CN106277352B - 一种半导体废水的酶联合除氧方法 - Google Patents

一种半导体废水的酶联合除氧方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种半导体废水的酶联合除氧方法，包括以下步骤：A、在含高浓度过氧化氢的半导体废水中先加入过氧化氢酶和β‑D‑葡萄糖；B、向经A步骤处理的废水中加入葡萄糖氧化酶进行处理；C、经B步骤处理后的废水进入厌氧池进行厌氧反应。还包括以下步骤：D、经步骤C处理后的废水与好氧池中经过硝化作用后的回流污水混合液混合后进入缺氧池中进行反硝化脱氮反应；E、向缺氧池中同时加入过氧化氢酶、葡萄糖氧化酶和β‑D‑葡萄糖进行处理；F、经E步骤处理后的废水进入好氧池进行反应。能高效专一的除去废水中高浓度过氧化氢和溶解氧，操作简单，对环境和半导体废水系统不造成任何污染，既高效又环保。

Description

一种半导体废水的酶联合除氧方法
技术领域
本发明涉及一种半导体废水处理方法，具体涉及一种半导体废水的酶联合除氧方法。
背景技术
半导体综合废水排放量大，废水污染种类多，一般包含以下几种废水成分：研磨废水，排气废水，含氟废水，纯水制造废水，重金属废水，氨氮废水，酸碱废水，有机废水，含砷废水等。半导体废水之处理系统一般分为三个阶段：第一阶段为废水预处理，包括物理处理(过滤)、化学处理(中和，沉淀)，调节PH，减轻废水污染程度和后续处理工艺负荷；第二阶段为生化处理，也是整个污水处理的主体。经过预处理后的废水进入生化池进行微生物处理，也就是传统的A2/O工艺，分为厌氧-缺氧-好氧三个步骤；第三个阶段为生化处理后的污水的后期处理，包括絮凝沉淀，过滤等，此阶段工艺相对简单。好氧池和缺氧池联合脱氮，厌氧池和好氧池联合除磷。厌氧池溶解氧浓度在0.2mg/L以下，主要为古细菌，要严格做到厌氧，适宜厌氧微生物活动从而处理水中污染物的构筑物；缺氧池溶解氧浓度为0.2～0.5mg/L，主要为真菌，酵母菌等好氧和兼性厌氧微生物生活的构筑物；好氧池溶解氧浓度在2mg/L以上，适宜好氧微生物生长繁殖，从而处理水中污染物质的构筑物。不同的氧环境有不同的微生物群，如果在处理系统中不能严格控制溶解氧含量，会导致微生物生长环境改变，影响微生物代谢活动，对生化处理系统造成严重破坏，从而不能达到去除污染物的目的。因此，在生化处理过程各阶段中，须严格控制溶解氧浓度。
半导体废水中存在大量的过氧化氢，其主要来源于硅片清洗工艺。过氧化氢具有很强的氧化性，会产生能够对微生物代谢造成胁迫的有毒物质，影响微生物代谢，甚至杀死生化系统中的微生物。所以半导体废水在进入生化系统前必须除去其中所含的过氧化氢。传统工业中用加热分解过氧化氢效率低，能耗高。过氧化氢分解会产生氧气，增加污水中溶解氧浓度。目前，传统的除氧剂多为亚硫酸盐(Na2SO3、NH4HSO3、NaHSO3，SO2)、联氨(N2H4)、DMKO、铁粉或海绵铁等。这些除氧剂大部分都具有毒性或会在污水中引入其他物质(如铁离子等)或增加污泥量等，会造成严重的环境问题。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是半导体废水处理过程中高浓度过氧化氢对微生物系统造成损害，且传统除氧剂有毒或引入新的金属离子、增加污泥量，目的在于提供一种半导体废水的酶联合除氧方法，是一种节能环保的除氧方法，并能有效除去废水中的过氧化氢。
本发明通过下述技术方案实现：
一种半导体废水的酶联合除氧方法，包括以下步骤：
A、在含高浓度过氧化氢的半导体废水中加入过氧化氢酶和β-D-葡萄糖；
B、向经A步骤处理的废水中加入葡萄糖氧化酶进行处理；
C、经B步骤处理后的废水进入厌氧池进行厌氧反应。
一种半导体废水的酶联合除氧方法，还包括以下步骤：
D、经步骤C处理后的废水与好氧池中经过硝化作用后的回流污水混合液混合后进入缺氧池中进行反硝化脱氮反应；
E、向缺氧池中同时加入过氧化氢酶、葡萄糖氧化酶和β-D-葡萄糖进行处理；
