一种有机废水处理的生物质载体持久产酶方法及其装置.pdf

本发明公开了一种有机废水处理的生物质载体持久产酶方法及其装置，其方法是以废弃甘蔗渣作为白腐真菌产酶的生物质载体和产酶主要基质，将有机废水进入产酶罐后再进入废水处理罐，通过对产酶罐进行温度及限氮培养基的调控，实现产酶和废水处理的耦合：其装置包括温控室、加热装置、产酶罐及有机废水处理罐，温控室为密闭空间，加热装置、产酶罐及有机废水处理罐设于其内，产酶罐及有机废水处理罐为顶部敞开的罐体，产酶罐与有机废水处理罐通过管道连通。本发明产酶和废水处理同步，使产酶和废水处理费用显著降低。

1、  一种有机废水处理的生物质载体持久产酶方法，其特征在于该方法以废弃甘蔗渣作为白腐真菌产酶的生物质载体和产酶主要基质，将有机废水进入产酶罐后再进入废水处理罐，通过对产酶罐进行温度和溶解氧及限氮培养基的调控，实现产酶和废水处理的耦合，具体包括以下步骤：
(1)、甘蔗渣和产酶装置罐的前处理：对甘蔗渣进行48小时晾晒，并通过粉碎机进行粉碎后在121℃，101.3kpa下灭菌20分钟，投加至已消毒的产酶罐中，产酶罐消毒方法为“新洁尔灭”浸泡24小时；
(2)、产酶参数的控制：温度30℃、溶解氧含量为5.0mg/L、15～30天补充0.5～1升的限氮培养基；
(3)、产酶和废水处理的耦合：有机废水进入产酶罐后与产酶罐中的活性新鲜酶液一并自流进入废水处理罐中，酶蛋白自固定于废水处理罐中的弹性填料表面，保证足够的酶量和高的酶活性，降解废水中的污染物。

2、  根据权利要求1所述的方法，其特征在于所述限氮培养基成分为(L^-1)：葡萄糖10g，酒石酸铵0.2g，苯甲醇0.54g，KH₂PO₄ 2.56g，MgSO₄·7H₂O 0.71g，维生素B₁ 0.001g，微量元素液70mL，10mmol/L醋酸缓冲液调节pH至4.5；其中微量元素液的成分为(L^-1)：氨基乙酸0.6g，MnSO₄·H₂O 0.5g，NaCl 1g，FeSO₄·7H₂O 0.1g，CoCl₂·H₂O 0.19g，CaCl₂·2H₂O 1.56g，ZnSO₄·7H₂O 0.1g，CuSO₄·5H₂O 0.1g，KAl(SO₄)₂·12H₂O 0.01g，HBO₃ 0.01g，Na₂MoO₄·2H₂O 0.01g。

3、  一种实施权利要求1所述方法的装置，其特征在于它包括温控室(1)、加热装置(2)、产酶罐(3)及有机废水处理罐(4)，温控室(1)为密闭空间，加热装置(2)、产酶罐(3)及有机废水处理罐(4)设于其内，产酶罐(3)及有机废水处理罐(4)为顶部敞开的罐体，产酶罐(3)与有机废水处理罐(4)通过管道连通。

4、  根据权利要求3所述的装置，其特征在于所述产酶罐(3)罐体底部设有有机废水入口(6)及限氮培养基入口(7)，罐体内底部设有曝气(8)，罐体内设有甘蔗渣(10)，甘蔗渣(10)上部设有钢丝网(11)，钢丝网(11)上部罐体上设有出水口。

