第57卷第11期化學報Vol.57 No. 112006年11月Journal of Chemical Industry and Engineering ( China)November 2006研究簡報間歇式水解好氧循環(huán)工藝處理聚乙二醇廢水楊翠嫻，李清彪，廖鑫凱，何寧， 盧英華，陳翠雪，洪金慶(廈門大學化學化工學院化學工程與生物工程系，化學生物學福建省重點實驗室，福建廈門361005)關鍵詞:水解;好氧;循環(huán)工藝; PEG廢水中圖分類號: TD 926.5文獻標識碼: A文章編號: 0438- 1157 (2006) 11- 2731- 04Treatment of PEG wastewater by batch-fed hydrolytic-aerobic recycling processYANG Cuixian, LI Qingbiao，LIAO Xinkai，HE Ning，LU Yinghua, CHEN Cuixue，HONG Jinqing( De partment of Chemical and Biochemical Engineering，Key Laboratory for Chemical Biology of Fujian Province, .School of Chemistry and Chemical Engineering，Xiamen University，Xiamen 361005，F(xiàn)ujian， China)Abstract: A novel batch-fed hydrolytic aerobic recycling process was used in the treatment of PEG-containing waste water and the performance of the process was studied. When the concentration of PEG6000and CODcr were l.0g. L-' and 2300 mg●L-' respectively， the hydrolytic-aerobic recycling process couldbetter degrade PEG than the single hydrolytic or aerobic sequencing batch reactor ( SBR) process. Therecycling rate and volume ratio of hydrolytic and aerobic system were two important parameters， whichinfluenced the treatment capacity of the recycling process. .Key words: hydrolytic; aerobic; recycling process; PEG- containing waste waterPEG在一定程度上可被專一性好氧菌或厭氧.引言菌降解53-8]，Watson 和Jones'3] 利用污泥中分離出聚乙二醇( polyethylene glycol， 簡稱PEG)的好氧微生物降解PEG，發(fā)現(xiàn)PEG的分子量越屬于聚醚類高分子化合物，具有良好的溶解性、高，降解率越低.而Yamashita等8]也發(fā)現(xiàn)，革蘭吸濕性、熱穩(wěn)定性，廣泛應用于許多工業(yè)領域中.陽性菌P seudonocardia可經由多數(shù)人認可的有氧但由于PEG水溶性極強，不易熱解、水解，廢水代謝途徑降解PEG6000.厭氧處理對于降解大分處理中的膜過濾、活性炭過濾、O3氧化和H2O2子PEG尤為重要. Daryl 等[6]的研究表明，污泥中氧化等常規(guī)方法不能將其除去[-2]，在環(huán)境中長期分離出的厭氧菌可較好地降解大分子PEG，12 d積累，對人類健康和自然生態(tài)環(huán)境造成危害.內對PEG2000的降解率可達82%. Schink 等[7]進中國煤化工2006 -02 -24收到初稿，2006-05- 28收到修改稿.MYHCNMHG聯(lián)系人:李清彪、第一作者:楊翠嫻(1982- -)， 女，碩士研Corresponding author: Prof. LI Qingbiao. E - mail: kelqb究生.@ xmu. edu. cn基金項目:國家自然科學基金項目(20076037).Foundation item: supported by the National Natural ScienceFoundation of China (20076037).●2732●學報第57卷-步發(fā)現(xiàn)，PEG 的中間代謝產物會抑制其進-步左右，通過關閉或開啟蠕動泵3、5可以進行PEG降解、同時，本課題組的研究表明，水解-循環(huán)廢水的水解/好氧單元處理或循環(huán)處理，并控制循SBR工藝可有效地降解高濃度有機廢水[]，因此,環(huán)流速.