F、经E步骤处理后的废水进入好氧池进行反应。
优选地，所述过氧化氢酶的比活力为50000U/mL，葡萄糖氧化酶的比活力为10000U/g。
优选地，所述A步骤中加入过氧化氢酶：葡萄糖氧化酶：废水中溶解氧量＝0.400mL：0.052g：1.000mg。
优选地，所述A步骤中，先用氢氧化钠溶液调节废水pH值为6.5～7.0，反应温度为20～40℃，再加入过氧化氢酶处理3～15min；然后，再通过氢氧化钠溶液调节废水pH值为6.5～7.0，最后加入葡萄糖氧化酶处理10～20min。
优选地，所述E步骤中，加入过氧化氢酶：葡萄糖氧化酶：溶解氧量＝0.400mL：0.052g：1.000mg。
优选地，所述E步骤中，先加入氢氧化钠溶液调节pH为6.5～7.0，反应温度为20～40℃，再同时加入过氧化氢酶和葡萄糖氧化酶进行处理的反应时间为8～16min。
半导体废水中存在大量的过氧化氢，其主要来源于硅片清洗工艺。过氧化氢具有很强的氧化性，会产生能够对微生物代谢造成胁迫的有毒物质，影响微生物代谢，甚至杀死生化系统中的微生物。所以半导体废水在进入生化系统前必须除去其中所含的过氧化氢。过氧化氢酶对过氧化氢的催化作用具有高效、专一的特点，其催化效率远远高于无机催化剂。过氧化氢在过氧化氢酶的催化作用下的产物是对环境无污染的氧气和水。生成的水可以进一步对废水进行稀释，生成的氧气一部分释放出去，一部分溶解在溶液中并氧化除去某些醛、醇、酚和胺类化合物，从而减轻生物处理系统的压力，同时也会增加废水中溶解氧浓度。废水在进入厌氧池前再通过葡萄糖氧化酶将其溶解氧浓度控制在0.2mg/L以下，然后与好氧池中回流污泥混合进入厌氧池进行释磷氨化作用，进入厌氧池之前除过氧化氢和除氧时，通过添加β-D-葡萄糖补充微生物碳源和葡萄糖氧化酶催化氧化原料，调节pH至中性使过氧化氢酶和葡萄糖氧化酶处于较佳的活性状态。厌氧池处理过后的废水与好氧池中硝化反应后的废水再回流至缺氧池中进行反硝化脱氮后再进入好氧池进行硝化反应，经过好氧池中的废水的溶解氧量大于2mg/L，而缺氧池中溶解氧浓度应控制在0.2～0.5mg/L之间。所以需加入葡萄糖氧化酶和过氧化氢酶进行联合除氧，并通过添加β-D-葡萄糖补充微生物碳源和葡萄糖氧化酶催化氧化的原料，调节pH至中性使过氧化氢酶和葡萄糖氧化酶处于较佳的活性状态。可通过加入葡萄糖氧化酶催化废水中的β-D-葡萄糖，生成葡萄糖酸和过氧化氢。生成的过氧化氢被过氧化氢酶分解，过氧化氢酶分解过氧化氢生成的氧气被葡萄糖氧化酶催化氧化β-D-葡萄糖利用。因此通过调节过氧化氢酶和葡萄糖氧化酶的加入比例，控制二者的催化速率，使过氧化氢酶和葡萄糖氧化酶的作用形成了动态循环，以此达到除过氧化氢和控制溶解氧量的目的。
本发明与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：
本发明能高效专一的除去半导体废水中高浓度过氧化氢和半导体废水中的溶解氧，使溶解氧含量控制在合理的范围内，操作简单，对环境和半导体废水系统不造成任何污染，既高效又环保。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本发明实施例的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本发明实施例的限定。在附图中：
图1为本发明在不同处理时间下过氧化氢含量图；
图2为本发明在不同处理时间下废水中氧含量图；
图3为本发明在不同处理时间下废水中氧含量图；
图4为本发明在不同处理时间下废水中氧含量图；
图5为本发明在不同处理时间下废水中氧含量图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本发明作进一步的详细说明，本发明的示意性实施方式及其说明仅用于解释本发明，并不作为对本发明的限定。
实施例1
