维普资讯 http://www.cqvip.com 技【术【广ｉ场 科 —技信息 —黑龙江—— 酶催化技术在印染废水处理中的应用 孙祥章齐爱玖宋守清 （福州晨翔环保工程有限公司，福建福州３５０００２） 摘要：针对目前印染废水处理工艺的问题，提出应用生物酶催化技术处理印染废水的工艺，可以高效迅速降解污染物浓度，提高废水的可生 化性，减少处理投资及费用，改善环境污染状况。 ’ 关键词：印染废水；生物酶催化；效益 Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅ ｔｅｘｔ ｖｉｅｗ ｏｆ ｔｈｅ ｃｕｒｒｅｎｔ ｗａｓｔｅｗａｔｅｒ ｔｒｅａｔｍｅｎｔ ｐｒｏｃｅｓｓ ｏｆ ｐｆｉｎｔｉｎｇ ａｎｄ ｄｙｅｉｎｇ ｐｒｏｂｌｅｍ，ｔｈｅ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｏｆ ｅｎｚｙｍｅ—ｃａｔａｌｙｚｅｄ ｄｙｅ— ｉｎｇ ｗａｓｔｅｗａｔｅｒ ｔｒｅａｔｍｅｎｔ ｐｒｏｃｅｓｓ ｃａｎ ｂｅ ｈｉｇｈｌｙ ｅｆｆｉｃｉｅｎｔ ｒａｐｉｄ ｄｅｇｒａｄａｔｉｏｎ ｐｏｌｌｕｔａｎｔ ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎｓ ａｎｄ ｉｍｐｒｏｖｅ ｂｉｏｄｅｇｒａｄａｂｉｌｉｔｙ ｏｆ ｔｈｅ ｗａｓｔｅｗａｔｅｒ ｎａｄ ｒｅｄｕｃｅ ｔｈｅ ｃｏｓｔ ｏｆ ｉｎｖｅｓｔｍｅｎｔ ａｎｄ ｉｍｐｒｏｖｅ ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌ ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：Ｄｙｅｉｎｇ ｗａｓｔｅｗａｔｅｒ；Ｂｉｏ—ｃａｔｌａｙｚｅｄ；Ｅｆｉｅｃｔｉｖｅｎｅｓｓ 印染行业是工业废水排放大户。据资料不 的新兴产业之一，即 完全统计，全国印染废水每天排放量为３ｘ１０６～ 利用酶的催化特性 表１设计进水水质数据 ４ｘｌＯ６ｍ 。且具有水量大、有机污染物含量高、色 对对象进行有用物 度深、碱性大、水质变化大等特点，属难处理的 质的生产或有害废 工业废水。近年来由于ＦＶＡ浆料、人造丝碱解 物的分解。几年来， 物、新型助剂等难生化降解有机物大量进入印 环保用酶制剂与酶 染废水，使得生产过程中排放的废水中污染物 技术已经开始引起 变得越来越复杂，处理的难度也在不断增大。 学术界的关注。我国 印染废水在处理工艺技术上难点主要是 从２Ｏ世纪６０年代 两个方面：一是ＣＯＤ浓度难以降解，二是高色 开始注意酶工程研 度废水难以脱色。目前国内比较常用的印染废 究和酶制剂的开发， 水处理工艺，主要分为两大类：物化法：加入絮 与国外在这方面的研究相比，国内环保用酶的 结合技术，通过酶打开污染物质中更复杂的化 凝剂进行沉淀或气浮，去除废水中的污染物。由 研究工作剐刚起步，在实现工业化、商品化应用 学链，将其迅速降解为小分子，从高分子有机物 于加药费用高、去除污染物不彻底、污泥量大并 方面基本处于空白。国内酶制剂工业的现状是 降解为低分子有机物或ＣＯ 、Ｈ２０等无机物，降 难以进一步处理，会产生一定的二次污染，一般 投入少、缺乏核心技术、产品结构不合理、品种 低ＣＯＤ值，从而达到去除污染物的目的，大大 不单独使用；生化法：利用微生物的作用，使污 单一，重复建设现象严重，酶制剂应用领域仅局 降低污水处理费用。 水中有机物降解、吸附而去除。