CN108892247A - 一种处理pvb树脂生产废水用复合菌剂的制备方法及pvb树脂生产废水的处理方法 - Google Patents

一种处理pvb树脂生产废水用复合菌剂的制备方法及pvb树脂生产废水的处理方法 Download PDF

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Abstract

本发明属于污水处理技术领域，旨在解决现有PVB树脂生产废水处理工艺复杂、成本高和效率低的缺点，公开了一种处理PVB树脂生产废水用复合菌剂的制备方法及PVB树脂生产废水的处理方法。通过采用丁醛培养基和废水培养基快速定向筛选出对丁醛耐受性好、对CODCr降解效率高的菌株，再通过添加辅助生长微生物、扩大培养和菌种驯化等手段制得对PVB树脂生产废水降解效果好的复合菌剂，利用该复合菌剂，只需对PVB树脂生产废水进行简单的预处理即可进行生化处理，相比于传统高级氧化‑生化的处理方式，大大缩短了废水处理时间、降低了废水处理成本。

Description

一种处理PVB树脂生产废水用复合菌剂的制备方法及PVB树脂 生产废水的处理方法
技术领域
本发明属于生化污水处理技术领域，具体涉及一种处理PVB树脂生产废水用复合菌剂的制备方法及PVB树脂生产废水的处理方法。
背景技术
聚乙烯醇缩丁醛(PVB)树脂生产的主反应为正丁醛和聚乙烯醇(PVA)在盐酸催化作用下的缩合反应，其废水成分复杂，主要含有无机物盐酸、小分子有机物正丁醛及大分子有机物如PVB和PVA等。经检测，丁醛对CODCr的贡献率达到60％-80％，是污染及臭味的主要来源。丁醛的生物毒性大，其质量浓度超过100mg/L时即对微生物具有生化抑制作用，传统的生化制剂无法直接用于PVB树脂生产废水处理。
现有的PVB树脂生产废水的处理主要采用高级氧化和生化结合的方式，即在进行生化处理前先采用萃取法、离子交换法，以及光催化氧化、铁碳微电解、芬顿氧化等高级氧化组合工艺对废水进行预处理，先降低废水中的丁醛含量，再后续进行生化处理。这种处理方式具有以下缺点：1、高级氧化所采用的化工工艺繁杂、所需设备造价昂贵，造成处理费用高；2、高级氧化引入了辛醇、辛烯醛等多种有机物及电解废液，对废水造成了二次污染；3、后续生化处理效率不高，普遍的生化停留时间达到90h，无法满足大型生产企业的废水处理需求。
发明内容
为了解决现有技术存在的上述问题，本发明目的在于提供一种对PVB树脂生产废水耐受性强、降解效率高的复合菌剂的制备方法。
本发明所采用的技术方案为：一种处理PVB树脂生产废水用复合菌剂的制备方法，包括如下步骤：
101)从处理醇类、醛类生产污水的好氧池中采集活性污泥；
102)以丁醛搭配营养物质分别制作固体培养基和液体培养基；
103)将所述活性污泥进行重悬后涂布于所述固体培养基培养而得到多个单克隆，再将所述单克隆转至所述液体培养基中进行单独培养，筛选出菌株生长速度符合要求的菌液；
104)取PVB树脂生产废水进行絮凝沉淀后过滤，调节废水pH值，并添加营养物质制作废水培养基；
105)将步骤103)所得的菌液按一定体积比接种于所述废水培养基进行单独培养，筛选出CODCr去除率符合要求的菌液；
106)将步骤105)所得菌液接种于废水培养基进行单独扩大培养得到多个单菌液，再将所述多个单菌液混合得到种子菌液；
107)往所述种子菌液中补充辅助生长的微生物，得到混合菌液，再对所述混合菌液中的菌株进行驯化培育，最终得到复合菌剂。
进一步地，所述固体培养基和液体培养基的pH为7.0-8.0，CODCr：氨氮：总磷的浓度比为200:5:1，丁醛的浓度为0.3g/L-0.7g/L，酵母提取物的浓度为0.05g/L-0.15g/L。
