聚乙烯醇_PVA_厌氧生物降解特性试验研究

PVA 的降解作用 ,试验水质见表 2 ;以纯 PVA 为基 2. 1 污泥特性对 PVA 厌氧生物降解特性的影响
质 ,研究降解特征及 p H 和碱度对 PVA 降解特性的 2. 1. 1 ABR 厌氧污泥特性
影响 。
对一般菌种而言 ,聚乙烯醇属于生化难降解物
1. 2 试验用水
质 ,菌种对聚乙烯醇的降解影响较大 ,在用活性污泥
第 5 卷第 10 期 2004年10月
环境污染治理技术与设备 Techniques and Equipment for Environmental Pollution Control
Vol . 5 , No . 10 Oct . 2 0 0 4
聚乙烯醇( PVA) 厌氧生物降解特性试验研究
徐金兰 黄廷林 王志盈
表 3 ABR反应器厌氧污泥特性 Table 3 Characteristics of granular sludge in ABR
F420 (μg/ g VSS)
128 5541 11 549 12 669
产酸菌 (MPN 计数)
3 ×107 3 ×106 6 ×105 3 ×105
产甲烷菌 (MP 计数)
Abstract The biological characteristics of PVA were studied. The results showed that the microorganism and diameter of granular sludge directly influence PVA removal efficiency. When granular sludge including acidogenic bac2 terium decomposed PVA , PVA removal efficiency achieved 70 % in 20 d1Otherwise , when granular sludge including methanogenics bacterium decomposed PVA , PVA removal efficiency achieved 6. 3 % in 20 d. p H hardly influenced re2 moval efficiency of PVA , high alkaline was unfavorable for anaerobic treatment of PVA . Co2degradation test result in2 dicated : When glucose regarded as carbon source , the characteristics of sludge surface changed , sludge surface adsorbed amount of PVA , but concentration of PVA raised along with time , high glucose concentration led to low PVA re2 moval. When starch regarded as carbon source , PVA removal efficiency was low. Increased nitrogen source was ad2 vantageous of PVA decomposing under low concentration PVA condition.
降解 PVA 的规律进行广泛深入的研究[6 ] ,但对于 厌氧条件下微生物对 PVA 的降解特性知之甚少 ,由 于 ABR 的构造分隔特点和底物分级降解特点 ,各隔
反应瓶号
1 2 3
基质类型
葡萄糖 葡萄糖 + PVA
PVA
基质浓度 (mg/ L)
葡萄糖
PVA
00
3975
第 10 期
徐金兰等 :聚乙烯醇 ( PVA) 厌氧生物降解特性试验研究
31
1 试验部分
表 2 PVA 厌氧降解共基质试验水样浓度及成分 Table 2 Ingredient of test sample
1. 1 试验方法 (1) 厌氧可生化性试验 :采用有机厌氧降解性静
态试验方法 ,以 ABR 各隔室污泥为接种污泥 ,将反 应瓶中加入等量污泥 ,每瓶中按表 1 成分及浓度加 入基质 ,记录累计甲烷产量 ,直至各反应瓶产气几乎 完全停止 ,综合废水 COD 及 PVA 的去除率评价污 泥特性对 PVA 厌氧生物降解特性的影响 。
PVA 比重为 1131～1134 ,聚合度为 1400～1700 之 处理 ,然后再进入生物系统中处理 ,使现有的 PVA
间 ,分子式为 ( C2 H4O) n 。由于带有很多羟基 ,所以 废水处理流程过于繁杂 ,费用增高 ,工业应用困难 ,
是一种亲水性高分子化合物 ,易溶于水 、液氨和二甲 为此 ,本试验采用多隔室厌氧折流板反应器处理
为了探讨厌氧微生物降解 PVA 的特性 ,采用 ABR 各隔室污泥对 PVA 进行降解试验 ,试验结果 见图 1 所示 ,其中 (a) 、(b) 、(c) 分别是以 PVA 、PVA + 葡萄糖 、葡萄糖为基质的试验结果 ,为了确保试验
隔室号
1# 2# 3# 4#
培养 底物
淀粉
培养时间 ( d)
120
32
环境污染治理技术与设备
第5卷
图 1 ABR 各隔室颗粒污泥降解 PVA 的厌氧可生化曲线 Fig11 Biological characteristic curves of PVA
基亚矾等溶剂中 。1 g/ L PVA 的重铬酸钾耗氧量 PVA 废水 。本文作者较系统地研究了 PVA 的厌氧
(COD) 约为 1600 mg/ L ,虽然 PVA 本身无毒性 ,但 生物降解特性 ,以期为难降解有机物的有效控制提
其可生化性较差 ,据报道 ,Cp21000 型 PVA COD 为 供途径 。
4100 mg/ L ,其 BOD 仅为 37 mg/ L ,Cp21200 型 PVA
