[发明专利]一种难降解有机废水的酶处理技术

说明书

技术领域

一种生物酶法处理含酚、胺类及其他持久性有机污染物废水的新技术，主要 应用于有机废水的处理领域。

背景技术

随着人类科技文明的进步，生活和工业污水的排放量不断增大，而且污染物 的种类也日趋增多，给生态环境和人类健康带来到了巨大威胁。污水的成分十分 复杂，很多污染物具有生物难降解性，能够长期存在于环境中，并能够通过食物 链不断富集，最终将被人体摄入。特别是那些“三致”(致癌、致畸、致突变) 有机物的处理，仍是国内为研究的难点和重点。由于持久性有机污染物浓度很低 而且具有生物毒性，一般的生物工艺处理时间长，去除不彻底，很难达到中水回 用要求；对于化学氧化法氧化剂成本高，容易产生残留和生成新的污染物；絮凝 作用只能去除大分子有机物；活性炭吸附能够去除大部分有机污染物，但是活性 炭再生成本高，难于大规模应用。酶是生物体内提取的一种具有高催化活性的蛋 白质类，使用酶替代微生物，不需要微生物需要的生长条件，耐毒能力也大大提 高。酶法主要是利用辣根过氧化物酶催化过氧化氢氧化酚类、芳香胺和偶氮染料， 使之形成一种聚合物而得到去除。基于酶法主要处理原理，只有具有酚或胺基团 的有机污染物才能被氧化生成溶解度较低的聚合物，从而得到去除，所以对于其 他污染物去除无能为力。同时，反应需要加入过氧化氢和辣根过氧化氢酶，使得 成本较高，难以应用。为了降低成本，研究者从酶和过氧化氢成本二个方面进行 改进研究。如中国专利(CN1686874)提出了一种酶法处理有机废水方法和装置， 将酶进行固定后构建固定化酶反应器，从而能实现酶的多次利用，但是这种方法 仍没有跳出传统酶处理范围，需要添加过氧化氢，而且对有机物的处理仅限于酚 胺类污染物。中国专利(CN2866491)提出了一种生物电化学水处理装置，有生 物酶和电化学两个单元组成，利用电解还原氧气产生过氧化氢代替直接添加过氧 化氢，一定程度降低处理成本。中国专利(CN1982228)发明了一种酶电化学耦 合的方法，将酶固载到电极上，实现电化学生成过氧化氢和酶催化过氧化氢降解 有机物在一个反应器内同步进行，提高了处理效率，节约了处理成本。总的说来， 这些改进方法没有突破传统酶处理的局限性，只能处理酚类、芳香胺类和偶氮染 料类污染物，对于其他持久性难降解有机污染物很难去除。

发明内容

本发明克服了现有酶处理的局限性，提供了一种新型的酶处理方法。

本发明提供了一种酶-还原型助催化剂耦合处理持久性有机污染物的技术， 有效克服了传统酶处理的缺点，反应只需要提供氧气，不需要添加过氧化氢，从 而处理成本降低，而且不仅能处理酚类、芳香胺类和偶氮染料类污染物，对于其 他持久性难降解有机污染物也表现较高的去除率。

本发明提供的酶-还原型助催化剂耦合处理持久性有机污染物技术的原理如 下：

在适当的温度和pH下，通过酶-还原型助催化剂的耦合作用，催化氧气产生 超氧自由基和氧化能力极强的羟基自由基，从而通过自由基氧化作用将有机物从 水体中去除。首先还原型助催化剂将氧气还原为超氧阴离子，超氧阴离子在和过 氧化物酶作用生成化合物III，并能进一步转化成羟基自由基，将有机物转化为 小分子有机酸，并进一步转化为二氧化碳或无机盐从水体中去除。

本发明提供的一种酶-还原型助催化剂耦合处理持久性有机污染物的技术， 其步骤如下：

反应器中废水在搅拌条件下，通过加酸或碱调至pH为3～9，并通过控温装置 调节至温度为20～40℃。然后加入一定量的生物酶和还原型助催化剂，持续通入 氧气或空气，维持溶液溶解氧浓度为5～40mg/L，进行反应5～60min。所述的酸 为盐酸、硫酸、硝酸、乙酸中的一种，碱为氢氧化钠和碳酸钠中的一种；所述的 生物酶为辣根过氧化物酶、血红蛋白酶中的一种，加入量为0.01～10U酶活/mL 废水；所述的还原型助催化剂为辅酶NADH、辅酶NADPH、维生素C中一种， 加入量为0.01～10mmol/L。

与现有技术相比，本发明优点在于：本发明装置在酶法催化处理废水时不需 要加入过氧化氢，经气体分布器通入氧气或净化过的空气既可以提供酶辅酶催化 所需溶解氧，又可以起到加速废水混合程度，提高反应速率；同时，本技术可以 生成具有较高氧化还原电位的羟基自由基，能过处理废水中除酚、苯胺之外的其 他难降解有机污染物，扩展了酶法处理污染物的应用范围。

具体实施方式：