CN110684750A - 污水处理用辅助酶制剂制备方法 - Google Patents

污水处理用辅助酶制剂制备方法 Download PDF

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Abstract

污水处理用辅助酶制剂制备方法，所述方法包括：对漆酶、辣根过氧化物酶、化学模拟酶单独进行配置，并分别检测出各个酶活力的实际值；判断所述漆酶、辣根过氧化物酶、化学模拟酶活力的实际值是否达到预设值；若否，则重新配置；若是，则进行以下操作，包括：计算所述各个酶活力的实际值的增长率；将计算的所述增长率较大的两个酶进行混合，形成预制剂；将所述增长率最小的酶与所述预制剂进行混合，得到辅助酶制剂。本发明采用漆酶、辣根过氧化物酶、化学模拟酶采用特殊的混合方式根据酶的活力先后进行混合，确保辅助酶制剂能保证最高的活力进行污水处理，处理污水的效率高，同时无任何化学污染产生；对环境的要求低，操作简单，适合大规模的污水处理。

Description

污水处理用辅助酶制剂制备方法
技术领域
本发明属于污水处理技术领域，特别涉及污水处理用辅助酶制剂制备方法。
背景技术
目前污水厂在运行过程中还存在很多问题，例如：出水水质不稳定，抗冲击能力差；出水还需经紫外线或液氯，亦或其他方式消毒，这使得水体因微生物的死亡而丧失自净能力；这些问题的根本原因在于污水厂内微生物的分解能力不足；为了提高分解能力，人们引用酶制剂；酶制剂是指酶经过提纯、加工后的具有催化功能的生物制品，主要用于催化生产过程中的各种化学反应，酶制剂用于污水处理后具有催化效率高、高度专一性、作用条件温和、降低能耗、减少化学污染等特点。
但是现有的酶制剂应用到污水处理的大部分还是单一的酶制剂，由于污水内的有机物多而且杂乱，单一的酶的催化效果有限，简单的多个酶混合进行污水处理时，由于酶的混合会降低酶的活力，因此简单的混合显然无法保证酶在最高活力时进行污水处理，因此效率较低。
发明内容
本发明针对现有技术存在的不足，提供了污水处理用辅助酶制剂制备方法，具体技术方案如下：
对漆酶、辣根过氧化物酶、化学模拟酶单独进行配置，并分别检测出各个酶活力的实际值；
判断所述漆酶、辣根过氧化物酶、化学模拟酶活力的实际值是否达到预设值；
若否，则重新配置；
若是，则进行以下操作，包括：
计算所述各个酶活力的实际值的增长率；
将计算的所述增长率较大的两个酶进行混合，形成预制剂；
将所述增长率最小的酶与所述预制剂进行混合，得到辅助酶制剂。
进一步地，所述将计算的所述增长率较大的两个酶进行混合包括：
在温度为25-35℃，pH＝3-5的真空罐中，匀速的添加所述增长率较大的两个酶，并在添加的同时以2.0～2.4r/min进行搅拌；
在所述增长率较大的两个酶添加完成后，停止搅拌，静止5-10min；
对所述真空罐内施加压力，以1.0～1.8r/min继续搅拌10-20min。
进一步地，所述将所述增长率最小的酶与所述预制剂进行混合包括：
在温度为25-35℃，pH＝3-5的真空罐中，匀速的添加所述增长率最小的酶，并在添加的同时以3.2～4.3r/min进行搅拌；
在所述增长率最小的酶添加完成后，停止搅拌，静止10-16min；
对所述真空罐内施加压力，以1.8～2.4r/min继续搅拌10-20min。
进一步地，所述化学模拟酶的配置方法包括：
将浓度为20mmol/L，pH＝5.5为醋酸-醋酸钠缓冲液和摩尔比为2:3的S-腺苷甲硫氨酸与氯化铜，室温搅拌充分反应；