由于近年来，大 限于淀粉加工、洗涤剂工业等，影响了酶制剂行 生物酶处理有机物的机理是先通过酶反 量难生化降解有机物进入印染废水，传统的生 业的发展及应用领域的开拓。环保用酶受此影 应形成游离基，然后游离基发生化学聚合反应 物处理工艺已受到严重挑战。根据《纺织染整工 响，处理成本高，使用推广慢。 生成高分子化合物沉淀。与其他微生物处理相 业水污染物排放标准》（ＧＢ４２８７—１９９２），除Ⅲ类 １．２环保用酶催化技术应用历史 比，酶处理法具有催化效能高、反应条件温和、 废水排放指标变化不大外，国家增加了Ｉ类和 采用酶制剂进行废水处理已经有相当长 对废水质量及设备情况要求较低，反应速度快， Ⅱ类印染废水ＢＯＤ、ＣＯＤ、色度、悬浮物、氨氮、 的研究历史，近几年得到较快的应用。酶与酶技 对温度、浓度和有毒物质适应范围广，可以重复 苯胺类、二氧化氯等指标的排放限定。印染废水 术的应用对解决生活污水、工业废水、垃圾渗滤 使用等优点。 达标排放是印染行业急需解决的问题。因此开 液的无害化处理带来崭新的突破，对环保领域 ２酶催化技术在印染废水处理中的应用 发经济有效的印染废水处理技术成为当今环保 带来新的技术具有积极的意义。第一，在产 针对目前印染废水的处理现状，福州晨翔 行业关注的课题。 品加工过程中用酶来替代化学品（生物过程代 环保工程有限公司应用生化工程技术与环境科 １酶催化技术 替化学过程反应温和）可以降低生产活动中的 学技术相结合，通过应用系统方法，对高效酶类 由于传统的生物方法对印染废水中污染 污染水平，有利于实现工艺过程生态化或无废 的选用与开发、酶固定化载体的选择、酶生物反 物的去除往往不够理想，面对日益严峻的全球 生产，真正实现清洁生产；第二，酶作为生物催 应器的研究与制造，以成本低、速度快、效率高、 化环境污染问题，探求高效、低耗、投资省的印 化剂，只对产品内容起作用，使产品在过程中产 安全简便的操作解决环境污染中的废水处理问 染废水处理新技术已日显重要。国内外许多学 生的污染大大减少，利于环境保护；第三，酶的 题。开发出新一代的环保用酶制剂和酶生物反 者致力于将环境工程技术与生物技术结合发 反应条件温和，专一性强，催化效率高等自身的 应器系列产品，并且使该技术得到应用。即应用 展，产生了生物强化技术，所以以环境生物技术 特点，决定了对污染物处理和环境监测具有高 生物酶催化技术处理高难度印染废水，取得了 为新技术体系解决环境污染成为当今乃至未来 效、快速、可靠的优点。因此，酶工程技术在环境 一定的效果。印染废水中主要难降解物质是表 发展的方向。酶与酶技术的开发与应用是环境 治理领域具有广阔的前景。随着高效酶制剂的 面活性剂以及活性染料、阳离子染料等，采用针 生物技术中重要的部分，为环境污染治理提供 大量生产、酶固定化技术、酶反应器等技术研究 对性生物酶和微生物可直接分解上述污染物。 了新的技术手段。 的不断成熟，环保用酶与酶技术在废水处理工 在印染废水处理工艺中，投加专性生物酶，通过 １．１酶催化技术的研究与发展现状 程实践方面得到了长足的发展。早在２Ｏ世纪 特殊生物酶的催化作用，增加废水的可生化性， 生物酶是一种对环境友好的生物催化剂， ８Ｏ年代，固定化酶已被用于水和空气的净化。 出水可达到相应标准，并且在运行过程中，降低 具有较大优越性。如反应速度快、处理条件（如 国外利用固定化酶处理工业废水的研究与应用 运行成本和工作强度，减少对环境的污染。 温度、ｐＨ值等）较温和、操作安全易控制和可取 已经相当成熟，将能处理废水的酶制成固定化 ２．１酶催化技术应用实例 代强碱等化学品。生物酶仅对特定的底物起作 酶，根据所处理物质的不同，选用不同的固定化 福建长乐华生织染有限公司目前主要从 用，对基质损伤小，处理产生的废水可生物降 酶。