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1998年曾撰写了《论水溶性合成高分子浆料的生物降解功能》。阐述了PVA和聚丙烯酸类水溶性高分子合成浆料生物降解性,介绍了PVA废液可以通过活性污泥法采用分解菌能够进行微生物降解,同时也介绍了聚丙烯酸钠盐分子量在1000以下的低聚物比较容易进行生物降解,分子量4250以上的高聚物非常难以进行生物降解的内容。
1996年9月国际标准化组织(International Standard Organization)简称ISO根据国际保护人类居住、生存的环境和自然资源要求,及时发布了ISO14000《环境管理体系》国际标准。至今贯彻执行ISO14000环境管理标准的热潮已在全球范围蓬勃展开,我国于1996年12月20日发布了与ISO14001标准等同的GB/T24000系列国家标准。
近年来,国内外很多学者、研究工作者十分重视这方面的研究,引起了社会众多人士的关注。PVA和聚丙烯酸类浆料的生物降解性研究的论文、著作不断公开发表,本人学习了这些论文认为有必要对我国目前所用这类浆料中的有关生物降能性能和废水生化处理特性进一步作一介绍以引起业内同仁的共识。
据统计,我国印染企业每天排放的废水量达300万~400万吨,这些废水如果不加处理而直接排放到江湖大海将会对环境造成严重的污染,目前生化处理法是国内外应用最广泛、技术比较成熟的方法。
一、生化处理的指标与纺织废水的情况
当今评价废水能否进行生化处理的指标是以BOD和COD的比值来衡量的,BOD称为生化需氧量,是指微生物在一定的温度和时间条件下分解氧化有机物所消耗的溶解氧量,单位为mg/L或kg/m3,培养时间为5天测定的BOD以BOD5表示,BOD20也是常用的指标。BOD反映了水中可被微生物降解的有机物总量,一般BOD小于1mg/L表示水体清洁,大于3-4mg/L则表示水体已经受到有机物的污染。COD称为化学需氧量,是指在一定的条件下用强氧化剂氧化废水中有机物所消耗的氧量。我国规定废水COD检测标准采用重铬酸钾为氧化剂,因而可记作CODcr。
对同一水质而言COD一般高于BOD,普遍认为BOD5/CODcr>0.45时表示可生化性较好,>0.30表示废水可生化,<0.30表示废水可生化性较差,<0.25表示较难生化处理。下表1为目前我国印染废水的水质情况。
国内印染废水的水质情况 表1
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废水来源
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pH值
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色度/倍
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CODcr
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BOD5
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BOD5/CODcr
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印染厂废水
色织厂废水
毛纺厂废水
针织厂废水
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8.5~10
7~9
5~7
9~14
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200~500
30~40
100~200
<200
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400~500
250~300
300~500
200~500
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200~300
100~300
150~300
100~200
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0.375~0.5
0.40~0.43
0.5~0.6
0.5
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从上表可看出,目前纺织废水的可生化性能是比较好的。
某直辖市规定污水最高允许排放浓度见表2:
××市第二类污染物最高允许排放浓度(mg/L) 表2
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污染物
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一级标准
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二级标准
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三级标准
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pH
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6~9
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6~9
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6~9
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色度(稀释倍数)
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50
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50
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/
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悬浮物(SS)
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70
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150
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350
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BOD5
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20
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30
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150
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CODcr
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100
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100
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300
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动植物油
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10
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15
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30
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甲醛
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1.0
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2.0
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5.0
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总铜(按Cu计)
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0.5
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1.0
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1.0
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总锌(按Zn计)
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2.0
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4.0
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5.0
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总锰(按Mn计)
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2.0
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2.0
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5.0
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苯
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0.1
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0.2
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0.5
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大肠菌群数
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医院、医疗机构原体污水
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500个/L
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1000个/L
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5000个/L
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传染病、结核病医疗污水
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10个/L
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500个/L
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1000个/L
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对于退浆废液欧洲提出更高的要求,该地区规定BOD5/CODcr>0.8才能称为清洁浆料,而目前所使用的合成高分子浆料PVA与聚丙烯酸类浆料和很多助剂都达不到这个要求称为不洁浆料。
二、PVA的生物降解性
目前在印染退浆中所用的退浆剂,淀粉浆主要用α-淀粉水解生物酶为主,如7658生物酶,酶退浆具有鲜明的环保特色,这类酶制剂的主要作用对象是天然高聚物或以此为主的再生、衍生产品,对合成高聚物(如合纤、合成浆料)基本无能为力,因此对PVA浆只能用碱和双氧水来进行退浆,但碱退浆不能使浆料降解,随着在纺织中合成材料发展很多,势必使人们对新酶种的研究、开发和生产应用已成为纺织酶应用的一个前沿内容。新酶种的主要研究思路有:
1、进行菌种的筛选具有某种功能的菌种,然后通过基因改性生产高性能的酶制剂。
2、通过克隆、转基因获得基因工程菌,进行新酶种的生产。
3、根据聚合物的结构和酶学原理进行酶的定向合成。
目前前两种思路已经获得了一些重要的进展,为生化技术在纺织工业中的应用展示了美好的前景。另外,从发展的趋势看,纺织酶应用的领域在不断拓宽,在利用生物催化剂进行产品的合成上也取得了一些进展,已制得了PVA、涤纶、尼龙低聚物等合成酶,在此重点介绍一下PVA分解酶的情况。
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