專利名稱：一種生化法降解聚乙烯醇的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明為一種生化法降解聚乙烯醇的方法，涉及聚乙烯醇生物降解技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
聚乙烯醇(PVA)是一種水溶性高分子聚合物。由于它對合成纖維具有較好的粘附性、漿膜強(qiáng)韌、耐磨性好，因而作為一種理想的漿料，被廣泛應(yīng)用于紡織工業(yè)棉織物的上漿。紡織廠排出的廢水中含有大量的PVA，由于PVA的生物可降解性較低(BOD/COD＝0.07)，但其CODcr含量卻很高(1mg/L PVA＝1.76mg/L CODcr)，排放到水體會(huì)產(chǎn)生較大的污染，國內(nèi)外從上個(gè)世紀(jì)70年代就開始對PVA廢水的治理進(jìn)行了較多研究，處理方法基本上分為物化法和生化法。物化法只用于處理那些組分單一且PVA濃度很高的廢水時(shí)才有價(jià)值，并且物化法處理過程中引入的化學(xué)物質(zhì)會(huì)對水體造成二次污染。近年來的研究結(jié)果表明，PVA的生物降解是可行的，關(guān)鍵是篩選和培養(yǎng)具有高效降解性能的微生物。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種可降解高濃度PVA的菌群，使用本發(fā)明方法馴化后的菌群可以顯著提高生物降解PVA的能力。
本發(fā)明的技術(shù)方案，以受PVA污染的載體(水體、土壤或者污泥)中采集的原始PVA降解菌群液為馴化對象，以如下方法進(jìn)行馴化開始在常溫常壓下以低濃度(0.1-0.5g/L)PVA培養(yǎng)基體系對原始菌群液進(jìn)行培養(yǎng)，培養(yǎng)基中PVA消耗盡后采用間歇補(bǔ)加的方式向培養(yǎng)體系中補(bǔ)加PVA基質(zhì)，并逐步提高補(bǔ)加的PVA基質(zhì)的濃度，以0.4-0.7g/L的濃度梯度增加。在初始濃度上補(bǔ)加2次PVA，初始培養(yǎng)基中的PVA在培養(yǎng)原始菌群液4天后基本耗盡，第一次補(bǔ)加PVA后經(jīng)2天基本耗盡，第二次補(bǔ)加后經(jīng)1天基本耗盡。此后在遞增的每個(gè)濃度檔次上補(bǔ)加3次PVA，第一次補(bǔ)加PVA后經(jīng)4天培養(yǎng)PVA可基本耗盡，第二次補(bǔ)加PVA后經(jīng)2天PVA可基本耗盡，第三次補(bǔ)加PVA后經(jīng)1天培養(yǎng)PVA可基本耗盡，每天測定一次培養(yǎng)基中PVA的濃度。當(dāng)培養(yǎng)基中PVA的濃度下降很慢，且二次測定之間PVA濃度降低小于0.2g/L/天，表明馴化結(jié)束。通過40天左右的馴化，馴化液中PVA降解菌群降解PVA的能力可提高到2.0-4.0g/L/天。
在培養(yǎng)過程中，維持培養(yǎng)體系中葡萄糖濃度為1g/L，并補(bǔ)加如下濃度的微量元素液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，泛酸鈣400mg/L，肌糖200mg/L，煙酸400mg/L，對氨基安息香酸鹽200mg/L，維生素B6400mg/L，硫胺素400mg/L，生物素2mg/L，維生素B120.5mg/L。
將上述含PVA降解菌群的馴化液與含有PVA的廢水(PVA濃度為0.1-0.3％)以1∶500-1000的比例混和，將廢水循環(huán)曝氣處理2-3天，COD去除率達(dá)80％以上，BOD去除率達(dá)85％以上。
本發(fā)明的有益效果原始菌種的采集比較方便，在受PVA污染的水體、土壤和污泥中均可采集。培養(yǎng)馴化簡單易行，操作方便。經(jīng)過馴化后的菌群在降解PVA的能力上有了顯著提高，降解能力從4天可以徹底降解0.1-0.5g/L PVA提高到4天可以徹底降解2.0-4.0g/L PVA，處理不同來源的含PVA廢水時(shí)(0.1-0.3％)，經(jīng)2-3天曝氣后，COD去除率達(dá)80％以上，BOD去除率達(dá)85％以上。
