CN100500596C - 酶法处理有机废水的工艺 - Google Patents

Abstract

一种酶法处理有机废水的工艺，其特征在于该工艺按下列步骤进行：废水由进水口进入储水池或沉淀池，流经格栅后进入调节池内，在pH在线测定仪的控制下，通过加药装置调节pH维持在3～8；调pH后的废水由原水泵泵入预处理器内；将预处理后的废水通过温控装置，使废水维持在25～50℃，采用升流方式从底部进入固定化酶反应器内进行一级或多级处理，废水停留时间为1～3小时；经酶催化降解后的出水进入过渡水池，由加压泵送进过滤装置，通过过滤装置的出水被达标排放；在过滤装置内被截留下来的浓水经加压泵返回酶反应器内进行再处理。本发明工艺流程简单、设备运行可靠、操作简便，且废水处理速度快、高效、直接，具有较大的应用推广价值。

Description

酶法处理有机废水的工艺

技术领域

本发明涉及一种应用酶与酶技术处理有机废水的工艺，属于生化工程与环境科学技术领域。

背景技术

酶与酶技术应用于有机废水的处理，为环境保护中水污染的治理提供了新的技术手段。这方面国内外理论上都有了大量的研究，但是在工程的实际应用方面在国内还几乎处于空白。目前，在水环境污染治理方法上主要有以下几种：物化处理的有混凝法，吸附法，膜分离法，离子交换法，中和法等；化学处理方法有氧化法，光化学法，电化学法等；生物处理方法有活性污泥法，生物膜法，厌氧法等。这些方法存在着诸多自身的缺陷，不同程度上各自表现在处理效率低下，浪费土地资源和能源，处理成本高，效果不理想，容易产生新的废弃副产物，甚至产生新的污染源。面对日益严峻的全球化水环境污染问题，近年来，在环保领域酶与酶技术以实际应用的要求为目的，利用酶的催化特性对污染物进行降解与转化，国内已经做了大量的研究工作，但在环保用酶与酶反应器实现废水治理的工艺与装置方面基本还未见报道。当前，酶制剂的应用是以直接加投于污染的水体中进行处理，其缺点是一方面未能减少环保设备和设施的投资，另一方面酶在处理过程中的大量流失增加了污染治理的成本。因此虽然酶制剂在环保领域废水处理方面有很好的效果，但是成本高是其难以推广的主要原因。

发明内容

本发明的目的在于提供一种工艺流程简单、设备运行可靠、操作简便的应用酶的固定化技术处理有机废水的工艺。

本发明的酶法处理有机废水的工艺，其特征在于该工艺按下列步骤进行：(1)废水由进水口进入储水池或沉淀池，流经格栅去除较大的悬浮物后，进入调节池内，在pH在线测定仪的控制下，通过加药装置调节pH维持在3-8；(2)调节pH后的废水由原水泵泵入预处理器内进行过滤介质的吸附截留；(3)将预处理后的废水通过温控装置，使废水维持在25-50℃后，采用升流的方式从底部进入固定化酶反应器内进行一级或者多级处理，废水停留时间为1-3小时；(4)经酶催化反应降解后的出水进入过渡水池，由加压泵送进过滤装置，通过过滤装置的出水被达标排放出来；(5)在过滤装置内被截留下来的浓水经加压泵返回酶反应器内进行再处理。

工艺中用的预处理器为沙滤罐、精密过滤器、内刷式滚筒过滤器中的一种或多种相串接构成。

工艺中用的固定化酶反应器由载体材料、固定化在载体材料上的酶解剂和用于填充载体材料的壳体材料构成，所述载体材料为多孔陶瓷或其它不溶性载体材料，所述酶解剂由脂肪酶、蛋白酶、淀粉酶、果胶酶、漆酶、纤维素酶、单加氧酶、过氧化物酶中的一种或者多种构成，所述壳体材料为土建构筑物、钢体容器或钢化玻璃容器中的一种。

