生物法是利用微生物的新陳代謝作用來降解廢水中的PVA,具有運行費用低、無二次污染等優(yōu)點。處理含PVA廢水采用的生物法一般包括高效降解菌生物降解法、厭氧生物法、水解酸化法和好氧生物法。
(1)高效降解菌生物降解法
自然界中PVA降解菌比較稀少且非常敏感,其生長條件很苛刻,一旦受到破壞,將很難恢復(fù),故需要通過馴化富集PVA高效降解菌以獲得良好的處理效果。為此,國內(nèi)外相關(guān)研究人員在馴化富集PVA高效降解菌方面做了一些研究,見表2。
從表2可知,大多數(shù)PVA降解菌為假單胞菌(Pseudomonad)或鞘氨醇單胞菌(Sphingomonads)。鞘氨醇單胞菌最初只有一個屬〔鞘氨醇單胞菌屬(Sphingomonas)〕,直到M.Takeuchi等將它們重新歸類為4個屬(Sphingomonads、Sphingobium、Novosphingobium和Sphingopyxis)。此外,一些革蘭氏陰性菌(Alcaligenesfaecalis)和革蘭氏陽性菌(Bacillusamyloliquefaciens)以及一些真菌〔如青霉屬(Penicilliumsp.)〕作為PVA降解菌也具有重要作用。采用高效降解菌生物降解法處理含PVA廢水,當(dāng)初始PVA質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.1%~0.5%,培養(yǎng)周期為2~12d時,PVA降解率基本上在90%以上,有些甚至高達100%。由此可見,高效生物降解菌對PVA有很好的降解效果。
盡管PVA高效降解菌對PVA的降解率較高,但由于PVA降解菌種類不多、酶活性不高、提取不易以及培養(yǎng)周期較長等原因,嚴(yán)重影響了PVA高效降解菌的篩選與擴增,致使其應(yīng)用仍面臨不小的挑戰(zhàn)。
(2)厭氧生物法、水解酸化法和好氧生物法
厭氧生物法、水解酸化法和好氧生物法處理含PVA廢水的效果見表3。
表3厭氧生物法、水解酸化法和好氧生物法處理案例
由表3可知,采用單一厭氧生物法或水解酸化法處理含PVA廢水的效果并不理想;而采用單一好氧生物法盡管可以達到比較高的COD和PVA去除率,但進水COD不宜太高,且需要材料膜或生物膜作為支撐,其經(jīng)濟性和穩(wěn)定性有待進一步驗證。為此,許多研究者進行了由單一生物法逐步拓展至不同生物法聯(lián)用處理含PVA廢水的研究,見表4。
表4生物法聯(lián)合工藝處理含PVA廢水效果
由表4可知,采用生物法聯(lián)用處理含PVA廢水,當(dāng)進水COD為768~1300mg/L,PVA為53~420mg/L,厭氧工段HRT為12~24h,好氧工段HRT為6~30h時,COD去除率達74.50%~95.00%,PVA去除率達73.50%~99.00%。針對COD較高的含PVA廢水(COD6800~14000mg/L),相較單一生物法處理(COD去除率26.67%~45.00%),生物法聯(lián)用中的厭氧或水解酸化段可將呈懸浮和膠體狀的難降解有機物PVA水解成可溶性物質(zhì),提高了含PVA廢水的可生化性,從而提高了后續(xù)生物好氧處理效果和整個生物處理系統(tǒng)對PVA等的去除率(COD去除率69.13%~97.95%)。由此,人們再將物化法與這些生物法聯(lián)用工藝耦合用于處理含PVA廢水,催生了不少工程應(yīng)用案例。