而后将反应后的反应液在8000rpm中离心5min，取上清即可得到所述化学模拟酶。
进一步地，所述漆酶、辣根过氧化物酶、化学模拟酶活力的预设值分别为：2000u/ml、3000u/ml、500u/ml。
进一步地，计算所述各个酶活力的实际值的增长率计算公式包括：
Figure BDA0002226163580000021
式中An表示第n个酶的增长率，规定n＝1时为漆酶，n＝2时为辣根过氧化物酶，n＝3时为化学模拟酶活力，Xn实际为第n个酶的实际活力值，Xn预设为第n个酶预设的活力值。
进一步地，所述漆酶、辣根过氧化物酶、化学模拟酶的添加比例为2.2：1.8：1。
进一步地，所述辅助酶制剂中的漆酶活力大于等于500u/ml，辣根过氧化物酶的活力大于等于300u/ml，化学模拟酶的活力大于等于50u/ml。
进一步地，所述检测出各个酶活力的实际值包括采用紫外分光光度计检测酶活力的实际值。
本发明的有益效果是：本发明利用漆酶、辣根过氧化物酶、化学模拟酶采用特殊的混合方式根据酶活力的增长率先后进行混合，确保辅助酶制剂能保证最高的活力进行污水处理，处理污水的效率高，同时无任何化学污染产生；对环境的要求低，操作简单，适合大规模的污水处理。
附图说明
图1示出了本发明实施例的污水处理用辅助酶制剂制备方法流程示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
本发明提供一种污水处理用辅助酶制剂制备方法，示例性的，如图1所示，所述方法包括以下步骤：
步骤一：对漆酶、辣根过氧化物酶、化学模拟酶单独进行配置，并分别检测出各个酶活力的实际值；
具体的，所述漆酶的生产菌种采用米曲霉，所述辣根过氧化物酶的菌种采用辣根，所述化学模拟酶指的是1个酶活力单位(U)相当于在pH＝5.0温度为25℃条件下，每分钟转化1uM儿茶酚所需的酶量，本发明中的化学模拟酶的配置方法为将浓度为20mmol/L，pH＝5.5为醋酸-醋酸钠缓冲液和摩尔比为2:3的S-腺苷甲硫氨酸与氯化铜，室温搅拌充分反应；而后将反应后的反应液在8000rpm中离心5min，取上清即可得到所述化学模拟酶。
本发明中所述漆酶、辣根过氧化物酶、化学模拟酶的添加比例为2.2：1.8：1。本发明中所述检测出各个酶活力的实际值包括采用紫外分光光度计检测酶活力的实际值，但是不限于此。
步骤二：判断所述漆酶、辣根过氧化物酶、化学模拟酶活力的实际值是否达到预设值；
若否，则重新配置；
若是，则进行以下操作，包括：
计算所述各个酶活力的实际值的增长率；
将计算的所述增长率较大的两个酶进行混合，形成预制剂；
将所述增长率最小的酶与所述预制剂进行混合，得到辅助酶制剂。
具体的，本发明限定所述漆酶、辣根过氧化物酶、化学模拟酶活力的预设值分别为：2000u/ml、3000u/ml、500u/ml。将此预设值与步骤一中检测的实际值进行比较，判断实际值是否大于等于预设值，若否，需要重新配置相应的酶制剂；若是，则说明酶本身达到了相应的活力，则进行以下操作，包括：
2.1计算所述各个酶活力的实际值的增长率；
具体的，计算所述各个酶活力的实际值的增长率计算公式包括：
式中An表示第n个酶的增长率，规定n＝1时为漆酶，n＝2时为辣根过氧化物酶，n＝3时为化学模拟酶活力，Xn实际为第n个酶的实际活力值，Xn预设为第n个酶预设的活力值。
2.2将计算的所述增长率较大的两个酶进行混合，形成预制剂；
具体的，在上述增长率计算完成后，将三个酶的活力增长率的值进行比较，将两个增长率较大的酶首先进行预混合，而后将增长率最小的酶进行混合，由于酶的活力在后期的混合搅拌中会下降，因此将活力增长率较高的酶先混合，最后处理活力最小的酶，可有效的提高辅助酶制剂整体的活力。