工艺中用的过滤装置为超滤机，采用膜孔径为5-8万分子量的抗渗透性较好的滤膜。

上述固定化酶反应器内的固定化酶需要调整和补充时，由加压泵从加酶罐中泵入补充。

工艺所用装置在使用过后，可采用清水反向冲洗的方式将杂物或非反应物排除出。

上述固定化酶的固定化方法详见专利号为“2004101554665″、名称为“在多孔陶瓷上固定化环保用酶的方法”的发明专利。

本发明的显著优点在于：1、固定化酶反应器中的固定化酶可在常温常压、温和的反应条件下进行高效的催化反应，污染物中难以降解的物质在酶的催化下能得以处理，降解速度快，反应时间短，并且固定化酶稳定性较高，有利于底物、产物的分离，可以在较长时间内进行连续装柱反应，其反应过程能够得到严格控制，可实现连续化、自动化的废水处理，提高了酶的利用效率，降低处理成本，处理效果大大提高；应用酶法处理废水，较之细菌法处理，生物催化直接，不产生因菌团生化过程产生的臭味和生物渣体，与目前的处理工艺相比，本工艺反应速度快、高效、直接。

2、采用多孔陶瓷等非亲水性材料作为酶固定化的载体材料，其比表面积大，抗压抗污染能力强，酶的固定化效果好，分子间引力强，酶不易流失。固定化在载体材料上的酶，活性相对稳定，对温度、PH值的忍耐性增加，在理论上，酶在反应器中的停留时间提高到无穷大。

3、固定化酶反应器需氧量小，不需要搅拌，可在常温下进行，在创造高效的同时实现了低能耗，是一种节能型的废水处理设备；其副产物少，载体只要简单的正压与负压反冲洗即可清除附着物；反应器的容积负荷可以根据进水水量与水质进行任意调节和控制，大大提高效率，降低工程投资成本；多级固定化酶反应器可根据废水处理量，设并联或者串联，由每一工段出水口的水质状况设定控制指标值，连接用管阀自动开启或闭合。

4、酶生物反应器较之传统的生物滤池等菌群处理方法，基本无污泥产生，运行方便，操作简单，大大降低了运行成本。在酶的参与下，提供同化作用和异化作用，降解物分解得到最终的产物CO₂和H₂O，较之固定化细胞作用更直接，减少菌群处理过程需要碳源与营养才能进行转化的过程，可在20-50℃条件下运行。

5、采用升流式固定化酶反应器，可连续处理180-360天，出水水质稳定；反应器代替目前通常用的曝气池构造物，体积减少5/6-7/8；水力保留时间大大缩短，处理效率高，能耗低，无毒副产物；进水均匀地分配到反应器的底部，产生均衡的上升流速，污水与酶之间地传质得到加强，生化反应彻底。

6、采用超滤机循环处理，在通过特定的分子量设定下，大部分达标的水排出，一部分被截留的或者未反应彻底的混合液通过回流管返回到多效酶反应区进行内部循环处理；利用后工段的超滤回流工艺，未完全降解的污染物通过二次处理，确保降解底物的处理效果，使整个处理过程达到标准排放，使废水处理在每个工段与单元中发挥出最佳处理效果；经全阶段处理后的水质，可进行再处理达到中水回用得目的，达到生活杂用水质标准。

7、集多功能为一体的组合装置，具有工艺先进、技术成熟、结构合理的特点，各单元互相关联、投资少、占地少，处理效率高，运行费用低；整个组合系统采用自动化控制，运行安全，操作简便，对各类废水有很大的适应性，不仅可以处理高浓度有机废水，如纺织印染、糖果厂、医药废水，也可以处理中等浓度有机废水，如软饮料、水产加工等生产废水，并且可以处理低浓度有机废水，如生活污水、城市污水等。

