对苯二甲酸生产废水高效生化处理的影响因素研究
对苯 二 甲 酸伽一phthalica cid，简称PTA)是一种重要的石油化工产品。在PTA生产过程中，会产生大量废水。该类废水如排人自然环境中，将对水中 鱼类及微生物的生长代谢带来严重的危害〔‘〕，必须予以处理。笔者利用筛选到的一株高效降解PTA菌株— 铜绿假单胞菌(Pseudomonas aeruginosa)PA- 18处理模拟PTA生产废水，具体考察了温度、pH及微量重金属Co-,M n等对PA一18去除PTA废水中COD。的影响，为工业化处理PTA生产废水提供了 科学依据。 1 实验材料和方法 1.1 实验材料 1.1.1 试剂 对苯 二 甲 酸(CP);乙酸甲醋(CP);乙酸(CP);氯化钻(AR);氯化锰(AR);蒸馏水(自制)。 1.1.2 菌剂 本 实 验 室保藏的一株铜绿假单胞菌(Pseudomonas aeruginosa)，编号:PA一180 1.1.3 模拟PTA生产废水的配制 PTA 生 产 废水中的成分较复杂，其COD。介于400()一8 000 mg/L之间〔},z)。基于实际生产废水主要成分分析结果，模拟PTA生产废水的配比为对苯 二甲酸1.5 g、乙酸甲醋0.75 mL、乙酸0.75 mL I蒸馏水1 000 mL，配成的模拟废水水质指标为COD,4 200 mg/ L o 1.2 测定方法与仪器 CO D。 采 用重铬酸钾氧化法测定[(3)0 pH 值 采 用pHS一2C型精密酸度计和pH试纸 测定。 菌体 浓 度 采用分光光度计(TECHCOMPU VVIS8500)测定。 1.3 实验方法 将扩 培 、 驯化、离心好的PA-18菌接入装有60m L模拟废水的三角瓶(150m L)中，菌体浓度为A6s oM, =3.0，摇床反应，摇床转速170 r/min。调节摇床温度、 废水pH值、及废水的C0z十、Mn2+浓 度;反应完成后，将反应液离心;测定无菌泥的模拟废水的COD,值。 2 结果与讨论 2.1 PA-18菌处理模拟废水时废水COD。随时间 变化 的 情 况为确 定 P A一18菌处理模拟废水的反应时间，需要对COD。随时间变化的情况进行研究。图1是不同温度条件下，PA一18菌处理模拟废水时废水COD。随时间变化的曲线。 从图 1可 以看出，温度在20,30,40℃条件下，模拟废水的COD。值随反应时间的增加逐渐变小，反应24 h后，废水的COD,值基本保持不变。 2.2 温度和pH值对PA一18菌处理模拟PTA生产废 水 的 影 响工业 应 用 的PTA生产装置产生的废水，水温较高(20-40 9C),pH较低(2一3)，需经过适当调节才可进行生化降解。为深人研究温度和pH值对PA-18菌处理模拟废水的影响，试验采用数理统计中的响应曲面(Response Surface)方法[a〕对温度和pH值进行两因素标准中心复合设计，在初始模拟废水COD。质量浓度为4 200 mg/L条件下，反应24 h，考察反应温度和废水pH值对COD。去除率的影响， 结果见表1 采 用 数 理统计软件STATISTICA6 .0对实验结果进行分析(4)(如图2、表2)，表明温度的变化对COD,去除率影响较大(p < 0.05统计显著)，而pH值的影响较小;并在温度36.8 `C ,pH为7.2时，PA-18菌对模拟废水的处理效率最高，其COD。的去除率为89.6%，此温度和pH与铜绿假单胞菌的最佳代谢条件相一致(5)。在温度20 - 45 9C ,pH 5.5一8.5时，COD。去除率始终保持在80%以上，表明PA -18菌对PTA废水的处理具有较宽的温度和pH变 化的适应性。 2.3 Cot*,Mn2*浓度对PA一18菌处理模拟PTA生产废 水 的 影 响 一般 生 产 PTA以二甲苯为原料，钻、锰为催化剂(61。这一生产过程中一部分的重金属离子C0o2+Mn被带人到PTA生产废水中〔7)。重金属离子C02* ,Mn* 是微生物体中多种酶系的辅因子，然而过量的C02+、 Mn2+会 破坏微生物体中蛋白质的结构、抑制微生物的代谢(8)。研究重金属离子Cot、 Mn2,对PA一18菌处理模拟PTA生产废水的影响，能为工业应用此菌株处理实际PTA生产废水提供一定的指导。 在初 始 模 拟废水质量浓度为42 00m g/L 、反应温度37C,pH 7.0条件下，用PA一18，菌处理分别含有0500 mg/L氯化钻、氯化锰的模拟废水。废水COD。去除率的变化情况为当COC12,M nCl:质量浓度小于30 mg/L时，COD。去除率略有上升;当COC12,MnCl:质量浓度小于100 mg/L时COD。去除率变化较小;随着COC12,MnCl:浓度的不断提高，CODS.去除率显著下降。说明微量的Cot+,Mn2+对PA一18菌的代谢有一定的促进作用，而大量的Cot+,Mn2时菌体的代谢会有明显的抑制作用。 3 结论 (1) 采 用 响应曲面方法考察了时间、温度及pH值对铜绿假单胞菌(PA一18)生化处理模拟PTA生产废水的影响，结果表明:温度的变化对COD。去除率影响最大。 (2) 当初 始 COD。为4200mp/L,温度在2045℃，pH值在5.5一5时，PA一18菌对废水的COD。去 除率始终保持在80%以上。PA一18菌处理模拟PTA生产废水的最佳操作条件为温度36.8 9C,pH 7.2，此时COD。的去除率为89.6%. (3) C o 2+ ,Mn2+浓度对PA一18菌处理模拟PTA生产废水有显著的影响。应用该菌处理实际PTA废水时，须控制废水中Co2+,Mn2+质量浓度小于100m酬L(以COC12,MnCl:计)，才能保证菌体降解PT效率的稳定性。 [参考文献〕 [1]RobbertK leerebezem, eta l. TheR oleo fB enzoatei nA naerobic Deg radationo fT erephthalate[ J]. A pplieda ndE nvironmentalM icro biology,1 999,6 5(3):11 61一11 67 [2]李刚，申立贤.精对苯二甲酸生产废水处理技术【J].中国沼气， 199 5 ,1 3(4):1一5 [3」国家环保局.水和废水检测分析方法〔M].北京:中国环境出版 社 ，19 97 .12 3一126 [4]马正飞，殷翔.数学计算方法与软件的工程应用〔M].北京:化学 工业 出 版 社，2002.22 9-233 [5」中国科学院微生物研究所.菌种保藏手册【M]‘北京:科学出版 社 ，19 80 .29 3一294 [6]陈安栋，等.化工产品手册【M].北京:化学工业出版社，1985.142- 14 4 [7]于文敦，等.PTA废液回收利用技术〔J].化工环保，2001,21(5): 29 0 一2 93 [8]周德庆.微生物学教程[M]北京:高等教育出版社，1993. 104- 10 5 [作者简介]范俊(1979- ),2004年南京工业大学硕士研究生毕业， 主要 研 究 方 向 为 生 物 环 境工程。电话:025-83587349, E-m ai l:m r e ng lish ch en @1 26.com [基金项目l国家自然科学基金项目，项目号:20176018,20376034;国家“十五”科技攻关项目，项目号二2004BA313B16;江苏省自然科学基金项 目， 项 目 号 :B K2 00 308 4 ;江苏省社会发展项目，项目号:BS2003030