也可以装成多酶酶柱，以弥补单一酶的局限 事化纤染织生产，随着生产的发展、规模的扩 解，降低水及能源的消耗。 性。如果某些酶不能并存，就各自单独装柱。 大，日排放印染废水２０００￣，为了保护环境，长 酶作为生物催化剂是生物技术产业化的 １．３生物酶催化技术去除污染物的机理 乐市环保部门加大力度督促现有印染厂的污染 重要一环，它广泛应用于轻工、化工、医药卫生、 将生物酶催化技术应用于污染物的去除， 治理。同时随着环保意识的提高，生产企业决定 食品、环保等行业，酶制剂生产已成为２１世纪 是采用不同于普通微生物菌的系列生物酶、菌 在厂内建设废水处理设施，处理能力为 一３一 维普资讯 http://www.cqvip.com 科 技 术 广ｆ场 ２０００ｍ￣ 其反应过程可以严格控制，可实现连续化、自动 严，对于高、中难度处理的印染废水，现有的生 废水的主要污染成分为：活性染料、分散 化的废水处理，提高了酶的利用效率，降低处理 化或物化处理都难以达到排放要求，尤其对于 性染料、酸性染料、浆料、助剂等。因此确定设计 成本，大大提高处理效果；应用酶法处理废水， 染料中的苯系、萘系、蒽醌系以及苯胺、硝基苯、 进水水质（见表１）。 较之细菌法处理，生物催化直接，不产生因菌团 酚类污染物，现有处理方法无法去除。我公司结 参照《污水综合排放标准））ＧＢ８９７８—１９９６ 生化过程产生的臭味和生物渣体，与目前的印 合多年治理印染废水的工程经验，提出并总结 及《纺织染整工业水污染物排放标准）ＧＢ４２８７— 染废水处理工艺相比，本工艺反应速度快、高 了应用生物酶催化技术处理印染废水的工艺。 １９９２中的一级排放标准，确定处理后的水质目 效、直接。 此工艺可以高效迅速的去除印染废水中高浓度 标如下（见表２）。 ２．２．４生物酶反应器需氧量小，不需要搅 的ＣＯＤ和ＢＯＤ，大大提高废水的可生化性，同 由于印染废水中ＣＯＤ浓度高，ＢＯＤ／ＣＯＤ＝ 拌，可在常温下进行，在创造高效的同时实现了 时对于染料中的苯系、萘系、蒽醌系以及苯胺、 ０．２左右，可生化性差，同时废水中含有苯系、萘 低能耗，是一种节能型的废水处理设备；其副产 硝基苯、酚类污染物，有一定的降解作用，使之 系、蒽醌系以及苯胺、硝基苯、酚类污染物以及 物少，载体只要简单的正压与负压反冲洗即可 从复杂的大分子有机物状态降解为小分子有机 各种助剂污染物，增加了废水的处理难度，采用 清除附着物；反应器的容积负荷可以根据进水 物，为后续处理创造有利条件，并缩短了处理时 传统处理工艺不仅处理流程复杂，处理时间长， 水量与水质进行任意调节和控制，大大提高效 间，减少了建设投资及处理费用，具有广阔的市 投资及运行费用增加，而且难以去除污染物。针 率，降低工程投资成本；多级生物酶反应器可根 场前景，必将产生具大的经济效益和社会效 对以上问题，本公司决定采用生物酶催化技术 据废水处理量，设并联或者串联，连接用管阀自 益。 处理印染废水，特定的生物酶可以高效迅速降 动开启或闭合。 参考文献 解ＣＯＤ，提高废水的可生化性，同时可大大降 ２．２．５酶生物反应器较之传统的生物滤池 ［１］沈东升、我国印染废水处理技术的现状和发 解染料中的苯系、萘系、蒽醌系以及苯胺、硝基 等菌群处理方法，基本无污泥产生，运行方便， 展趋势『Ｊ］．环境污染与防治，１９９６． 苯、酚类污染物及废水中的各种助剂污染物，将 操作简单，大大降低运行成本。在酶的参与下， ［２］戴日成，张统，郭茜等．印染废水水质特征及 其转化为小分子易生物降解的污染物。为后续 提供同化作用和异化作用，得到最终的产物 处理技术综述『Ｊ１１给水排水，２０ｏｏ． 