[发明专利]一种固定化漆酶强化人工湿地系统

说明书

本发明涉及一种固定化漆酶强化人工湿地系统。其特征在于：包括湿地植物、基质层和布水系统，湿地植物生长于基质层上，基质层包括漆酶高效催化剂与砾石，漆酶催化剂以1:5的比例呈模块化方式填充于砾石中，布水系统设置在基质层的两侧。采用共固定化技术制成漆酶高效催化剂，由以下重量份的物质组成：漆酶天然酚介质提取物10.00 g、海藻酸钠0.50 g、漆酶0.30 g、壳聚糖0.50 g、醋酸1.25 g、氯化钙0.50 g，其中海藻酸钠、氯化钙为载体，漆酶天然酚介质提取物、漆酶为活性物质，壳聚糖、醋酸为改性剂。提高了污水中的难降解有机物的去除效果，解决现有技术所存在的难降解有机物毒害胁迫和基质吸附饱和等问题。

技术领域

本发明属于污水处理技术领域，具体涉及一种固定化漆酶强化人工湿地系统。

背景技术

公开该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解，而不必然被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已经成为本领域一般技术人员所公知的现有技术。

污水处理厂是有毒有害物质的储藏库和释放源。尤其是含有各种有机物，现有的污水处理方法，处理有机物容易受到有机物的毒害和基质吸附饱和的问题。

人工湿地作为生态工程污水处理技术具有基建投资省、运行费用低、生态景观优美等优点，它利用植物、基质、微生物的综合生态作用实现污水的有效净化，在发展中地区流域水污染治理、再生水回用及生态修复等领域具有突出的应用优势。但是目前人工湿地系统主要关注COD、氮、磷等常规污染物的去除，而随着难降解有机物等再生水回用水质安全风险的不断提高，其面临着越来越多的挑战。已有研究表明，在人工湿地中，诸如多环芳烃、抗生素等有机物化学性质稳定，很难被微生物降解；在基质吸附过程中，有机物易被基质矿物质或腐殖质等多保护，使得有机物更加不可生物利用，造成有机物浓度“假性低”的现象。

漆酶（Laccase EC1.10.3.2）作为最简单的含铜多酚氧化酶，普遍存在于植物、真菌的各种器官和组织中，一般幼嫩部分含量较多，成熟部分含量较少，和植物中的抗坏血酸氧化酶、哺乳动物的血浆铜蓝蛋白同属蓝色多铜氧化酶家族。漆酶可以通过连续的单电子氧化过程，通过T1，双核T2和T3铜原子独特的氧化还原能力在微氧条件下氧化广泛的芳香族和非芳香族化合物。虽然人工湿地中植物可以分泌漆酶对难降解有机物有一定降解作用，但是由于分泌量少而使得作用受限。而对人工湿地基质进行漆酶改性，具有良好的催化能力，可以增强人工湿地降解有机物的能力；其所含的种类丰富的元素亦能促进湿地植物的生长，增强湿地植物对N、P等元素的吸收，加强湿地硝化和反硝化能力，从而使湿地脱氮除磷能力提高。然而，漆酶催化过程中存在主要问题：一是T1铜原子作为直接电子受体的氧化还原电位低，限制了许多难降解有机物的催化活性；二是漆酶如何在人工湿地中进行应用；三是自由漆酶不可重复利用，限制了漆酶在实际废水处理中的应用。

发明内容

针对上述现有技术中存在的问题，本发明的目的是提供一种固定化漆酶强化人工湿地系统。

为了解决以上技术问题，本发明的技术方案为：

一种固定化漆酶强化人工湿地系统，包括湿地植物、基质层和布水系统，湿地植物生长于基质层上，基质层包括竖向设置的漆酶高效催化剂模块和砾石模块，漆酶高效催化剂模块与砾石模块横向间隔设置，布水系统设置在基质层的两侧，基质层内设置穿孔进水管，穿孔进水管与布水系统连接。

设置布水系统的作用为给基质层提供充足的水分。

本发明的人工湿地系统利用解决了漆酶高效催化剂和砾石层有效去除污水中的难降解有机物，同时解决现有技术所存在的难降解有机物毒害胁迫的问题；本发明中的漆酶高效催化剂可以重复利用解决了基质吸附饱和等问题。

本发明的有益效果：

（1）本发明对污水的处理以漆酶高效催化剂为主，水生植物根系吸收为辅，受难降解有机物毒害胁迫作用影响较小;