进一步地，在所述步骤103)中，先将所述活性污泥用无菌水进行重悬，再取重悬水涂布于所述固体培养基上，在30℃培养箱内培养，待长出明显菌落后得到多个单克隆，再将单克隆挑取至3mL液体培养基中单独培养36h-60h，筛选出吸光度OD600大于0.1的菌液。
进一步地，在所述步骤104)中，采用硫酸亚铁对PVB树脂生产废水进行絮凝沉淀，所述废水培养基的pH为7.0-8.0，CODCr：氨氮：总磷的浓度比为200:5:1。
进一步地，在所述步骤105)中，将步骤103)所筛选出的菌液以40％-60％的体积比接种于所述废水培养基进行单独培养36h-60h，筛选出CODCr去除率大于50％的菌液。
进一步地，在所述步骤106)中，先将步骤105)所筛选出的菌液按1％-2％的体积比接种在废水培养基中进行单独扩大培养至吸光度OD600不小于0.5的多个单菌液，再将所述多个单菌液等体积混合得到种子菌液。
进一步地，在所述步骤107)中，往所述种子菌液中添加OD600为0.4-0.6的辅助生长的微生物菌液得到混合菌液，其中，所述微生物菌液与所述种子菌液的体积比为1:4-1:6，所述驯化培育的方法为：将所述混合菌液和废水培养基以1:1-1:3的体积比混合，培养36h-60h得到第一驯化菌液，再将第一驯化菌液和废水培养基以1:1-1:3的体积比混合，培养36h-60h得到第二驯化菌液，如此重复多次，直至获得吸光度OD600为2-3的复合菌剂。
进一步地，所述复合菌剂包括芽孢杆菌属微生物、短杆菌属微生物、海杆菌属微生物、假单胞菌属微生物和白色杆菌属微生物；其中，所述白色杆菌属微生物作为所述复合菌剂中其他微生物的辅助生长微生物。
本发明的有益效果：
本发明处理PVB树脂生产废水用复合菌剂的制备方法通过在固体培养基和液体培养基中添加丁醛，筛选出对丁醛耐受性好的菌株，再组合PVB树脂生产废水培养基，筛选出对废水CODCr去除率好的菌株，快速筛选出种子菌株。同时，还通过添加辅助生长微生物的方式，促进种子菌株快速繁殖，能够满足工业化大生产废水处理对高质量和高速度的需求。
本发明的目的还在于提供一种无需经过高级氧化组合处理的PVB树脂生产废水的处理方法。
本发明所采用的技术方案为：一种PVB树脂生产废水的处理方法，包括以下步骤：
201)对PVB树脂生产废水进行絮凝沉淀后过滤，调节废水pH为7.0-8.0，再投入营养物质至CODCr：氨氮：总磷的浓度比为200:5:1，得到调节过水质的废水；
202)往处理池中注入所述调节过水质的废水和根据权利要求1-8任意一项所述的复合菌剂制备方法所制得的复合菌剂，其中，复合菌剂和调节过水质的废水的体积比为1:3-1:5，设置处理池三级好氧，温度控制在25-30℃，溶解氧4mg/L-5mg/L，培养30h-60h；
203)持续往所述处理池中注入所述调节过水质的废水，控制水力停留时间为30h-60h。
进一步地，在所述步骤201)中，采用硫酸亚铁对PVB树脂生产废水进行絮凝沉淀；在所述步骤202)中，复合菌剂和调节过水质的废水的体积比为1:4，培养时间为30h-36h；在所述步骤203)中，所述水力停留时间为30h-36h。
本发明的有益效果为：
本发明PVB树脂生产废水的处理方法通过采用上述复合菌剂的制备方法所制得的复合菌剂，仅采用生化处理方法即可对PVB树脂生产废水作出高效的CODCr降解，相比于传统的高级氧化-生化结合的方式，具有以下优点：
1、本发明PVB树脂生产废水的处理方法在进行生化处理前，只需进行简单的絮凝沉淀和pH调节，省去了高级氧化繁杂的化工工艺，降低了设备成本、药剂成本和人工成本。
