论文部分内容阅读
我国制浆造纸废水排放量大，污染大，近年来对造纸废水的治理要求越来越严格，木素等物质是制浆造纸废水中污染物、毒性和色度的主要来源。白腐菌是目前全球发现的唯一的能完全将木素降解成水和二氧化碳的生物。白腐菌与木素的作用时间长，主要靠其分泌的三种酶来降解木素，漆酶以外的其它酶与木素反应时需要大量过氧化氢的参与，所以漆酶显示出独特的优越性。游离漆酶无法回收重复使用，国内外学者对漆酶的固定化研究较多，对漆酶反应器的研究很少。本课题研究的目的是开发漆酶反应器，用于处理造纸废水，降低废水的色度和污染物含量。搅拌罐式酶反应器和喷射式酶反应器等剪切力太大，容易造成固定化漆酶的破碎和泄漏。流化床酶反应器传质传热效果好，混合均匀；固定床酶反应器填充的固定化酶密度大，反应效率高，反应器对固定化酶的剪切力小，实验对流化床漆酶反应器和固定床漆酶反应器进行了研究。海藻酸钠包埋法固定漆酶方法简单，原料来源广泛。对其影响因素做了正交实验和单因素实验，得出固定化最佳条件为：CaCl2浓度为4%、海藻酸钠浓度为4.5%、漆酶溶液浓度为45U、固定化时间为120min。该条件下，固定化漆酶酶活最大，为1.8U/mg。漆酶固定化后，耐热性和使用稳定性均得到了提高。实验设计制作了流化床漆酶反应器，外形尺寸为260mm×Φ130mm，有效容积为1.5L，用海藻酸钠包埋法固定漆酶。反应器底部和出水口设有纱网阻止固定化漆酶流失。该反应器处理造纸废水的正交实验和单因素实验表明，影响因素的重要性顺序从大到小分别为：反应时间、给酶量、投加HOBT介体量、pH值。循环处理2L造纸废水时最优方案为：反应时间为50min、给酶量为30g/L、投加HOBT介体量8mg/L，pH值为5。该条件下，处理COD为250mg/L，色度为55倍的造纸废水，废水COD去除率为50%，色度去除率为65%。反应器可做的改进包括：增加高径比；在反应器内设置固液分离器；在反应器外壁设置保温装置。实验设计制作了柱状结构的固定床漆酶反应器，外形尺寸为250mm×Φ80mm，有效容积为1.2L，用海藻酸钠包埋法固定漆酶。反应器中间装有分隔托板，整个反应器呈密封状。用该反应器循环处理2L造纸废水，正交实验结果表明最优方案为：给酶量为30g/L，pH值为5，投加HOBT介体量为8mg/L，反应时间为60min；此时处理COD为250mg/L、色度为55倍的造纸废水，废水COD去除率为53%，色度去除率为69%。反应器可做的改进包括：在底部设置布水装置；多设置分隔托板；反应器外部安装保温层。流化床漆酶反应器的操作简单；固定床漆酶反应器的环境亲和力好，处理废水效果好，能耗低；综合分析认为，固定床漆酶反应器优于流化床漆酶反应器，应用前景广阔，需要改进的是其操作性。