具體實(shí)施例方式
實(shí)施例1用取自無錫太平洋紡織有限公司退漿車間下水道口的污泥作為原始PVA降解菌群出發(fā)體系，取污泥10g，在250mL搖瓶中加入生理鹽水為90mL，在30℃，200rpm下震蕩處理10min，澄清5min，以澄清液作為原始菌群液備用。在250mL裝有30mL PVA(0.5g/L)培養(yǎng)基的搖瓶中加入1mL上述處理后的澄清液，采用間歇補(bǔ)加的方式逐步提高補(bǔ)加的PVA基質(zhì)的濃度，并在培養(yǎng)過程中補(bǔ)加葡萄糖和微量元素，維持培養(yǎng)過程中葡萄糖濃度為1g/L、微量元素濃度為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，泛酸鈣400mg/L，肌糖200mg/L，煙酸400mg/L，對氨基安息香酸鹽200mg/L，維生素B6400mg/L，硫胺素400mg/L，生物素2mg/L，維生素B120.5mg/L。每天測定培養(yǎng)基中PVA的濃度，PVA基本耗盡后進(jìn)行補(bǔ)加。經(jīng)4天培養(yǎng)PVA基本耗盡后進(jìn)行第一次補(bǔ)加，補(bǔ)加的PVA終濃度為0.5g/L，2天后基本耗盡，第二次補(bǔ)加PVA仍至0.5g/L，1天后基本耗盡；遞增補(bǔ)加PVA至1.0g/L，第一次是4天后基本耗盡，第二次補(bǔ)加PVA仍至1.0g/L，2天后基本耗盡，第三次補(bǔ)加PVA仍至1.0g/L，1天后基本耗盡，再遞增補(bǔ)加PVA，濃度從1.5g/L，2.0g/L，2.5g/L，3.0g/L，3.5g/L，4.0g/L依次逐步提高，在每個(gè)濃度檔次上都分別補(bǔ)加3次，第一次是4天后基本耗盡，第二次是2天后基本耗盡，第三次是1天后基本耗盡。在補(bǔ)加PVA至4.0g/L時(shí)，第二次補(bǔ)加后每天的測定數(shù)據(jù)表明PVA的濃度降低很慢，濃度降低小于0.2g/L/天，所以結(jié)束馴化。經(jīng)過這個(gè)馴化過程后，該體系馴化液降解PVA的能力從4天降解0.5g/L PVA提高到4天降解4.0g/L PVA。
將含PVA降解菌群的馴化液∶廢水以1∶500的比例加入江南大學(xué)紡織學(xué)院棉織物退漿實(shí)驗(yàn)的廢水中(0.3％PVA)，將廢水循環(huán)曝氣處理2天，COD去除率達(dá)90％以上，BOD去除率達(dá)90％以上。
實(shí)施例2用取自無錫德發(fā)印染有限公司曝氣池的水樣作為原始PVA降解菌群出發(fā)體系，在250mL裝有30mL PVA培養(yǎng)基(0.1g/L)的搖瓶中加入1mL上述水樣，采用間歇補(bǔ)加的方式逐步提高補(bǔ)加的PVA基質(zhì)的濃度，并在培養(yǎng)過程中補(bǔ)加葡萄糖和微量元素，維持培養(yǎng)過程中葡萄糖濃度為1g/L，微量元素濃度為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，泛酸鈣400mg/L，肌糖200mg/L，煙酸400mg/L，對氨基安息香酸鹽200mg/L，維生素B6400mg/L，硫胺素400mg/L，生物素2mg/L，維生素B120.5mg/L。每天測定培養(yǎng)基中PVA的濃度，PVA基本耗盡后進(jìn)行補(bǔ)加。