2、本发明PVB树脂生产废水的处理方法不需引入过多的化学药剂，避免了对废水的二次污染。
3、本发明PVB树脂生产废水的处理方法所采用的复合菌剂在废水中繁殖快、对污染物的处理效率高，水力停留时间控制在30h-60h便可将废水处理至排放标准，相比于传统处理工艺中生化停留时间为90h相比，明显缩短了废水处理时间，提升了PVB树脂生产废水的处理效率。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明做进一步阐释。
本实施例提供了一种处理PVB树脂生产废水用复合菌剂的制备方法，具体包括以下步骤：
101)从处理醇类、醛类生产污水的好氧池中采集活性污泥；
102)以丁醛搭配营养物质分别制作固体培养基和液体培养基；
103)将所述活性污泥进行重悬后涂布于所述固体培养基培养而得到多个单克隆，再将所述单克隆转至所述液体培养基中进行单独培养，筛选出菌株生长速度符合要求的菌液；
104)调节PVB树脂生产废水pH值，并添加营养物质制作废水培养基；
105)将步骤103)所得的菌液按一定体积比接种于所述废水培养基进行单独培养，筛选出CODCr去除率符合要求的菌液；
106)将步骤105)所得菌液接种于废水培养基进行单独扩大培养，再混合得到种子菌液；
107)往所述种子菌液中补充辅助生长的微生物，得到混合菌液，再对所述混合菌液中的菌株进行驯化培育，最终得到复合菌剂。
上述制备方法通过步骤103)可快速筛选出对丁醛耐受性好的菌株，通过步骤105)可进一步筛选出对PVB树脂生产废水CODCr降解效率高的菌株；通过步骤106)和107)保证了复合菌剂的细菌浓度和生长速度，进而保证了复合菌剂对工业废水的处理效率。
具体地，在本实施方式中，步骤102)中，采用酵母提取物-丁醛培养基，组分为丁醛0.3-0.7g/L，酵母提取物0.05-0.15g/L，CODCr：氨氮：总磷＝100mg/L:5mg/L:1mg/L的比例投入尿素和磷酸二氢钾进行水质调整，pH为7.0-8.0，121℃高压灭菌20min，得到液体培养基。固体培养基则在液体培养基的基础上额外添加琼脂粉15g/L-25g/L。在其他方式中，也可以用其他物质作为氮源和磷源。由于丁醛的浓度已超出一般微生物能够耐受的范围(0.1g/L)，因此可以快速筛选出目标菌株。
在步骤103)中，先将所述活性污泥用无菌水进行重悬，再取重悬水200uL涂布于所述固体培养基上，在30℃培养箱内培养一定时间后得到多个单克隆，再将单克隆挑取至3mL液体培养基中单独培养36h-60h，筛选出吸光度OD600大于0.1的菌液。
在步骤104)中，采用硫酸亚铁对PVB树脂生产废水进行絮凝沉淀，过滤掉沉淀后，将废水pH值回调至7.0-8.0，投入尿素和磷酸二氢钾使CODCr：氨氮：总磷的浓度比为200:5:1(单位为mg/L)。
在步骤105)中，将步骤103)所筛选出的菌液以40％-60％的体积比接种于所述废水培养基(即菌液体积：废水培养基体积＝40％-60％)进行单独培养36h-60h，筛选出CODCr去除率大于50％的菌液。
在步骤106)中，先将步骤105)所筛选出的菌液按1％-2％的体积比接种在废水培养基中(即菌液体积：废水培养基体积＝1％-2％)进行单独扩大培养至吸光度OD600不小于0.5的单菌液，再将各单菌液等体积混合得到种子菌液。
在步骤107)中，往所述种子菌液中添加OD600为0.4-0.6的辅助生长的微生物菌液得到混合菌液，其中，辅助生长得微生物菌液与所述种子菌液的体积比为1:4-1:6，所述驯化培养的方法为：将所述混合菌液和废水培养基以1:1-1:3的体积比混合，培养36h-60h得到第一驯化菌液，再将第一驯化菌液和废水培养基以1:1-1:3的体积比混合，培养36h-60h得到第二驯化菌液，如此重复多次，直至获得吸光度OD600为2-3的复合菌剂。
