖出試驗

《導則》3中待評試樣可沖散性評價的第一個試驗是抽水馬桶及排水管沖出試驗（FG501），屬可沖出性試驗，用于測試試樣從抽水馬桶及其管道成功通過而不堵塞的可能性。試驗模擬一個四口之家2天的生活，每天至少重復3次使用抽水馬桶。其加載材料包括3類：僅需水的閃沖（相當于男性排尿）、濕巾產品和衛生紙的閃沖（相當于女性排尿）、濕巾產品和衛生紙加模擬糞便的閃沖（相當于排便）。

《導則》2在3個層次的試驗包中各有1個可沖出性試驗，共計3個。

現在，《導則》3的試驗方法參照《導則》2中第2層次的試驗方法的原理制定，只是試驗步驟略有不同。

抽水馬桶及排水管沖出試驗要根據試樣銷售目標市場的國家或地區所使用的抽水馬桶及其管道坡度的不同來選擇試驗條件，具體包括試驗用抽水馬桶牌號、管道長度、管道坡度等，且如果試驗評價目標是濕巾，那么試樣應為此產品的市售狀態（如預濕狀態）。試驗時，試樣應該放在抽水馬桶桶身中水的中央，而普通衛生紙應先折疊再放在桶身中水的中央。閃沖時觀察抽水馬桶桶身及排水管撤空情況，觀察試樣和其他產品或模擬糞便材料進入管道的情況，在工作表上記錄每次閃沖將試樣沖出的距離。

在基準試驗中，要求管道不會發生堵塞，不需要使用家用吸球進行管道清理，且衛生紙通過的距離在5次閃沖過程中不總是減少。若符合，則試驗系統校正完成，系統可以使用。最后，根據驗收表（表1）判斷產品是否通過第一個試驗。

2.2 晃蕩盒潰爛試驗

可沖散性評價的第二個試驗晃蕩盒潰爛試驗（FG502），它是《導則》3中唯一的一個分散性試驗。盡管以前的研究中利用了多種試驗方法進行機械性分散試驗，但現在都已取消。晃蕩盒潰爛試驗是將待評試樣放在含自來水或廢水的塑料晃蕩盒中，盒中注水2L，借助于一套凸輪機構的上下運動持續機械振動3h，運動幅度68mm，運動頻率50r/min。最后將所有的試驗物倒在12.5mm孔徑的篩網中過濾，收集篩網上的殘留試樣，進行干燥，重復試驗6次，計算篩網通過率即潰爛率，并根據表1判斷該項是否合格。

2.3 家用排水泵試驗

家用排水泵試驗（FG503）評價試樣安全通過家用排水泵的能力，以保證產品不會堵塞排水泵或者積累在排水泵內。歐美國家很多家居建筑中都裝有排水泵系統，這與中國的情況不同。特別是地下室中，抽水馬桶或其他衛生潔具安裝在建筑物主管道之下。

1個試驗序列含12次閃沖，其中6次加載待評試樣，試驗至少做10個試驗序列。在完成最后的加載序列時，計算每天（除了第1天）試驗結束時的試樣數量平均值，并與當天的加載試樣數量進行比較，根據表1確定試樣的該項測試是否合格。

2.4 圓柱沉降試驗

圓柱沉降試驗（FG504）的目的是評價產品是否在泵站和城市污水處理廠的池塘、化糞池、現場有氧系統和沉降室中沉淀。如果產品不能在化糞池中沉淀，則有可能留在水箱的出水口造成排水問題；如果產品不能在污水泵水池中沉降和積淀，則有可能干擾浮動機構的控制，導致系統的開和關失序，造成系統故障。通過圓柱沉降試驗可以向市政管理部門提供有效的證據，證明產品在沉砂池和一級、二級沉淀池的沉降信息，這點非常重要。

試驗在一個直徑為20cm的有刻度的含自來水的透明塑料圓柱容器中進行，待評試樣的沉降行為可以通過透明的容器觀察到。試驗重復10次，并根據表1確定該項是否合格。

2.5 需氧生物潰爛/降解試驗

需氧生物潰爛/降解試驗（FG505）用于測試試樣在需氧條件下的分散性。本試驗包括需氧生物潰爛試驗（FG505A）和需氧生物降解試驗（FG505B）兩部分。試驗方法類似于OECD301B和GB/T 21856—2008。

FG505A是測定試樣經14d活性污泥混合浸泡培養后，尺寸小于1mm碎片的質量分數。而FG505B則是測定試樣在含活性污泥的培養鹽介質中培養28d后CO2的發生量，所得生物降解率取決于試樣中的碳含量。整片的產品，如濕巾，做需氧生物潰爛試驗；小片試樣（＜50mg/L）做需氧生物降解試驗。兩個試驗都是評價試樣在污水管道及市政、室外污水處理系統中，在需氧環境下生物潰爛或降解而不影響環境的性能。最后，根據表1確定該項是否合格。

由于濕巾屬于整片產品，故當前收集到的國外可沖散性試驗報告都是關于生物潰爛試驗的，無生物降解試驗的報告。

2.6 厭氧生物潰爛/降解試驗

FG506包括厭氧生物潰爛試驗（FG506A）和厭氧生物降解試驗（FG506B）兩部分。試驗方法類似于OECD311和GB/T 27857—2011。

FG506A是測定試樣經28d的厭氧消化污泥培養后，尺寸小于1mm碎片的質量分數，以此計算生物潰爛率。而FG506B則是測定產品在含消化污泥的培養鹽介質中培養56d后，小分子氣體CO2和CH4的發生量，計算生物降解率，其數值取決于試樣中的碳含量。整片濕巾做厭氧生物潰爛試驗，小片試樣（＜200mg/L）做厭氧生物降解試驗。兩個試驗都是評價試樣在污水管道及市政、室外污水處理系統中，在厭氧環境下試樣因生物潰爛或降解而不影響環境的性能。

2.7 市政排水泵試驗

市政排水泵試驗（FG507）用于評價試樣通過城市污水輸送系統中排水泵的可能性。一般來說，當塊狀物隨城市污水一起通過管道流過市政排水泵時，會引起排水泵的電功率增大，且塊狀物越大、越多，電功率的增加越大，嚴重時塊狀物會堵塞排水泵。而當排水泵被堵塞時，電功率消耗會達到最大。本試驗通過測定待評試樣通過排水泵時電功率的增加程度，評價試樣是否會堵塞排水泵。

3 結論

（1）《導則》3作為一個綱領性文件，它與試驗方法手冊一起，結合了其他專業試驗方法，以社會大眾放心使用為目標，構成了當今濕巾等用即棄非織造布產品可沖散性評價體系。

（2）《導則》3的試驗方法從舊版本的23個減少到7個，其中沖出試驗和機械分散性試驗各僅1個，可完全體現產品的可分散性。由于濕巾是整片銷售，因此產品只做生物潰爛試驗，不做生物降解試驗。

（3）可沖散性評價共7個試驗。除了沉降試驗外，其他6個試驗都以整片樣進行，而非試驗室經過剪切的小樣，試驗基本建立在現實生活的基礎上，模擬正常家庭生活進行，真實性強，能夠保證試驗結果用于實際生活。

（摘編自《產業用紡織品》，2017年No.3）