具体的，所述将计算的所述增长率较大的两个酶进行混合包括：
在温度为25-35℃，pH＝3-5的真空罐中，匀速的添加所述增长率较大的两个酶，并在添加的同时以2.0～2.4r/min进行搅拌；
在所述增长率较大的两个酶添加完成后，停止搅拌，静止5-10min；
对所述真空罐内施加压力，以1.0～1.8r/min继续搅拌10-20min。通过先在较高的搅拌速率下进行搅拌，使二者快速混合，而后静置，使二者相融，最后再搅拌，确保混合的完全。
2.3将所述增长率最小的酶与所述预制剂进行混合，得到辅助酶制剂；
具体的，所述将所述增长率最小的酶与所述预制剂进行混合包括：
在温度为25-35℃，pH＝3-5的真空罐中，匀速的添加所述增长率最小的酶，并在添加的同时以3.2～4.3r/min进行搅拌；
在所述增长率最小的酶添加完成后，停止搅拌，静止10-16min；
对所述真空罐内施加压力，以1.8～2.4r/min继续搅拌10-20min。通过先在较高的搅拌速率下进行搅拌，使二者快速混合，而后静置，使二者相融，最后再搅拌，确保混合的完全。混合后的所述辅助酶制剂中的漆酶活力大于等于500u/ml，辣根过氧化物酶的活力大于等于300u/ml，化学模拟酶的活力大于等于50u/ml。
实施案例一：通过四组实验对本发明的效果进行验证。
1、配置漆酶、辣根过氧化物酶、化学模拟酶，而后利用紫外分光光度计对三个酶的活力进行检测，得到各个酶活力的实际值，其中X1实际＝2700，X2实际＝3300，X3实际＝580；
2、将预设值与实际值进行比较，由于2700〉2000，3300〉3000，580〉500，则说明三个酶的实际活力值达到预设值；
3、计算各个酶的活力增长率：
Figure BDA0002226163580000061
即
即A1＝35％：同理可得A2＝10％：A3＝16％；比较A1A2A3的值可以得到A1〉A3〉A2。
将上述的制备的酶等分为四组进行如下操作：
第一组：在温度为25-35℃，pH＝3-5的真空罐中，匀速的添加所述漆酶、辣根过氧化物酶，并在添加的同时以2.0～2.4r/min进行搅拌；
在漆酶、辣根过氧化物酶添加完成后，停止搅拌，静止5-10min；
对所述真空罐内施加压力，以1.0～1.8r/min继续搅拌10-20min；
而后在该环境下，匀速的添加化学模拟酶，并在添加的同时以3.2～4.3r/min进行搅拌；
在化学模拟酶添加完成后，停止搅拌，静止10-16min；
而后采用紫外分光光度计检测辅助酶制剂内的各个酶的活力。
第二组：在温度为25-35℃，pH＝3-5的真空罐中，匀速的添加所述漆酶、化学模拟酶，并在添加的同时以2.0～2.4r/min进行搅拌；
在漆酶、化学模拟酶添加完成后，停止搅拌，静止5-10min；
对所述真空罐内施加压力，以1.0～1.8r/min继续搅拌10-20min；
而后在该环境下，匀速的添加辣根过氧化物酶，并在添加的同时以3.2～4.3r/min进行搅拌；
在辣根过氧化物酶添加完成后，停止搅拌，静止10-16min；
而后采用紫外分光光度计检测辅助酶制剂内的各个酶的活力。
第三组：在温度为25-35℃，pH＝3-5的真空罐中，匀速的添加所述漆酶、化学模拟酶，进行搅拌；
而后在该环境下，匀速的添加辣根过氧化物酶，继续搅拌；
而后采用紫外分光光度计检测辅助酶制剂内的各个酶的活力。