本实施例从浙江嘉兴某生产多醇、醛类等产品的化工厂污水处理好氧池取得活性污泥，按上述制备方法进行筛选后，对种子菌液进行16SrDNA序列测定，检测出种子菌液中主要包含4种对PVB树脂生产废水耐受性强、降解效率高的微生物：芽孢杆菌属(Bacillus)微生物、短杆菌属(Brevibacterium)微生物、海杆菌属(Marinobacter)微生物、假单胞菌属(Pseudomonas)微生物，并利用以上四种微生物的生长特性，选用白色杆菌(Leucobacter)微生物作为辅助生长菌属，制得复合菌剂。在其它实施方式中，可以选取其他生产多醇、醛类等产品的化工厂污水处理好氧池取得活性污泥，活性污泥的采集地不同，复合菌剂的成分也会有所区别。
本实施例所制得的复合菌剂包含了对丁醛耐受性好、对PVB树脂生产废水定向降解速率高的芽孢杆菌属微生物、短杆菌属微生物、海杆菌属微生物和假单胞菌属微生物，同时还包括对以上微生物具有辅助生长作用的白色杆菌微生物，使本复合菌剂不仅能够在PVB废水中存活，而且能够快速繁殖，对污染物进行高效降解，降低了PVB树脂生产废水的处理成本，提升了PVB树脂生产废水的处理效率。
制得复合菌剂后，将复合菌剂投入PVB树脂生产废水处理工艺中，具体方法如下：
201)对PVB树脂生产废水调节进行絮凝沉淀并过滤后，调节废水pH为7.0-8.0，再以尿素为氮源、磷酸二氢钾为磷源投入营养物质至CODCr：氨氮：总磷的浓度比为200:5:1(水质测定单位均为mg/L)，得到调节过水质的废水；
202)往处理池中注入调节过水质的废水和上述复合菌剂，其中，复合菌剂和调节过水质的废水的体积比为1:3-1:5，设置处理池三级好氧，温度控制在25-30℃，溶解氧4mg/L-5mg/L，培养30h-60h；
203)持续往所述处理池中注入所述调节过水质的废水，控制水力停留时间为30h-60h。
具体地，在所述步骤201)中，采用硫酸亚铁对PVB树脂生产废水进行絮凝沉淀；在所述步骤202)中，复合菌剂和调节过水质的废水的体积比为1:4，培养时间为30-36h；在所述步骤203)中，所述水力停留时间为30h-36h。
实验部分
1.废水取样
本实验废水来自于温州某PVB树脂生产厂家，废水水质：平均CODCr约2，200mg/L，NH3-N约25mg/L，4％的NaCl与Na2SO4混盐，日处理量300吨。
2.复合菌剂的制备
2.1菌种来源
本实验菌种来源于嘉兴某生产多醇、醛类等产品的化工厂污水处理好氧池污泥。
2.2制作液体培养基和固体培养基
液体培养基：采用酵母提取物-丁醛培养基，以丁醛为碳源、以酵母提取物为生长因子，组分为丁醛0.5g/L，酵母提取物0.1g/L，以尿素为氮源，磷酸二氢钾为磷源，CODCr：氨氮：总磷＝100:5:1的比例进行水质调整，pH7.0，121℃高压灭菌20min。
固体培养基则在液体培养基的基础上额外添加琼脂粉20g/L。
2.3制作废水培养基
取上述废水，用硫酸亚铁絮凝沉淀过滤后，废水pH值回调至7.5左右，污水以尿素为氮源，磷酸二氢钾为磷源，CODCr：氨氮：总磷＝200:5:1的比例进行水质调整。在121℃灭菌20min。
2.4丁醛耐受性筛选
将取来的好氧污泥用无菌水(去离子水，121℃高压灭菌20min)重悬，取200uL涂布于固体培养基，放入30℃培养箱培养。待长出明显菌落后，选取生长出的单克隆挑取至含有3mL液体培养基的试管中，再放入120rpm恒温震荡培养箱内扩大培养，培养温度：30℃。培养30h-36h，筛选OD600大于0.1的菌液。