5、  根据权利要求3所述的装置，其特征在于所述有机废水处理罐(4)罐体内底部设有曝气(13)，罐体内设有弹性填料(9)，罐体上部设有出水口(12)。

一种有机废水处理的生物质载体持久产酶方法及其装置
技术领域
本发明属于环境生物技术领域，具体地说是一种用于难降解有机废水处理的生物质载体持久产酶方法及其装置，该方法实现了利用废弃生物质材料持久产酶的目标，可应用在难降解有机废水处理工程的技术革新和系统升级改造当中。
背景技术
包括染料化工废水在内的难降解有机工业废水具有色度高、盐度高、毒性强、污染物含量高且成分复杂、难以降解等特点，是工业废水污染治理的重点和难点，而传统物化及常规生物的废水处理技术因物耗、能耗高及效率低等问题难以在工程中持续应用。
白腐真菌在木质素降解酶催化作用下通过自由基链式反应对染料废水中各种有机污染物等具有广谱、高效的降解功能。白腐真菌分泌的木质素降解酶主要有木质素过氧化物酶(LiP)、锰过氧化物酶(MnP)和漆酶(Lac)，它们是难降解有机工业废水快速、高效处理的功能核心。目前，产酶效率低、持续时间短、费用高以及酶液容易失活等是该行业领域研究及生产应用中的瓶颈问题。如何利用废弃的生物质材料达到白腐真菌木质素降解酶的高效持久产出，并实现新鲜酶液的高效应用，是白腐真菌生物技术在难降解有机工业废水处理的工程化应用中亟待解决的问题，对工业废水处理的节能、减排具有十分重要的意义。
发明内容
本发明的目的是提供一种有机废水处理的生物质载体持久产酶方法及其装置，该方法在高效处理难降解有机废水的同时显著降低废水处理运行费用。
本发明的目的是这样实现的：
一种有机废水处理的生物质载体持久产酶方法，该方法以废弃甘蔗渣作为白腐真菌产酶的生物质载体和产酶主要基质，将有机废水进入产酶罐后再进入废水处理罐，通过对产酶罐进行温度和溶解氧及限氮培养基的调控，实现产酶和废水处理的耦合，具体包括以下步骤：
(1)、甘蔗渣和产酶罐的前处理：对甘蔗渣进行48小时晾晒，并通过粉碎机进行粉碎后在121℃，101.3kpa下灭菌20分钟，投加至已消毒的产酶罐中，产酶罐消毒方法为“新洁尔灭”浸泡24小时；
(2)、产酶参数的控制：温度30℃、溶解氧含量为5mg/L、15～30天补充0.5～1升的限氮培养基；
(3)、产酶和废水处理的耦合：有机废水进入产酶罐后与产酶罐中的活性新鲜酶液一并自流进入废水处理罐中，酶蛋白自固定于废水处理罐中的弹性填料表面，保证足够的酶量和很高的酶活性，降解废水中的污染物。
所述限氮培养基成分为(L^-1)：葡萄糖10g，酒石酸铵0.2g，苯甲醇0.54g，KH₂PO₄ 2.56g，MgSO₄·7H₂O 0.71g，维生素B₁ 0.001g，微量元素液70mL，10mmol/L醋酸缓冲液调节pH至4.5；其中微量元素液的成分为(L^-1)：氨基乙酸0.6g，MnSO₄·H₂O 0.5g，NaCl 1g，FeSO₄·7H₂O 0.1g，CoCl₂·H₂O 0.19g，CaCl₂·2H₂O 1.56g，ZnSO₄·7H₂O 0.1g，CuSO₄·5H₂O 0.1g，KAl(SO₄)₂·12H₂O0.01g，HBO₃ 0.01g，Na₂MoO₄·2H₂O 0.01g。
实施上述方法的装置包括温控室、加热装置、产酶罐及有机废水处理罐，温控室为密闭空间，加热装置、产酶罐及有机废水处理罐设于其内，产酶罐及有机废水处理罐为顶部敞开的罐体，产酶罐与有机废水处理罐通过管道连通。
所述产酶罐罐体底部设有有机废水入口及限氮培养基入口，罐体内底部设有曝气，罐体内设有甘蔗渣，甘蔗渣上部设有钢丝网，钢丝网上部罐体上设有出水口。
所述有机废水处理罐罐体内底部设有曝气，罐体内设有弹性填料，罐体上部设有出水口。
本发明的有益效果为：(1)木质素过氧化物酶和锰过氧化物酶的持久产出；(2)产酶罐的快速启动和稳定运行；(3)高活性的木质素过氧化物酶和锰过氧化物酶对难降解有机废水的高效处理；(4)产酶和废水处理同步；(5)产酶和废水处理费用显著降低。
附图说明
图1为本发明装置结构示意图
具体实施方式
下面结合附图对本发明进行详细描述：
本发明装置包括温控室1、加热装置2、产酶罐3及有机废水处理罐4，温控室1为密闭空间、加热装置2、产酶罐3及有机废水处理罐4设于其内，产酶罐3及有机废水处理罐4为顶部敞开的罐体，产酶罐3与有机废水处理罐4通过管道连通；产酶罐3罐体底部设有有机废水入口6及限氮培养基入口7，罐体内底部设有曝气8，罐体内设有甘蔗渣10，甘蔗渣10上部设有钢丝网11，钢丝网11上部罐体上设有出水口；有机废水处理罐4罐体内底部设有曝气13，罐体内设有弹性填料9，罐体上部设有出水口12；加热装置2包括继电器14，温度传感器15，加热器16，温控仪5，加热装置2对通过温控仪5设定温度，通过温度传感器15进行自动调节温度，并通过继电器2调节加热器16，使产酶罐3及废水处理罐4在恒定温度环境中。
本发明的方法是这样实施的：对甘蔗渣进行48小时晾晒，并通过粉碎机进行粉碎后在121℃，101.3kpa下灭菌20分钟，投加至已消毒的产酶罐3中，产酶罐3采用“新洁尔灭”浸泡24小时消毒，并添加5.5L已灭菌的限氮培养基。温控室1内，通过温控仪5设定温度，并由温度传感器15进行自动调节温度，再通过继电器14调节加热器16，使产酶罐3及废水处理罐4温度保持在30℃；难降解有机工业废水从入口6进入产酶罐3内，废弃甘蔗渣10做为产酶的生物质载体和营养基质，再通过不锈钢丝网11从出水口进入有机废水处理罐4含有弹性填料9的生化反应池中，实现新鲜的高活性生物酶固定化，从而达到对难降解有机工业废水的快速、高效处理。根据白腐真菌生长及产酶的特殊要求，对产酶罐3进行曝气8，并通过限氮培养基入口7每15天补充0.5升培养基，以便能持续高效产酶；有机废水处理罐4中利用弹性填料9进行挂膜，并适当曝气13(废水溶解氧含量控制在5mg/L)，利用高产、新鲜酶液处理难降解有机工业废水，达标水由出水口12排出。