生化处理创造有利条件，不仅工艺流程简捷、工 ＣＯ 和Ｈ２０，较之固定化细胞作用更直接，减少 ［３］汪凯民．印染废水处理技术进展【Ｊ］．环境科学， 程造价低、运行经济、便于管理，而且可以达标 菌群处理过程需要碳源与营养才能进行转化的 ｌ９９４． 排放。即采用物化法＋酶催化＋厌氧＋好氧的处 过程，可在２０＂１２～５０％条件下运行。载体结构设 ［４１闵一钰．环境污染与防治『Ｊ］．１９９２． 理系统，废水处理效果好。 计科学，使得好氧、兼氧、厌氧菌种能共存于一 ［５】朱虹，孙杰，李剑超等，印染废水处理技术［Ｍ１． 生物酶催化处理设施经过半个月的运行， 体，许多难以用好氧微生物直接处理的难降解 北京：中国纺织出版社．２００４、 可以看出，生物酶催化技术应用于难降解印染 有机物可先经厌氧水解成小分子化合物，再经 ［６］冯裕华，付仲逑，环境污染控制［Ｍ］．北京：中国 废水处理中，可以迅速高效去除污染物，酶催化 好氧代谢成无机物。 环境科学出版社，２００４、 进水中ＣＯＤ＝１２００￣１２５０ｍｇ／Ｌ、ＢＯＤ＝４００ｍｇ／Ｌ、 ２．２、６运行中无不良气味，不产生池蝇。 ｆ７１冯玉杰．现代生物技术在环境工程中的应用 ＳＳ＝１５０—１７０ｍｇ／Ｌ，运行稳定后酶催化出水中 ２．２、７建设投资和运营成本显著下降。项 ［Ｍ］、北京：４Ｅ学工业出版社，２００４． ＣＯＤ＝３４０ｍｇ／Ｌ、ＳＳ＝６６ｍｇ／Ｌ，其中ＢＯＤ／ＣＯＤ＝ 目建设投资少，运行成本低。占地面积仅为传统 ［８］沈耀良．固定化微生物污水处理技术『Ｍ１．北 ０．５８，ＣＯＤ去除率可以达到７２％以上，大大提高 方法的２／５—２／１０，池容量仅为普通曝气池２０％ 京：化学工业出版社，２００２． 废水的可生化性，整个处理系统最终出水中 左右。项目建设投资为传统方法的６５％左右， ［９１国家环保局编．水和污水监测分析『Ｍ１．北京． ＣＯＤ＝６８ｍｇ／Ｌ，大大优于排放标准，同时特定的 运行成本为传统方法的５０％。 中国环境科学出版社，１９８９． 生物酶可将印染废水中苯系、萘系、蒽醌系以及 结语 注：系福建省科技厅社会发展处立项并资 苯胺、硝基苯、’酚类污染物及废水中的各种助剂 印染废水是一种水量大、色度高、组份复 助的２００７年科技重点项目（２Ｏｏ７Ｙｏｏ３６）《印染 污染物，降解为小分子的有机物，很好的解决了 杂的废水，水质变动范围大。随着人们对环境质 废水处理及回用新技术研究》成果。 印染废水中难降解有机物的降解问题，为后续 量要求越来越高，印染废水排放标准也越来越 生化处理创造有利条件，不仅可以减小构 筑物的结构，同时可降低投资和运行成本。 ２Ｉ２酶催化技术优点 应用酶催化技术处理印染废水，可以 高效迅速的降解废水中的污染物浓度，包 括ＣＯＤ、ＢＯＤ、染料中的苯系、萘系、蒽醌 系以及苯胺、硝基苯、酚类污染物以及废水 中的各种助剂污染物，并可提高废水的可 生化性，为后续处理创造条件。 ２．２．１污水处理效率高，出水水质好。 与传统方法比较，酶促污水处理效率高出 几十倍。ＢＯＤ 的容积负荷为ＢＯＤｓ２５ｋｇ／ｍ ｄ，氨氮负荷为１．５ｋｇ／ｍ ｄ，一级处理ＣＯＤ 去除率达９０％以上，氨氮去除率达９８％以 上，ＳＳ去除率达９０％以上。出水水质可达 到相关标准。 ２．２．２有效处理高浓度难降解废水， 尤其是高浓度难降解印染废水。 ２．２．３技术适应性强。生物酶可在常 温常压、温和的反应条件下进行高效的催 化反应，污染物中难降解物质在酶的催化 下能得以处理，降解速度快，反应时间短， 并且生物酶稳定性较高，有利于底物、产物 的分离，可以在较长时间内连续装柱反应， 责任编辑：袁依凡 一４一