經(jīng)4天培養(yǎng)PVA基本耗盡后進(jìn)行第一次補(bǔ)加，補(bǔ)加的PVA終濃度為0.1g/L，2天后基本耗盡，第二次補(bǔ)加PVA仍至0.1g/L，1天后基本耗盡；再遞增補(bǔ)加PVA至0.6g/L，第一次是4天后基本耗盡，第二次補(bǔ)加PVA仍至0.6g/L，2天后基本耗盡，第三次補(bǔ)加PVA仍至0.6g/L，1天后基本耗盡，再遞增補(bǔ)加PVA至1.0g/L，第一次是4天后基本耗盡，第二次補(bǔ)加PVA仍至1.0g/L，2天后基本耗盡，第三次補(bǔ)加PVA仍至1.0g/L，1天后基本耗盡，再遞增補(bǔ)加PVA至1.5g/L，第一次是4天后基本耗盡，第二次補(bǔ)加PVA仍至1.5g/L，2天后基本耗盡，第三次補(bǔ)加PVA仍至1.5g/L，1天后基本耗盡，再遞增補(bǔ)加PVA至2.0g/L，第一次是4天后基本耗盡，再補(bǔ)加PVA至2.0g/L，第二次補(bǔ)加后每天的測定數(shù)據(jù)表明PVA的濃度降低很慢，濃度降低小于0.2g/L/天，所以結(jié)束馴化。經(jīng)過該馴化過程后，該體系馴化液降解PVA的能力從4天降解0.1g/L PVA提高到4天降解2.0g/LPVA。
按照含PVA降解菌群的馴化液∶廢水為1∶1000的比例將馴化液投入某造紙廠含有PVA的生產(chǎn)廢水(0.1％PVA)中，將廢水循環(huán)曝氣處理2天，COD和BOD去除率都達(dá)到85％以上。
實(shí)施例3用取自貴州水晶化工集團(tuán)PVA生產(chǎn)車間外草坪的土壤作為原始PVA降解菌群出發(fā)體系，取土壤10g，加入裝有90mL生理鹽水的250mL搖瓶中，在30℃，200rpm下振蕩處理10min，澄清5min，以澄清液作為原始菌群液備用。在250mL裝有30mL PVA培養(yǎng)基(0.3g/L)的搖瓶中加入1mL上述處理后的澄清液，采用間歇補(bǔ)加的方式逐步提高補(bǔ)加的PVA基質(zhì)的濃度，并在培養(yǎng)過程中補(bǔ)加葡萄糖和微量元素，維持培養(yǎng)過程中葡萄糖濃度為1g/L，微量元素濃度為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，泛酸鈣400mg/L，肌糖200mg/L，煙酸400mg/L，對氨基安息香酸鹽200mg/L，維生素B6400mg/L，硫胺素400mg/L，生物素2mg/L，維生素B120.5mg/L。每天測定培養(yǎng)基中PVA的濃度，PVA基本耗盡后進(jìn)行補(bǔ)加。經(jīng)4天培養(yǎng)PVA基本耗盡后進(jìn)行第一次補(bǔ)加，補(bǔ)加的PVA終濃度為0.3g/L，2天后基本耗盡，第二次補(bǔ)加PVA仍至0.3g/L，1天后基本耗盡；遞增補(bǔ)加PVA至1.0g/L，第一次經(jīng)4天PVA基本耗盡后，第二次補(bǔ)加PVA仍至1.0g/L，2天后基本耗盡，第三次補(bǔ)加PVA仍至1.0g/L，1天后基本耗盡，再遞增補(bǔ)加PVA，濃度從1.5g/L，2.0g/L，2.5g/L，3.0g/L，依次逐步提高，在每個(gè)濃度檔次上都分別補(bǔ)加3次，第一次是4天后基本耗盡，第二次是2天后基本耗盡，第三次是1天后基本耗盡。在補(bǔ)加PVA至3.0g/L時(shí)，第二次補(bǔ)加后每天的測定數(shù)據(jù)表明PVA的濃度降低很慢，濃度降低小于0.2g/L/天，所以結(jié)束馴化。經(jīng)過這個(gè)馴化過程后，該體系馴化液降解PVA的能力從4天降解0.3g/L PVA提高到4天降解3.0g/L PVA。
按照含有PVA降解菌群馴化液∶廢水為1∶1000的比例將馴化液投入江南大學(xué)紡織學(xué)院棉織物退漿實(shí)驗(yàn)廢水中(0.3％PVA)，給廢水循環(huán)曝氣處理3天，即可達(dá)到使COD去除80％以上，BOD去除90％以上。
權(quán)利要求
