专利名称：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。
具体实施例方式
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微量元素，维持培养过程中葡萄糖浓度为1g/L、微量元素浓度为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。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微量元素，维持培养过程中葡萄糖浓度为1g/L，微量元素浓度为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。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微量元素，维持培养过程中葡萄糖浓度为1g/L，微量元素浓度为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。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。
权利要求
1.一种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载体中采集的原始聚乙烯醇降解菌群液为驯化对象；以低浓度聚乙烯醇为培养基，对原始菌群液进行培养驯化；投放驯化液，降解含有聚乙烯醇的废水；具体操作为(1)原始菌群液的采集从受聚乙烯醇污染的载体水体，或土壤和污泥经生理盐水处理后的澄清液中采集原始聚乙烯醇降解菌群液；(2)培养驯化开始在常温常压下以0.1g/L-0.5g/L浓度聚乙烯醇培养基对原始聚乙烯醇降解菌群进行培养，培养基中的聚乙烯醇消耗尽后采用间歇补加的方式往培养体系中补加聚乙烯醇基质，并逐步提高补加的聚乙烯醇基质的浓度，当培养基中聚乙烯醇的浓度降低小于0.2g/L/天，即为驯化结束，在培养过程中维持培养基中葡萄糖浓度为1g/L和一定浓度的微量元素；(3)废水处理以含有聚乙烯醇降解菌群的驯化液含有聚乙烯醇的废水为1∶500-1000的比例将驯化液投入0.1％-0.3％的聚乙烯醇废水中，给废水循环曝气处理2-3天。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征是以受聚乙烯醇污染的载体土壤或污泥经生理盐水处理取土壤或污泥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。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征是培养驯化过程中原始菌群液在培养基中的接种量为1∶30。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征是培养驯化过程中逐步提高补加的聚乙烯醇基质的浓度，以0.4-0.7g/L的浓度梯度增加，在初始浓度上补加2次聚乙烯醇，初始培养基中的聚乙烯醇在培养原始菌群液4天后基本耗尽，第一次补加聚乙烯醇后经2天基本耗尽，第二次补加后经1天基本耗尽，此后在每个递增浓度档次上补加3次聚乙烯醇，第一次补加聚乙烯醇后要4天基本消耗尽，第二次补加聚乙烯醇后要2天基本消耗尽，第三次补加聚乙烯醇后要一天基本消耗尽，当培养基中聚乙烯醇的浓度降低小于0.2g/L/天，即为驯化结束。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征是培养驯化过程中维持培养基中各微量元素的浓度为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。
全文摘要
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。本发明以受聚乙烯醇污染的载体水体、土壤或者污泥中采集的原始聚乙烯醇降解菌群为驯化对象，开始在常温常压下以低浓度聚乙烯醇培养基体系对原始菌群液进行培养驯化，培养基中聚乙烯醇消耗尽后采用间歇补加的方式，并逐步提高补加的聚乙烯醇基质的浓度，在培养过程中维持培养基中一定的葡萄糖浓度和微量元素浓度。该体系驯化液在降解聚乙烯醇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聚乙烯醇提高到4天可以彻底降解2.0－4.0g/L聚乙烯醇。以驯化液处理不同的含有聚乙烯醇的废水时(0.1－0.3％)，经2－3天曝气后，可达到使COD去除80％以上，BOD去除85％以上。
文档编号C02F3/34GK1654626SQ20051003822
公开日2005年8月17日 申请日期2005年1月20日 优先权日2005年1月20日
发明者陈坚, 张颖, 刘登如, 堵国成 申请人:江南大学