[发明专利]一种载酶磁性颗粒强化絮凝去除水中微量有毒污染物的方法

说明书

技术领域

本发明涉及水中有机污染物的去除方法，具体地说，提出了一种采用载酶磁性颗粒来强化絮凝去除水中微量有毒有机污染物的方法。

背景技术

随着人类生产生活范围的扩大，大量外源性微量有毒污染物（如持久性有机污染物POPs等）进入水环境中，其浓度较低。但这类有毒污染物质通常毒性很高，通过摄入、积累等各种途径，痕量浓度就能对生物生理系统产生异常影响，对人体具有潜在的“致癌、致畸、致突变”效应，或使生物体内分泌失衡，且多数可通过生物链蓄积、逐级传递，从而给生态系统和人体健康带来危害。

传统常规水处理技术如生物法、物理法等很难有效去除微量的有机污染物，通常高级氧化技术及膜技术对有毒污染物去除较好。但由于水中同时存在大量的溶解有机质，导致处理效率低、能耗高。絮凝是最常用的水和废水深度处理工艺之一，目前的强化絮凝方法主要有化学强化絮凝，主要是改变聚合物的结构及形态分布，如合成聚合铝絮凝剂、有机高分子絮凝剂或加入助凝剂等。生物化学强化絮凝，如采用化学絮凝与微生物吸附降解一体化方法，提高水处理效率。物理强化絮凝，如采用超声、气浮等手段加速颗粒沉降。这些方法对于悬浮胶体、絮体颗粒及部分大分子有机污染物的去除较为有效，但对于微量有毒污染物的去除作用同样有限。

酶催化技术具有反应速度快、催化活性高、对低浓度污染物选择性高以及反应条件温和等。因此，在低浓度有毒有害污染物处理中具有明显的优势。最近研究发现，过氧化物酶和多酚氧化酶能够催化过氧化氢或氧气引发聚合反应，将水体中的有毒有机污染物（苯酚、苯胺等），转化成难溶解的二聚体或多聚体而从废水中去除。如CN102329008A提出了一种利用基于磁性介孔碳的固定化漆酶去除水体中酚类污染物的方法，但其酶催化方法只能将污染物进行转化，将微污染物彻底清除还需后续的强化去除工艺。已有专利将酶催化与其他工艺进行组合来去除污染物，如CN102701337A提出了一种同一体系中酶修饰电极和电絮凝协同去除水中微污染物的方法，对低浓度有毒有机污染物选择性强，去除效果好，但电化学过程复杂，处理成本较高，不适于大规模水量的处理。CN101817622A提出了一种臭氧预氧化-漆酶深度水处理方法，在漆酶反应后的出水经混合后进入沉淀池进行絮凝沉淀，其絮凝沉淀部分仅作为固液分离手段。CN102863103A提出了应用铁氧酶高级氧化+絮凝沉淀技术深度处理造纸制浆废水的技术，其投加游离铁氧酶（仿生酶）和过氧化氢进行催化氧化反应，再采用聚丙烯酰胺进行絮凝反应，能够较好的去除高浓度的木质素和氯酚等物质，但其仿酶催化氧化与絮凝过程是两个体系的组合工艺，占地面积大，且游离仿生酶不能回收再利用，需要投加过氧化氢，成本较高。

发明内容

本发明的目的在于克服现有絮凝工艺的局限性，提出了一种采用载酶磁性颗粒强化絮凝去除水中微量有毒污染物的方法。

本发明的原理是：采用酶催化聚合强化絮凝过程，通过酶催化交叉偶联聚合反应控制酶催化过程，使微量有毒污染物共价结合进入大分子有机质分子结构，以提高絮凝去除微量有毒污染物的处理效果。酶催化反应后，有机物结构疏水性、分子量增加，更容易通过压缩双电层、吸附电中和及沉淀网捕等凝聚/絮凝作用而沉淀去除，最终达到载酶磁性颗粒强化絮凝去除水中微量有毒污染物的目的。

本发明提供一种磁性固定化酶技术强化絮凝去除微量有毒污染物的方法，在同一体系内耦合酶催化和絮凝两个过程，反应速率更高，对低浓度污染物选择性好，不仅可以应用在天然水体及饮用水的微污染物强化去除，还可以应用于强化废水中低浓度有机物的絮凝深度去除。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

一种载酶磁性颗粒强化絮凝去除水中微量有毒污染物的方法，所述方法包括以下步骤：

（1）向原水中加入载酶磁性颗粒，持续曝气，进行酶催化反应；

（2）酶催化反应后将载酶磁性颗粒进行磁性回收；

（3）向酶催化反应后的水中投加絮凝剂，絮凝剂与酶催化聚合有机产物反应产生絮体而沉淀去除，上清液直接出水。

所述方法利用序批式反应器或在原有混凝沉淀池或混凝搅拌反应器的基础上简单改造实现。

步骤（3）投加絮凝剂后，通过压缩双电层、吸附电中和及沉淀网捕等凝聚/絮凝作用，絮凝剂与酶催化聚合有机产物反应产生絮体而沉淀去除，上清液直接出水，最终达到酶催化聚合强化絮凝去除微量有毒有机物的目的。