本文擬采用此工藝并利用好氧、水解活性污泥以降1.4 分析測定方法解PEG6000.反應周期內定時取適量待測液，在3500 r●min-I轉速下離心15min除去懸浮菌體后分別測定.1材料和方法COD值、PEG含量和pH值，以分析生物降解效1.1 污泥果，化學耗氧量采用重鉻酸鉀法測定; PEG含量由廈門市污水處理廠泵站采集來的好氧活性污測定采用韓潤平等10]提出的硫氰鐵銨氯仿分光光泥經馴化后接種于好氧反應器;由廈門市污水處理度法.廠儲泥池進泥口采集來的水解污泥經馴化后接種于2結果與討論水解反應器.1.2模擬廢水的配制2.1單元降解與循環(huán)降解過程的比較所配制的每升模擬廢水中含: 1.0 g PEG6000、單元降解工藝及循環(huán)降解工藝對含PEG60000.819 g K2HPO、0.375 g KH2PO、0.5 g廢水的處理效果如圖2所示.NH4C1、0.25 g MgSO4●7H2O、0.5 g酵母粉、hydrolytie reactoraerobic reactor1.0 ml痕量元素(TE); 1.0 ml痕量元素中含:2500single processo single processCaCl2 0.04 mg，F(xiàn)eSO, ●7H2O 0.04 mg，MnSO,●recycling process0 recycling process2000H2O0.03 mg，ZnSO,●7H2O0. 02 mg，CuSO,●置15005H2O 0. 005 mg， CoCl2 ●6H2O 0. 005 mg,g 100Na2MO?！?H2O 0.005 mg.1.3 工藝流程與裝置500-0234560123456間歇式水解-好氧循環(huán)工藝的裝置與流程如圖11.00所示，實驗裝置主要由水解和好氧兩個反應器組成.水解反應器有效液體容積4L，磁力攪拌器控制攪拌速度為90 r. min-'，溫度設定為37C;好品0.500.25氧反應器有效液體容積4 L，由空壓機進行曝氣,曝氣頭鼓氣量設定為0.5 L. min'，溫度設定為00123456time/d30'C.兩反應器的污泥濃度保持在2000mg●L1Fig.2 Comparison of PEG degradation abilityof single and recycling process( two reactors' volume ratio: 1 : 1;recycling volume rate: 2 ml. min- 1 )PEG廢水采用單元處理工藝在水解反應器中r8品處理6d后，CODc去除率為35%，PEG降解率達3 sludge到23%，體系pH值基本維持在7左右，無明顯的exitussludge酸化中國煤化工藝后，水解反應器處ig. 1 Experimental flowsheet理PMYHCNMHG. 6 d后水解反應器內的CODcr去除率達到71%，PEG的降解率達1一-hydrolytic reactor; 2- aerotic reactor; 3，5- pump;到66%.4- air compressor; 6- aeration equipment;7- gas flowmeter; 8，9- container; 10- timPEG廢水采用單元處理工藝在好氧反應器中.controller; 11- laminal cover; 12一 electrical beater處理6d后，CODcr去除率為63%，PEG降解率達第11期楊翠嫻等:間歇式水解好氧循環(huán)工藝處理聚乙二醇廢水，2733 ●到60%，體系pH值維持在7左右.采用循環(huán)降解果，見圖3.工藝后，6d后好氧反應器內的CODc去除率達到由圖3可見，不同的水解好氧體積比對PEG72%，PEG 的降解率達到69%.廢水的降解效果具有-定的影響、在相同處理時間在本實驗裝置中，好氧單元處理較水解單元處(5d)內，當體積比為1:1時，循環(huán)工藝的水解理更有利于PEG的生物降解.這是因為，PEG的和好氧反應器中CODc,濃度的去除速率最大，去除水解反應將大分子PEG6000解聚為小分子EG、率最高，水解反應器和好氧反應器的CODc去除率DEG，同時產生乙醛、乙醇、乙酸等中間產物，而分別達66%和71%;同時，當體積比為1:1時，這些小分子在水解體系中難以進-步代謝，且所積PEG降解速率在2~4d時較快，6d后的PEG濃累的較大濃度EG、乙醛等也會抑制微生物對PEG度與其他兩種體積比條件下的PEG濃度接近，水的進一步利用06-、循環(huán)工藝則利用好氧反應器的解反應器和好氧反應器的PEG降解率分別達66%優(yōu)勢解決了這一-問題，大幅度提高了PEG 廢水的和69%.這說明當循環(huán)溶液在兩個反應器中的水降解能力.由于EG等小分子在好氧體系中的降解力停留時間相同時，PEG廢水的處理效果最好，較為容易，并可促進好氧微生物降解PEG-5]，采廢水在水解反應器或好氧反應器中的水力停留時間用循環(huán)工藝后，水解反應器中的降解產物通過循環(huán)過長，都不利于很好地協(xié)同利用二者的優(yōu)勢.