以1L废水计量，废水中过氧化氢含量为620ppm，废水中溶解氧量为10mg/L。先使用氢氧化钠溶液调节废水的pH值为6.5，控制反应温度为20℃。再向废水中加入4.0mL过氧化氢酶和202.5mgβ-D-葡萄糖。过氧化氢酶可催化过氧化氢分解为氧气和水，其催化效率是Fe3+的109万倍。反应5分钟后，过氧化氢含量小于2ppm，去除率达99.7％，如图1所示；反应15min后，半导体废水中含氧量为18mg/L，如图2所示。
反应15min后，向半导体废水中加入氢氧化钠溶液调节PH为6.5，反应温度为30℃；再加入0.52g的葡萄糖氧化酶，反应15min后半导体废水中溶解氧量为0.05mg/L，如图3所示。经处理后的废水进入厌氧池进行厌氧反应。
实施例2
以1L废水计量，废水中过氧化氢含量为620ppm，废水中溶解氧量为10mg/L。向半导体废水中加入氢氧化钠溶液调节pH为7.0，反应温度为40℃；然后，先向废水中加入过氧化氢酶和β-D-葡萄糖处理5min后；向半导体废水中加入氢氧化钠溶液调节pH为7.0，再加入葡萄糖氧化酶处理15min。其投加比例为，过氧化氢酶：葡萄糖氧化酶：溶解氧量＝4.0mL：0.52g：10mg，β-D-葡萄糖为202.5mg。反应20min后，半导体废水中溶解氧量为：0.08mg/L，如图4所示。经处理后的废水进入厌氧池进行厌氧反应。
实施例3
在实施例2的基础上，经厌氧池处理后与经好氧池硝化吸磷后回流的废水混合后共同流入缺氧池中，以1L废水计量，废水中过氧化氢含量为0ppm，废水中溶解氧量为2.5mg/L。在不改变厌氧池其他参数(厌氧池参数表面负荷：1.5～2.0m3/m2·h，pH为6.5～7.0，温度为30～35℃，回流比150～200％)，仅调节pH值至6.8，反应温度为30℃。向废水中同时加入过氧化氢酶、葡萄糖氧化酶和β-D-葡萄糖，其中，过氧化氢酶：葡萄糖氧化酶：溶解氧量＝1.0mL：0.13g：2.5mg，β-D-葡萄糖为28.5g处理12min后溶解氧浓度为0.23mg/L，如图5所示。
以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种半导体废水的酶联合除氧方法，其特征在于，包括以下步骤：
A、在含高浓度过氧化氢的半导体废水中加入过氧化氢酶和β-D-葡萄糖；
B、向经A步骤处理的废水中加入葡萄糖氧化酶进行处理；
C、经B步骤处理后的废水进入厌氧池进行厌氧反应；
D、经步骤C处理后的废水与好氧池中经过硝化作用后的回流污水混合液混合后进入缺氧池中进行反硝化脱氮反应；
E、向缺氧池中同时加入过氧化氢酶、葡萄糖氧化酶和β-D-葡萄糖进行处理；
F、经E步骤处理后的废水进入好氧池进行反应。
2.根据权利要求1所述的一种半导体废水的酶联合除氧方法，其特征在于，所述过氧化氢酶的比活力为50000U/mL，葡萄糖氧化酶的比活力为10000U/g。
3.根据权利要求1所述的一种半导体废水的酶联合除氧方法，其特征在于，所述A步骤中加入过氧化氢酶：葡萄糖氧化酶：废水中溶解氧量＝0.400mL：0.052g：1.000mg。
4.根据权利要求1所述的一种半导体废水的酶联合除氧方法，其特征在于，所述A步骤中，先用氢氧化钠溶液调节废水pH值为6.5～7.0，反应温度为20～40℃，再加入过氧化氢酶处理3～15min；然后，再通过氢氧化钠溶液调节废水pH值为6.5～7.0，最后加入葡萄糖氧化酶处理10～20min。
5.根据权利要求1所述的一种半导体废水的酶联合除氧方法，其特征在于，所述E步骤中，加入过氧化氢酶：葡萄糖氧化酶：溶解氧量＝0.400mL：0.052g：1.000mg。
6.根据权利要求1所述的一种半导体废水的酶联合除氧方法，其特征在于，所述E步骤中，先加入氢氧化钠溶液调节pH为6.5～7.0，反应温度为20～40℃，再同时加入过氧化氢酶和葡萄糖氧化酶进行处理的反应时间为8～16min。
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