第四组：在温度为25-35℃，pH＝3-5的真空罐中，匀速的添加所述辣根过氧化物酶、化学模拟酶，并在添加的同时以2.0～2.4r/min进行搅拌；
在辣根过氧化物酶、化学模拟酶添加完成后，停止搅拌，静止5-10min；
对所述真空罐内施加压力，以1.0～1.8r/min继续搅拌10-20min；
而后在该环境下，匀速的添加漆酶，并在添加的同时以3.2～4.3r/min进行搅拌；
在漆酶添加完成后，停止搅拌，静止10-16min；
而后采用紫外分光光度计检测辅助酶制剂内的各个酶的活力。
表1实验后检测的活力值
Figure BDA0002226163580000071
由上表1可以看出，第一组、第二组和第四组实验中，第二组的活力值要高于第一组和第四组，第一组的活力值高于第四组，由此说明先添加漆酶和化学模拟酶，再添加辣根过氧化物酶的组合最佳；先添加漆酶和辣根过氧化物酶，再添加化学模拟酶的组合次之；先添加辣根过氧化物酶和化学模拟酶，再添加漆酶的组合活力最低，结合实验检测的各个酶实际的活力值可以看出，先添加活力值较高的酶有利于制备混合酶制剂。
另外由第二组实验和第三组实验可以看出，采用本发明的方法进行混合，可再一定的程度上提高酶的活力。
实施案例二：在温度为25-35℃，pH＝3-5的真空罐中，匀速的添加所述漆酶、辣根过氧化物酶，并在添加的同时以2.0～2.4r/min进行搅拌；
在漆酶、辣根过氧化物酶添加完成后，停止搅拌，静止5-10min；
对所述真空罐内施加压力，以1.0～1.8r/min继续搅拌10-20min；
而后在该环境下，匀速的添加化学模拟酶，并在添加的同时以3.2～4.3r/min进行搅拌；
在化学模拟酶添加完成后，停止搅拌，静止10-16min；
而后采用紫外分光光度计检测辅助酶制剂内的各个酶的活力。
采用上述方法，调整三个酶之间的比例进行实验，实验是各个酶之间的用量和检测结果如下表所示：
表2实验后酶制剂的用量和检测的活力值
Figure BDA0002226163580000081
由上表2可以，看出随着漆酶的增加，漆酶的活力也在增加，再漆酶、辣根过氧化物酶与化学虚拟酶的比例为2.2：1.8：1时，各个酶的活力最佳。
本发明的辅助酶制剂用于污水处理，本发明通过曝气的方式向废水中充入上述的辅助酶制剂和双氧水，利用曝气的方式补充废水中的氧气，使补充的氧气与添加的双氧水、有机物反应，对有机物进行催化氧化处理，其氧化产物分散在水中；本发明酶制剂的催化原理为该酶制剂激发双氧水释放羟基自由基，提高羟基自由基浓度，且该酶制剂利用氧气和双氧水，对有机物进行催化氧化处理，加强氧化反应，有机物氧化产物分散在水中。本发明的酶制剂尤其对含苯环、酯类、酚类化合物及稠环芳烃等存在共轭效应的分子作用显著。式1示出了酶制剂与苯环、酚类化合物的反应机理，示例性的，如下式1所示。
Figure BDA0002226163580000091
式1酶制剂对苯/酚类化合物氧化分解机理
式2示出了酶制剂与多环芳烃的反应机理。示例性的，如下式2所示
Figure BDA0002226163580000101
式2酶制剂对多环芳烃氧化分解机理
一般含苯环、酯类、酚类化合物及稠环芳烃等这类物质一般难降解，是COD、色度的主要贡献者。由上式可以看出本发明的酶制剂可以通过提高稳态羟基自由基的浓度，催化酚类、稠环芳烃等难降解化合物聚合或裂解，加速此类COD贡献物沉淀、消除，提高污水处理的效率。