8、本工艺可适用于一体化的设备组合装置，亦可适用于池体构筑物的整体处理过程，可根据水量的大小，设计不同规格的处理系统，较以往单一的池体构筑物生化处理池，处理效果大大提高，运行更加稳定；可根据废水的水质、水量情况，将设计中池体构筑物与设备组件相互交替，从而进一步降低过程造价，提高土地利用率，同时便于操作与设施设备维护维修；承受废水水质、水量变化的抗冲击负荷能力强，对PH和有毒物质具有较大的降解作用；按照本工艺与装置发明处理有机废水，BOD去除率90％，COD去除率可达88％，色度去除率达98％，氨氮去除率达95％，无污染源、无毒副产物。

附图说明

图1是本发明的工艺流程示意图。

具体实施方式

实施例一

本实施例是这样实现的：废水由进水口1进入储水池2，流经格栅3去除较大的悬浮物后，进入调节池4内，在pH在线测定仪5的控制下，通过加药装置6调节pH维持在4.5-5.5；调节pH后的废水由原水泵7泵入一个预处理器8内进行过滤介质的吸附截留；将预处理后的废水通过温控装置9，使废水维持在25-50℃后，采用升流的方式从底部进入一级固定化酶反应器10内，再流经二级固定化酶反应器11、三级固定化酶反应器12，废水停留时间为1-3小时；经酶催化反应降解后的出水进入过渡水池13，由加压泵14送进过滤装置15；在过滤装置15内被截留下来的浓水经加压泵16返回酶反应器10内进行再处理，通过过滤装置15的出水被达标排放出来。

其中，所用的预处理器8为沙滤罐，进行物化处理，达到去除SS以及大颗粒杂物，同时降解色度、COD、BOD值；所用的固定化酶反应器可装填有脂肪酶、蛋白酶、淀粉酶、纤维素酶、单加氧酶、过氧化物酶等酶种的床层或粒状固定化酶；该固定化酶可由加压泵17从加酶罐18中泵入；多级酶反应器采用并联和串联相结合的方式，每一工段出水口的水质状况，设定控制指标值，连接用管阀自动开启或闭合。

(1)制作前端的预处理器沙滤罐：罐壳体用钢质、玻璃钢等耐酸耐碱抗压抗氧化的材料制成壳体，加装所需进水或出口的管阀门控制件。

(2)制造固定化酶反应器：将多孔陶瓷或者颗粒性藻土以及空心微珠，经活化剂激活，放入于活力单位1500-2000U/ML以上的酶液中进行吸附，经12小时至24小时的吸附，让酶在载体上大量富集，制得固定化酶材料，取出在自然条件下风干备用。

(3)超滤机。选用国内厂家质量稳定的机型。

将上述装置从废水进入经调节池一一一预处理罐(池)一一一酶反应器一超滤，组成整体工艺与装置，在每一个单元进行在线控制水质与水量及其生化理化指标。该工艺与装置可连续化作业，使用一个季度至半年反冲洗保养一次。

实施例二

根据实施例一的工艺与装置处理2吨/小时的工业有机废水，其中调节池的容量设定为6一15吨：预处理采用精密过滤器，为2立方米/小时，其壳体采用不锈钢材质。

废水经前端调节池在线PH值及温度调节以及滤除杂物及部分大颗粒悬浮物后，进入酶反应器，由底端采用升流式进水，反应器水力停留的时间为1.5小时，出水后进入过滤液水池，然后由连接水池的加压泵送水进入超滤机，超滤机膜孔径为5万到8万分子量。通过的水达标直排70％，30％的浓水返回酶反应器中再进行降解处理。

