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精对苯二甲酸(Pure Terephthalic Acid,简称PTA)是一种重要的石油化工产品,其在生产过程中会产生大量的含有高达数千COD的废水,这种含高浓度PTA的废水若排入自然水体中,会对水中鱼类及微生物的生长、代谢带来严重的危害,破坏水生生态环境,必须予以处理。大量文献研究证明:在自然界中广泛存在着降解PTA的微生物。PTA可以被多种微生物分解,而且可以作为微生物唯一的碳源而被降解。降解PTA的微生物广泛存在于土壤、河流、水处理厂的活性污泥与堆肥中。
论文介绍了PTA生产工艺,PTA废水水质情况,评述了现行的处理技术优缺点,并对PTA生产废水的高效生化处理技术进行了探讨;对已筛选并保藏在本实验室的PTA高效降解菌株PA-18进行了分子生物学研究;分析了特效菌株PA-18降解对苯二甲酸(TA)的代谢过程;在此基础上开发了以膜生物反应器为核心好氧生化处理的PTA废水处理组合新工艺,并对该工艺处理PTA生产废水的效果进行了研究。
论文最后对上述实验和工艺试验结果进行了理论分析及解释,得到以下结论:
(1)对已筛选出的PTA高效降解菌株PA-18进行分子生物学鉴定,通过16S rDNA序列比对,发现该菌株与施氏假单胞菌(Pseudomonas stutzeri)具有极高的同源性,高达99.88%。结合生理生化实验鉴定菌株PA-18为施氏假单胞菌(Pseudomonas stutzeri)。
(2)在温度为37℃,pH7.0,OD660nm2.0条件下,反应24 h,菌株PA-18对PTA的降解率大于95%。同时对于实际的PTA废水也有很好的处理效果,CODcr去除率高达85%。利用气质联用仪(GC-MS)对降解样品进行检测分析,确定原儿茶酸为PA-18好氧降解PTA过程的重要中间代谢物,并推导出了PA-18降解PTA的代谢途径。
(3)对以膜生物反应器为核心的组合新工艺处理PTA生产废水的效果进行了中试研究。结果表明:该工艺对PTA废水有较好的处理效果,系统抗负荷冲击性强,出水水质好。在有机负荷为3.55kgCOD/m3.d,水力停留时间25h的条件下,系统出水CODcr稳定在120mg/L以下,CODcr去除率高达95%以上。
(4)依据中试试验数据,在Prit维持理论基础上建立了膜生物反应器(MBR)活性污泥维持能方程:rs/X=1/y1/τp+E。依据该方程中底物消耗速率rs,微生物量X和泥龄τp间线性关系得出MBR系统的维持能系数E和污泥产率系数y分别为:0.022mgCOD/mg.h和3.70mg/mgCOD。结果表明维持MBR系统需要的能耗低,整个系统运行稳定且易于管理控制。