一种生化法降解聚乙烯醇的方法
技术领域
本发明为一种生化法降解聚乙烯醇的方法,涉及聚乙烯醇生物降解技术领域。
背景技术
聚乙烯醇(PVA)是一种水溶性高分子聚合物。由于它对合成纤维具有较好的粘附性、浆膜强韧、耐磨性好,因而作为一种理想的浆料,被广泛应用于纺织工业棉织物的上浆。纺织厂排出的废水中含有大量的PVA,由于PVA的生物可降解性较低(BOD/COD=0.07),但其CODcr含量却很高(1mg/L PVA=1.76mg/L CODcr),排放到水体会产生较大的污染,国内外从上个世纪70年代就开始对PVA废水的治理进行了较多研究,处理方法基本上分为物化法和生化法。物化法只用于处理那些组分单一且PVA浓度很高的废水时才有价值,并且物化法处理过程中引入的化学物质会对水体造成二次污染。近年来的研究结果表明,PVA的生物降解是可行的,关键是筛选和培养具有高效降解性能的微生物。
发明内容
本发明的目的是提供一种可降解高浓度PVA的菌群,使用本发明方法驯化后的菌群可以显著提高生物降解PVA的能力。
本发明的技术方案,以受PVA污染的载体(水体、土壤或者污泥)中采集的原始PVA降解菌群液为驯化对象,以如下方法进行驯化:开始在常温常压下以低浓度(0.1-0.5g/L)PVA培养基体系对原始菌群液进行培养,培养基中PVA消耗尽后采用间歇补加的方式向培养体系中补加PVA基质,并逐步提高补加的PVA基质的浓度,以0.4-0.7g/L的浓度梯度增加。在初始浓度上补加2次PVA,初始培养基中的PVA在培养原始菌群液4天后基本耗尽,第一次补加PVA后经2天基本耗尽,第二次补加后经1天基本耗尽。此后在递增的每个浓度档次上补加3次PVA,第一次补加PVA后经4天培养PVA可基本耗尽,第二次补加PVA后经2天PVA可基本耗尽,第三次补加PVA后经1天培养PVA可基本耗尽,每天测定一次培养基中PVA的浓度。当培养基中PVA的浓度下降很慢,且二次测定之间PVA浓度降低小于0.2g/L/天,表明驯化结束。通过40天左右的驯化,驯化液中PVA降解菌群降解PVA的能力可提高到2.0-4.0g/L/天。
在培养过程中,维持培养体系中葡萄糖浓度为1g/L,并补加如下浓度的下列组分液:MnSO4·H2O 10mg/L,ZnSO4·7H2O 2mg/L,H3BO33mg/L,NaMoO4·2H2O 0.25mg/L,CuSO4·5H2O 0.025mg/L,CoCl2·6H2O 0.02mg/L,泛酸钙400mg/L,肌糖200mg/L,烟酸400mg/L,对氨基安息香酸盐200mg/L,维生素B6400mg/L,硫胺素400mg/L,生物素2mg/L,维生素B120.5mg/L。
将上述含PVA降解菌群的驯化液与含有PVA的废水(PVA浓度为0.1-0.3%)以1∶500-1000的比例混和,将废水循环曝气处理2-3天,COD去除率达80%以上,BOD去除率达85%以上。
本发明的有益效果:原始菌种的采集比较方便,在受PVA污染的水体、土壤和污泥中均可采集。培养驯化简单易行,操作方便。经过驯化后的菌群在降解PVA的能力上有了显著提高,降解能力从4天可以彻底降解0.1-0.5g/L PVA提高到4天可以彻底降解2.0-4.0g/L PVA,处理不同来源的含PVA废水时(0.1-0.3%),经2-3天曝气后,COD去除率达80%以上,BOD去除率达85%以上。
具体实施方式
实施例1
用取自无锡太平洋纺织有限公司退浆车间下水道口的污泥作为原始PVA降解菌群出发体系,取污泥10g,在250mL摇瓶中加入生理盐水为90mL,在30℃,200rpm下震荡处理10min,澄清5min,以澄清液作为原始菌群液备用。在250mL装有30mL PVA(0.5g/L)培养基的摇瓶中加入1mL上述处理后的澄清液,采用间歇补加的方式逐步提高补加的PVA基质的浓度,并在培养过程中补加葡萄糖和下列组分,维持培养过程中葡萄糖浓度为1g/L、下列组分浓度为MnSO4·H2O 10mg/L,ZnSO4·7H2O 2mg/L,H3BO3 3mg/L,NaMoO4·2H2O 0.25mg/L,CuSO4·5H2O 0.025mg/L,CoCl2·6H2O 0.02mg/L,泛酸钙400mg/L,肌糖200mg/L,烟酸400mg/L,对氨基安息香酸盐200mg/L,维生素B6400mg/L,硫胺素400mg/L,生物素2mg/L,维生素B12 0.5mg/L。每天测定培养基中PVA的浓度,PVA基本耗尽后进行补加。经4天培养PVA基本耗尽后进行第一次补加,补加的PVA终浓度为0.5g/L,2天后基本耗尽,第二次补加PVA仍至0.5g/L,1天后基本耗尽;递增补加PVA至1.0g/L,第一次是4天后基本耗尽,第二次补加PVA仍至1.0g/L,2天后基本耗尽,第三次补加PVA仍至1.0g/L,1天后基本耗尽,再递增补加PVA,浓度从1.5g/L,2.0g/L,2.5g/L,3.0g/L,3.5g/L,4.0g/L依次逐步提高,在每个浓度档次上都分别补加3次,第一次是4天后基本耗尽,第二次是2天后基本耗尽,第三次是1天后基本耗尽。在补加PVA至4.0g/L时,第二次补加后每天的测定数据表明PVA的浓度降低很慢,浓度降低小于0.2g/L/天,所以结束驯化。经过这个驯化过程后,该体系驯化液降解PVA的能力从4天降解0.5g/L PVA提高到4天降解4.0g/L PVA。