2.5CODCr降解速率筛选
取2.4筛选所得菌液以1:2比例接种于废水培养基上，培养48h后测定废水CODCr，选取CODCr去除率超过50％的菌株。
经数据分析，CODCr去除率超过50％的菌株主要有4株，经16S rDNA序列测定，这4株菌株分别归属于芽孢杆菌属(Bacillus)、短杆菌属(Brevibacterium)、海杆菌属(Marinobacter)、假单胞菌属(Pseudomonas)。
2.6制备种子菌液
将上述4种菌株分别按照1％体积比接种于废水培养基中，当各个菌株生长到OD600达0.5时，将这4种菌液按照同等体积比例混合，形成种子菌液。
2.7配制混合菌液
取上述种子菌液补充20％的OD600约0.5的白色杆菌属(Leucobacter)菌液，得到混合菌液。
2.8混合菌种的驯化
取上述混合菌液以1:2比例接种于废水培养基上，培养48h后连续以1:2比例转接，最终培养成50L以上OD600约为2-3的菌液作为复合菌剂。
3.废水生化处理
3.1废水预处理
用硫酸亚铁对废水进行絮凝沉淀后过滤，再回调废水pH值至7.5左右，再投入营养物质至CODCr：氨氮：总磷的浓度比为200:5:1，得到调节过水质的废水。
3.2生化处理
模拟PVB废水工程现场条件，在处理池内混合上述复合菌剂和调节过水质的废水，其中，复合菌剂和废水的体积比为1:4，设置三级好氧，总体积300L，每级100L，温度控制在25-30℃左右，鼓风机曝气使溶解氧达到4-5mg/L，培养48h后用蠕动泵泵入调节过水质的废水，停留时间48h，每6h监测出水CODCr变化。
4.实验结果
表1是处理池的出水CODCr、氨氮、总磷及丁醛浓度随时间变化的监测结果
表1
5.结论
从表1结果可见，停留时间30-36h左右，废水即可达到排放要求。停留时间36h左右时，出水CODCr稳定在100以下，NH3-N和总磷指标也达到一级排放标准，丁醛降解率达到95％以上。相比于传统的高级氧化-生化处理方法，不仅节减了工序，还将水力停留时间从90h缩短至30h-36h，大大提高了处理效率；同时，由于本发明所采用的PVB树脂生产废水的处理方法所使用的化学药剂少，没有对废水造成二次污染，对废水的净化能力远远超过传统的高级氧化-生化处理方法；经本方法处理过的PVB树脂生产废水中丁醛含量大大降低，臭味已基本去除，不需要额外的除臭装置。
本发明不局限于上述可选的实施方式，任何人在本发明的启示下都可得出其他各种形式的产品。上述具体实施方式不应理解成对本发明的保护范围的限制，本发明的保护范围应当以权利要求书中界定的为准，并且说明书可以用于解释权利要求书。

Claims (10)

1.一种处理PVB树脂生产废水用复合菌剂的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
101)从处理醇类、醛类生产污水的好氧池中采集活性污泥；
102)以丁醛搭配营养物质分别制作固体培养基和液体培养基；
103)将所述活性污泥进行重悬后涂布于所述固体培养基培养而得到多个单克隆，再将所述单克隆转至所述液体培养基中进行单独培养，筛选出菌株生长速度符合要求的菌液；
104)取PVB树脂生产废水进行絮凝沉淀后过滤，调节废水pH值，并添加营养物质制作废水培养基；
105)将步骤103)所得的菌液按一定体积比接种于所述废水培养基进行单独培养，筛选出CODCr去除率符合要求的菌液；
106)将步骤105)所得菌液接种于废水培养基进行单独扩大培养得到多个单菌液，再将所述多个单菌液混合得到种子菌液；
107)往所述种子菌液中补充辅助生长的微生物，得到混合菌液，再对所述混合菌液中的菌株进行驯化培育，最终得到复合菌剂。