实施例三

以一个日处理2000吨的印染厂工业废水为例。沉淀池的容积为300-500立方米，在废水出水管上装管道射流混合器直接将配好的药剂高压泵入管道中调节PH值。经格栅及PH调节后，调节池工段可添加絮凝剂，脱色剂等进行预处理，水送入处理能力为100T/h的过滤装置，该装置可用两种方式，采用内刷式滚筒过滤器，过滤器面积为8平方米，直径800CM，长度3米，水流速度为10米/秒(滤速为8-15米/秒的过滤器装置)，再经接连端的温度控制器将水温调整至30-50℃(南方地区及夏季可不需要加设该装置)，印染废水的出水温度一般在50-70℃之间，所以经适当调温后，水温适应于后工段酶反应器的反应条件。经预处理的水质去除悬浮物及部分COD，BOD后，进入三级酶反应器，水流在反应器中的停留时间为2.5小时反应，反应器中的两种以上的酶对有机物进行降解，根据水质的情况，选用酶种与上述发明中的固定化酶，去除氨氮等有机类污染物，此工段水质处理效果、各项指标可达到去除率90％以上。出水后进入过渡水池，起储水作用，此工段达标水可直接排放，超滤机为80-100吨/小时。过渡水池超滤机用水泵连接，使过渡水池中的水进入超滤机，通过的水外排，截留下的水返回到酶反应器中进行二次处理。同时超滤机出水可再进入下一工段进行中水回用处理。

采用本工艺技术，过程造价预算为：构筑物20万元，酶反应器组合设备30万元，超滤机10万元，自动控制系统8万元，安装工程及其它12万元，工程总造价90万元，每吨水处理运行成本0.6-0.8元。大大节省土地资源和工程造价，降低运行费用。

本发明工艺流程简单、设备运行可靠、操作简便，且废水处理速度快、高效、直接，具有较大的应用推广价值。

Claims (6)

1. 【权利要求1】一种酶法处理有机废水的工艺，其特征在于：该工艺按下列步骤进行：

   (1)废水由进水口进入储水池或沉淀池，流经格栅去除较大的悬浮物后，进入调节池内，在pH在线测定仪的控制下，通过加药装置调节pH维持在3-8；

   (2)调节pH后的废水由原水泵泵入预处理器内进行过滤介质的吸附截留；

   (3)将预处理后的废水通过温控装置，使废水维持在25-50℃后，采用升流的方式从底部进入固定化酶反应器内进行一级或者多级处理，废水停留时间为1-3小时；

   (4)经酶催化反应降解后的出水进入过渡水池，由加压泵送进过滤装置，通过过滤装置的出水被达标排放出来；

   (5)在过滤装置内被截留下来的浓水经加压泵返回酶反应器内进行再处理。
2. 【权利要求2】根据权利要求1所述的酶法处理有机废水的工艺，其特征在于：工艺中用的预处理器为沙滤罐、精密过滤器、内刷式滚筒过滤器中的一种或多种相串接构成。
3. 【权利要求3】根据权利要求1所述的酶法处理有机废水的工艺，其特征在于：工艺中用的固定化酶反应器由载体材料、固定化在载体材料上的酶解剂和用于填充载体材料的壳体材料构成，所述载体材料为多孔陶瓷或其它不溶性载体材料，所述酶解剂由脂肪酶、蛋白酶、淀粉酶、果胶酶、漆酶、纤维素酶、单加氧酶、过氧化物酶中的一种或者多种构成，所述壳体材料为土建构筑物、钢体容器或钢化玻璃容器中的一种。
4. 【权利要求4】根据权利要求1所述的酶法处理有机废水的工艺，其特征在于：工艺中用的过滤装置为超滤机，采用膜孔径为5-8万分子量的抗渗透性较好的滤膜。
5. 【权利要求5】根据权利要求1所述的酶法处理有机废水的工艺，其特征在于：所述固定化酶反应器内的固定化酶需要调整和补充时，由加压泵从加酶罐中泵入补充。
6. 【权利要求6】根据权利要求1所述的酶法处理有机废水的工艺，其特征在于：该工艺所用装置在使用过后，可采用清水反向冲洗的方式将杂物或非反应物排除出。

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