将含PVA降解菌群的驯化液∶废水以1∶500的比例加入江南大学纺织学院棉织物退浆实验的废水中(0.3%PVA),将废水循环曝气处理2天,COD去除率达90%以上,BOD去除率达90%以上。
实施例2
用取自无锡德发印染有限公司曝气池的水样作为原始PVA降解菌群出发体系,在250mL装有30mL PVA培养基(0.1g/L)的摇瓶中加入1mL上述水样,采用间歇补加的方式逐步提高补加的PVA基质的浓度,并在培养过程中补加葡萄糖和下列组分,维持培养过程中葡萄糖浓度为1g/L,下列组分浓度为MnSO4·H2O 10mg/L,ZnSO4·7H2O 2mg/L,H3BO3 3mg/L,NaMoO4·2H2O 0.25mg/L,CuSO4·5H2O 0.025mg/L,CoCl2·6H2O 0.02mg/L,泛酸钙400mg/L,肌糖200mg/L,烟酸400mg/L,对氨基安息香酸盐200mg/L,维生素B6 400mg/L,硫胺素400mg/L,生物素2mg/L,维生素B12 0.5mg/L。每天测定培养基中PVA的浓度,PVA基本耗尽后进行补加。经4天培养PVA基本耗尽后进行第一次补加,补加的PVA终浓度为0.1g/L,2天后基本耗尽,第二次补加PVA仍至0.1g/L,1天后基本耗尽;再递增补加PVA至0.6g/L,第一次是4天后基本耗尽,第二次补加PVA仍至0.6g/L,2天后基本耗尽,第三次补加PVA仍至0.6g/L,1天后基本耗尽,再递增补加PVA至1.0g/L,第一次是4天后基本耗尽,第二次补加PVA仍至1.0g/L,2天后基本耗尽,第三次补加PVA仍至1.0g/L,1天后基本耗尽,再递增补加PVA至1.5g/L,第一次是4天后基本耗尽,第二次补加PVA仍至1.5g/L,2天后基本耗尽,第三次补加PVA仍至1.5g/L,1天后基本耗尽,再递增补加PVA至2.0g/L,第一次是4天后基本耗尽,再补加PVA至2.0g/L,第二次补加后每天的测定数据表明PVA的浓度降低很慢,浓度降低小于0.2g/L/天,所以结束驯化。经过该驯化过程后,该体系驯化液降解PVA的能力从4天降解0.1g/L PVA提高到4天降解2.0g/LPVA。
按照含PVA降解菌群的驯化液∶废水为1∶1000的比例将驯化液投入某造纸厂含有PVA的生产废水(0.1%PVA)中,将废水循环曝气处理2天,COD和BOD去除率都达到85%以上。
实施例3
用取自贵州水晶化工集团PVA生产车间外草坪的土壤作为原始PVA降解菌群出发体系,取土壤10g,加入装有90mL生理盐水的250mL摇瓶中,在30℃,200rpm下振荡处理10min,澄清5min,以澄清液作为原始菌群液备用。在250mL装有30mL PVA培养基(0.3g/L)的摇瓶中加入1mL上述处理后的澄清液,采用间歇补加的方式逐步提高补加的PVA基质的浓度,并在培养过程中补加葡萄糖和下列组分,维持培养过程中葡萄糖浓度为1g/L,下列组分浓度为MnSO4·H2O 10mg/L,ZnSO4·7H2O 2mg/L,H3BO3 3mg/L,NaMoO4·2H2O 0.25mg/L,CuSO4·5H2O 0.025mg/L,CoCl2·6H2O 0.02mg/L,泛酸钙400mg/L,肌糖200mg/L,烟酸400mg/L,对氨基安息香酸盐200mg/L,维生素B6 400mg/L,硫胺素400mg/L,生物素2mg/L,维生素B120.5mg/L。每天测定培养基中PVA的浓度,PVA基本耗尽后进行补加。经4天培养PVA基本耗尽后进行第一次补加,补加的PVA终浓度为0.3g/L,2天后基本耗尽,第二次补加PVA仍至0.3g/L,1天后基本耗尽;递增补加PVA至1.0g/L,第一次经4天PVA基本耗尽后,第二次补加PVA仍至1.0g/L,2天后基本耗尽,第三次补加PVA仍至1.0g/L,1天后基本耗尽,再递增补加PVA,浓度从1.5g/L,2.0g/L,2.5g/L,3.0g/L,依次逐步提高,在每个浓度档次上都分别补加3次,第一次是4天后基本耗尽,第二次是2天后基本耗尽,第三次是1天后基本耗尽。在补加PVA至3.0g/L时,第二次补加后每天的测定数据表明PVA的浓度降低很慢,浓度降低小于0.2g/L/天,所以结束驯化。经过这个驯化过程后,该体系驯化液降解PVA的能力从4天降解0.3g/L PVA提高到4天降解3.0g/L PVA。
按照含有PVA降解菌群驯化液∶废水为1∶1000的比例将驯化液投入江南大学纺织学院棉织物退浆实验废水中(0.3%PVA),给废水循环曝气处理3天,即可达到使COD去除80%以上,BOD去除90%以上。