進入好氧反應器中，降低了這些中間產物的抑制作2.2.2循環(huán)流速的影響固定水解-好氧反應器內用，水解降解過程的效率得到提高.而好氧反應器廢水體積比為1:1(水解3L，好氧3L)，分別考中的部分PEG6000通過循環(huán)進入水解反應器中，察不同循環(huán)流速(1、 2、4 ml●min~')的循環(huán)工減輕了大分子物質給好氧生物降解帶來的負荷，且藝的降解效果，結果如圖4所示.來自水解反應器的EG等小分子可促進好氧微生物hydrolytic reactoraerobic reactor對PEG的降解，從而提高了好氧降解過程的效率.2500 Irecycling velocity of口2000( bydrolytic/aerobichydrolytic/aerobic2.2水解-好氧循環(huán)工藝條件的影響system:1ml.min1ml ●min2.2.1水解-好氧體積比的影響固定循環(huán)流速為管15001 2ml.min。2m) .min'4ml.min4ml .min^2ml●min-'，改變水解和好氧反應器內的廢水體積，考察不同體積比1:1(水解3L,好氧3L)、500)1”23450123452:1(水解4L,好氧2L)、1:2(水解2L，好2500volume ratio of0.75hydrolytic /aerobichyrolytic/aerobic2000) 2:10.50 t▲1:215001:10.25路1000 |001234 5time/d0123456Fig. 4 Influence of recycling volume rate on1.00PEG degradation and COD removal由圖4可見，在所考察的時間范圍內，循環(huán)流速對CODcr濃度的去除速率影響不大.在3種流速下，水解和好氧反應器內的CODcr濃度的變化曲線012345 6都較" 中國煤化工G的降解率有-定的影響YHCNMHG.min-1時，水解和好氧反應磊內TLU的依反文化曲線較為接近，降Fig.3 Influence of volume ratio of hydrolytic andaerobic reactor on PEG degradation and解效果優(yōu)于2 ml●min-'時，從經濟角度考慮，選COD。removal擇1ml.min~'的循環(huán)流速較為有利.氧4L)情況下，循環(huán)工藝對PEG廢水的降解效， 2734 ●I學報第57卷CRC Critical Reviews in Biotechnology， 1987， 6 (3):3結論273-307水解好氧循環(huán)工藝將水解和好氧兩種反應器[6] DwyerDF, Tiedjie J M. Metabolism of polyethylene glycolby two anaerobic bacteria, Desul fovibrio desul furicans and耦聯(lián)起來，協(xié)同利用水解反應解聚大分子PEG以a Bacteroides sp. Applied and Envionmental Microbiology，及好氧反應降解小分子中間產物的優(yōu)勢，大大提高1986， 52 (4): 852-856了兩種反應器的效率，較大限度地提高了它們對[7] Schink B， Stieb MFermentative degradation ofPEG廢水的處理能力，當水解好氧體積比為1 : 1.polyethylene glycol by a strictly anaerobic, Gram negative,循環(huán)流速為1 ml●min-'時，該體系對PEG6000的nonsporeforming bacterium， Pelobacter venetianus sp. nov.處理效果較好.Applied and Environmental Microbiology, 1983， 45 (6):1905-1913References[8] Yamashita M，Tani A，Kawai F. A new ether bond-splitting enzyme found in Gram- positive polyethylene glycol[1] Zhao X，Urano K， Ogasawara SAdsorption o6000- utilizing bacterium， Pseudonocardia sp. strain K1.polyethyleneslycolfrom aqueous solution olApplied Microbiology and Biotechnology, 2004， 66 (2):montmorillonite clays. 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