2.根据权利要求1所述的处理PVB树脂生产废水用复合菌剂的制备方法，其特征在于：所述固体培养基和液体培养基的pH为7.0-8.0，CODCr：氨氮：总磷的浓度比为200:5:1，丁醛的浓度为0.3g/L-0.7g/L,酵母提取物的浓度为0.05g/L-0.15g/L。
3.根据权利要求2所述的处理PVB树脂生产废水用复合菌剂的制备方法，其特征在于：在所述步骤103)中，先将所述活性污泥用无菌水进行重悬，再取重悬水涂布于所述固体培养基上，在30℃培养箱内培养，待长出明显菌落后得到多个单克隆，再将单克隆挑取至3mL液体培养基中单独培养36h-60h，筛选出吸光度OD600大于0.1的菌液。
4.根据权利要求3所述的处理PVB树脂生产废水用复合菌剂的制备方法，其特征在于：在所述步骤104)中，采用硫酸亚铁对PVB树脂生产废水进行絮凝沉淀，所述废水培养基的pH为7.0-8.0，CODCr：氨氮：总磷的浓度比为200:5:1。
5.根据权利要求4所述的处理PVB树脂生产废水用复合菌剂的制备方法，其特征在于：在所述步骤105)中，将步骤103)所筛选出的菌液以40％-60％的体积比接种于所述废水培养基进行单独培养36h-60h，筛选出CODCr去除率大于50％的菌液。
6.根据权利要求5所述的处理PVB树脂生产废水用复合菌剂的制备方法，其特征在于：在所述步骤106)中，先将步骤105)所筛选出的菌液按1％-2％的体积比接种在废水培养基中进行单独扩大培养至吸光度OD600不小于0.5的多个单菌液，再将所述多个单菌液等体积混合得到种子菌液。
7.根据权利要求6所述的处理PVB树脂生产废水用复合菌剂的制备方法，其特征在于：在所述步骤107)中，往所述种子菌液中添加OD600为0.4-0.6的辅助生长的微生物菌液得到混合菌液，其中，所述微生物菌液与所述种子菌液的体积比为1:4-1:6，所述驯化培育的方法为：将所述混合菌液和废水培养基以1:1-1:3的体积比混合，培养36h-60h得到第一驯化菌液，再将第一驯化菌液和废水培养基以1:1-1:3的体积比混合，培养36h-60h得到第二驯化菌液，如此重复多次，直至获得吸光度OD600为2-3的复合菌剂。
8.根据权利要求1-7任意一项所述的处理PVB树脂生产废水用复合菌剂的制备方法，其特征在于：所述复合菌剂包括芽孢杆菌属微生物、短杆菌属微生物、海杆菌属微生物、假单胞菌属微生物和白色杆菌属微生物；其中，所述白色杆菌属微生物作为所述复合菌剂中其他微生物的辅助生长微生物。
9.一种PVB树脂生产废水的处理方法，其特征在于，包括以下步骤：
201)对PVB树脂生产废水进行絮凝沉淀后过滤，调节废水pH为7.0-8.0，再投入营养物质至CODCr：氨氮：总磷的浓度比为200:5:1，得到调节过水质的废水；
202)往处理池中注入所述调节过水质的废水和根据权利要求1-8任意一项所述的复合菌剂制备方法所制得的复合菌剂，其中，复合菌剂和调节过水质的废水的体积比为1:3-1:5，设置处理池三级好氧，温度控制在25-30℃，溶解氧4mg/L-5mg/L，培养30h-60h；
203)持续往所述处理池中注入所述调节过水质的废水，控制水力停留时间为30h-60h。
10.根据权利要求9所述的PVB树脂生产废水的处理方法，其特征在于：在所述步骤201)中，采用硫酸亚铁对PVB树脂生产废水进行絮凝沉淀；在所述步骤202)中，复合菌剂和调节过水质的废水的体积比为1:4，培养时间为30h-36h；在所述步骤203)中，所述水力停留时间为30h-36h。
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