固定化漆酶/SBR联用工艺处理染料废水的研究

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近年来,印染废水对环境造成了严重的危害,废水中的污染物能够破坏水体生态系统,进而威胁人类健康。作为一种高效生物催化剂,漆酶可作用的底物范围广泛,能降解多种染料,为处理染料废水提供了新的思路和途径。然而漆酶在溶液中的稳定性较差,易失去活性,不能与产物分离,实现重复利用,极大地限制了其大规模应用。且漆酶对染料的降解可能不完全,废水的可生化性虽有明显改善,但难以实现达标排放。因此,本研究以生物炭为吸附材料,海藻酸钠、聚乙烯醇为包埋材料,采用吸附与包埋相结合的方式制备固定化漆酶,以提高漆酶的稳定性和可重复利用性,并与SBR工艺联用,进一步处理染料降解的中间产物,以实现染料废水达标排放,研究结果表明:与蒽醌类染料活性艳蓝K-NR和噻嗪类染料亚甲基蓝相比,漆酶对偶氮类染料甲基橙的脱色效果最佳。甲基橙脱色反应动力学分析结果表明,酶浓度、染料浓度、pH、温度等均为影响反应速率的重要因素。当海藻酸钠、聚乙烯醇溶胶比例为4:1、生物炭用量为5 g/L、漆酶用量为25 g/L、固定化时间为4 h时,固定化漆酶的机械强度和酶活性最大(980 U/g)。与游离漆酶相比,固定化漆酶的稳定性增强,pH为48时,脱色率均能达到96%,并且具有较好的可重复利用性。动态模拟实验结果表明,当废水流速为0.25 mL/min,酶量为21.6 g/L,循环使用3次时,环境和经济效益最佳,甲基橙的脱色率仍可达62.8%,BOD5/COD可由0.1增加至0.4。产物分析结果表明染料并未完全矿化,有小分子中间产物生成。模拟实际废水制备的甲基橙废水先经固定化漆酶处理,后进入SBR反应段,在pH为7、DO为2 mg/L、污泥浓度为3024.6 mg/L、温度为25℃下反应4 h,COD和氨氮去除率分别为93.5%和90.2%,能够满足纺织染整工业水污染物排放标准(GB4287-2012)(COD排放限值80 mg/L,氨氮排放限值10 mg/L)。
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