1.一種生化法降解聚乙烯醇的方法，其特征是以受聚乙烯醇污染的載體中采集的原始聚乙烯醇降解菌群液為馴化對象；以低濃度聚乙烯醇為培養(yǎng)基，對原始菌群液進(jìn)行培養(yǎng)馴化；投放馴化液，降解含有聚乙烯醇的廢水；具體操作為(1)原始菌群液的采集從受聚乙烯醇污染的載體水體，或土壤和污泥經(jīng)生理鹽水處理后的澄清液中采集原始聚乙烯醇降解菌群液；(2)培養(yǎng)馴化開始在常溫常壓下以0.1g/L-0.5g/L濃度聚乙烯醇培養(yǎng)基對原始聚乙烯醇降解菌群進(jìn)行培養(yǎng)，培養(yǎng)基中的聚乙烯醇消耗盡后采用間歇補(bǔ)加的方式往培養(yǎng)體系中補(bǔ)加聚乙烯醇基質(zhì)，并逐步提高補(bǔ)加的聚乙烯醇基質(zhì)的濃度，當(dāng)培養(yǎng)基中聚乙烯醇的濃度降低小于0.2g/L/天，即為馴化結(jié)束，在培養(yǎng)過程中維持培養(yǎng)基中葡萄糖濃度為1g/L和一定濃度的微量元素；(3)廢水處理以含有聚乙烯醇降解菌群的馴化液含有聚乙烯醇的廢水為1∶500-1000的比例將馴化液投入0.1％-0.3％的聚乙烯醇廢水中，給廢水循環(huán)曝氣處理2-3天。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征是以受聚乙烯醇污染的載體土壤或污泥經(jīng)生理鹽水處理取土壤或污泥10g，在250mL搖瓶中加入生理鹽水為90mL，在30℃，200rpm下震蕩處理10min，澄清5min，以澄清液作為原始菌群液備用。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征是培養(yǎng)馴化過程中原始菌群液在培養(yǎng)基中的接種量為1∶30。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征是培養(yǎng)馴化過程中逐步提高補(bǔ)加的聚乙烯醇基質(zhì)的濃度，以0.4-0.7g/L的濃度梯度增加，在初始濃度上補(bǔ)加2次聚乙烯醇，初始培養(yǎng)基中的聚乙烯醇在培養(yǎng)原始菌群液4天后基本耗盡，第一次補(bǔ)加聚乙烯醇后經(jīng)2天基本耗盡，第二次補(bǔ)加后經(jīng)1天基本耗盡，此后在每個(gè)遞增濃度檔次上補(bǔ)加3次聚乙烯醇，第一次補(bǔ)加聚乙烯醇后要4天基本消耗盡，第二次補(bǔ)加聚乙烯醇后要2天基本消耗盡，第三次補(bǔ)加聚乙烯醇后要一天基本消耗盡，當(dāng)培養(yǎng)基中聚乙烯醇的濃度降低小于0.2g/L/天，即為馴化結(jié)束。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征是培養(yǎng)馴化過程中維持培養(yǎng)基中各微量元素的濃度為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，泛酸鈣400mg/L，肌糖200mg/L，煙酸400mg/L，對氨基安息香酸鹽200mg/L，維生素B6400mg/L，硫胺素400mg/L，生物素2mg/L，維生素B120.5mg/L。
全文摘要
一種生化法降解聚乙烯醇的方法，涉及聚乙烯醇生物降解技術(shù)領(lǐng)域。本發(fā)明以受聚乙烯醇污染的載體水體、土壤或者污泥中采集的原始聚乙烯醇降解菌群為馴化對象，開始在常溫常壓下以低濃度聚乙烯醇培養(yǎng)基體系對原始菌群液進(jìn)行培養(yǎng)馴化，培養(yǎng)基中聚乙烯醇消耗盡后采用間歇補(bǔ)加的方式，并逐步提高補(bǔ)加的聚乙烯醇基質(zhì)的濃度，在培養(yǎng)過程中維持培養(yǎng)基中一定的葡萄糖濃度和微量元素濃度。該體系馴化液在降解聚乙烯醇的能力上有了顯著提高，降解能力從4天可以徹底降解0.1－0.5g/L聚乙烯醇提高到4天可以徹底降解2.0－4.0g/L聚乙烯醇。以馴化液處理不同的含有聚乙烯醇的廢水時(shí)(0.1－0.3％)，經(jīng)2－3天曝氣后，可達(dá)到使COD去除80％以上，BOD去除85％以上。
文檔編號C02F3/34GK1654626SQ20051003822
公開日2005年8月17日 申請日期2005年1月20日 優(yōu)先權(quán)日2005年1月20日
發(fā)明者陳堅(jiān), 張穎, 劉登如, 堵國成 申請人:江南大學(xué)