本发明的有益效果是，本发明采用漆酶、辣根过氧化物酶、化学模拟酶采用特殊的混合方式根据酶活力的增长率先后进行混合，确保辅助酶制剂能保证最高的活力进行污水处理，处理污水的效率高，同时无任何化学污染产生；对环境的要求低，操作简单，适合大规模的污水处理。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.污水处理用辅助酶制剂制备方法，其特征在于：所述方法包括：
对漆酶、辣根过氧化物酶、化学模拟酶单独进行配置，并分别检测出各个酶活力的实际值；
判断所述漆酶、辣根过氧化物酶、化学模拟酶活力的实际值是否达到预设值；
若否，则重新配置；
若是，则进行以下操作，包括：
计算所述各个酶活力的实际值的增长率；
将计算的所述增长率较大的两个酶进行混合，形成预制剂；
将所述增长率最小的酶与所述预制剂进行混合，得到辅助酶制剂。
2.根据权利要求1所述的污水处理用辅助酶制剂制备方法，其特征在于：所述将计算的所述增长率较大的两个酶进行混合包括：
在温度为25-35℃，pH＝3-5的真空罐中，匀速的添加所述增长率较大的两个酶，并在添加的同时以2.0～2.4r/min进行搅拌；
在所述增长率较大的两个酶添加完成后，停止搅拌，静止5-10min；
对所述真空罐内施加压力，以1.0～1.8r/min继续搅拌10-20min。
3.根据权利要求1所述的污水处理用辅助酶制剂制备方法，其特征在于：所述将所述增长率最小的酶与所述预制剂进行混合包括：
在温度为25-35℃，pH＝3-5的真空罐中，匀速的添加所述增长率最小的酶，并在添加的同时以3.2～4.3r/min进行搅拌；
在所述增长率最小的酶添加完成后，停止搅拌，静止10-16min；
对所述真空罐内施加压力，以1.8～2.4r/min继续搅拌10-20min。
4.根据权利要求1-3任意一项所述的污水处理用辅助酶制剂制备方法，其特征在于：所述化学模拟酶的配置方法包括：
将浓度为20mmol/L，pH＝5.5为醋酸-醋酸钠缓冲液和摩尔比为2:3的S-腺苷甲硫氨酸与氯化铜，室温搅拌充分反应；
而后将反应后的反应液在8000rpm中离心5min，取上清即可得到所述化学模拟酶。
5.根据权利要求1-3任意一项所述的污水处理用辅助酶制剂制备方法，其特征在于：所述漆酶、辣根过氧化物酶、化学模拟酶活力的预设值分别为：2000u/ml、3000u/ml、500u/ml。
6.根据权利要求1-3任意一项所述的污水处理用辅助酶制剂制备方法，其特征在于：计算所述各个酶活力的实际值的增长率计算公式包括：
式中An表示第n个酶的增长率，规定n＝1时为漆酶，n＝2时为辣根过氧化物酶，n＝3时为化学模拟酶活力，Xn实际为第n个酶的实际活力值，Xn预设为第n个酶预设的活力值。
7.根据权利要求1-3任意一项所述的污水处理用辅助酶制剂制备方法，其特征在于：所述漆酶、辣根过氧化物酶、化学模拟酶的添加比例为2.2：1.8：1。
8.根据权利要求1-3任意一项所述的污水处理用辅助酶制剂制备方法，其特征在于：所述辅助酶制剂中的漆酶活力大于等于500u/ml，辣根过氧化物酶的活力大于等于300u/ml，化学模拟酶的活力大于等于50u/ml。
9.根据权利要求1-3任意一项所述的污水处理用辅助酶制剂制备方法，其特征在于：所述检测出各个酶活力的实际值包括采用紫外分光光度计检测酶活力的实际值。
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Title
庄华炜: "氧化还原酶在印染废水处理中的应用", 《印染》 *

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