COD 为 4500 mg/ L , 其 BOD 仅 为 41 mg/ L , 其
基金项目 :西安建筑科技大学校青年基金资助项目 (AJ 03041) ;教育 部高等学校优秀青年教师科研奖励计划资助项目
BOD/ COD 较小 ,约为 01011 ,此类污染物进入水体 收稿日期 :2003 - 07 - 23 ; 修订日期 :2004 - 05 - 03
环境 ,将使废水可生化性降低 ,给环境带来危害[1 ] 。 作者简介 :徐金兰 (1973～) ,女 ,博士 ,讲师 ,主要研究方向 :水污染控
关于 PVA 的生物降解性成为研究的焦点 ,有研究表
制 。E2mail :xj15044 @21cn. com
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0
3000
4800
(2) PVA 厌氧降解共基质试验水样浓度及成分 见表 2 。 1. 3 分析方法
COD 、ML VSS 采用标准方法测定[3 ] , PVA 采用 Finely 法测定[4 ] ,污泥的 F420 、M PN 计数 、产甲烷活 性测定见文献[ 5 ] 。
室形成相对稳定的生态幅 ,实现生态幅的分离 ,各隔 室污泥特性差异很大 ,为厌氧条件下研究污泥特性 对 PVA 降解的影响提供了便利条件 ,表 3 给出了本 试验采用的 ABR 反应器中厌氧污泥的特性 。从表 3 中可以看出 ,ABR 各隔室污泥特性差异较大 ,1 # 隔室以产酸菌为主 ,其余隔室以产甲烷菌为主 ,粒径 逐级降低 。 2. 1. 2 ABR 各隔室污泥降解 PVA 的试验
Key words polyvinyl alcohol ; biological characteristics ; anaerobic baffled reactor ; granular sludge ; co2 degra dat io n
聚乙烯醇 ( PVA) 是由醋酸乙烯酯溶液聚合后 , 明 ,活性污泥得到 90 %的降解率需要 50～60 d[2 ] ,
再经碱催化醇解而制得的高分子有机化合物 ,在纺 近年来主要针对工程菌和细胞固定化的研究较多 ,
织工业 、塑料加工工业 、制胶工业中得到广泛应用 , 但实际应用工程较少 ,目前 ,国内主要先采用电解 、
目前 , PVA 在 非 纤 维 方 面 的 应 用 正 在 逐 年 扩 大 。 H2O2 氧化 、水解酸化等方法对含 PVA 废水进行预
葡萄糖 + 尿素 (C∶N = 5∶1) ( mg/ L)
500
500
500
500
100
800
800
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800
300
1000
1000
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500
1500
1500
1500
1500
分别采用葡萄糖 、淀粉 、奶粉 3 种不同的基质作为共 基质 ,通过分析 PVA 的去除率来研究比较它们对
2 结果与讨论
(2) PVA 厌氧降解共基质试验 :采用厌氧间歇 试验方法 ,以西安汉斯啤酒厂消化污泥为接种污泥 ,
for co2substrate test of PVA
PVA 浓度 ( mg/ L)
50
碳 源 氮 源
葡萄糖 ( mg/ L)
淀粉 ( mg/ L)
奶粉 ( mg/ L)
关键词 聚乙烯醇 ( PVA) 生物降解性 ABR 颗粒污泥 共降解
Pilot study on characteristics of anaerobic biodegradation of PVA
Xu Jinlan Huang Tinglin Wang Zhiying
( School of Environmental and Municipal Engineering , Xi’an University of Architecture & Technology , Xi’an 710055)
5 ×102 1 ×104 1. 5 ×104 4 ×104
产甲烷活性 ( mL CH4/ g VSS·d)
11. 04 50 244 202
粒径 ( mm) 1. 5～2. 0 1. 0～1. 5 1. 0～0. 5 0. 5～0. 2
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(西安建筑科技大学环境与市政工程学院 ,西安 710055)
摘 要 对聚乙烯醇 ( PVA) 的生物降解特性进行试验研究 。结果表明 :厌氧颗粒污泥的微生物组成及粒径大小 ,对 PVA 的降解率影响最大 ,以产酸菌为主的颗粒污泥对 PVA 的降解能力最强 ,20 d 后 PVA 的降解率高达 70 % ,以甲烷菌为 主的颗粒污泥对 PVA 的降解能力最差 ,20 d 后 PVA 的降解率仅为 613 % ;p H 对 PVA 的降解率影响不大 ,碱度过大对 PVA 的降解不利 ; PVA 共基质试验结果表明 :以葡萄糖为碳源时 ,低浓度的葡萄糖会改变污泥的表面性质 ,使 PVA 迅速吸附到 污泥表面 ,但随着降解时间的延长 ,PVA 的浓度会回升 ,高浓度的葡萄糖对 PVA 的降解产生抑制 ;以淀粉为碳源时 ,产酸菌 优先利用淀粉 ,PVA 的降解率没有明显提高 。在 PVA 浓度低时 ,在底物中添加一定的氮源可以提高 PVA 的降解率 。
(1) 厌氧可生化性试验水样浓度及成分见表 1 。 法降解 PVA 的过程中 , Pseudomonas 对 PVA 的降 试验采用的聚乙烯醇 ( PVA) 聚合度为 1750 ±50 。 解起着重要的作用 ,近年来 ,国内外对 Pseudomonas
表 1 厌氧可生化性试验水样浓度及成分 Table 1 Ingredient of test sample for biological characteristics test of PVA