生物酶是一种由活细胞产生的具有催化功能的有机蛋白质。用于工业废水处理的生物酶是一种从自然植物中提取的催化蛋白,当把这种催化蛋白投加到污水生化系统后,可以与微生物结合,从而具有增强生化系统微生物的抗毒能力(尤其是抗盐性、抗氰化物等)和抗冲击能力的功效;此外也可以催化降解废水中较难生化降解的有机物。
在工业废水处理中,生物酶体系运行包括生物酶体系建立和生物酶体系运行维护2个步骤。(1)生物酶体系的建立:在废水系统加入活化后的酶及相应的辅助剂,通过酶的作用,尽快发挥生物菌群的活性,从而使整个生物降解分解的速度加快,并且逐步形成一个酶体系。(2)生物酶体系的维护:在生物酶体系逐步形成以后,为了维护酶体系的平衡,需要不断补充已经损失的生物酶及其辅助剂,其原因是生物酶体系在运行过程中,会有少量酶随水或污泥流失掉。
试验涉及生物酶共计8种,代号分别为RDM101、RDM103、RDM104、RDM105、RDM106、RDM107、RDM109、RDM111。每种酶的适用环境及适合处理的废水类型如下:
RDM101:催化厌氧水解反应,促进非溶解性COD转变为溶解性COD,提高废水后续的可生化性。该酶还可促进缺氧池的反硝化反应。主要用于生化系统的厌氧池和缺氧池。
RDM103:该酶可大幅度提高好氧微生物的抗盐性,可用于含盐分较高的污水、含氰化物废水以及制药、印染废水的处理。
RDM104:催化促进好氧微生物对废水中酚、萘、吡啶、喹啉、蒽、苯甲酸、苯胺、苯并芘等杂环芳香物质的降解。主要用于焦化、制药、印染废水处理。
RDM105:催化促进好氧或兼氧微生物对废水中溶解性油类及碳氢化合物的分解。适合于石油化工废水及其他含油类废水的处理。
RDM106:当废水含有洗涤剂或表面活性剂时,在曝气池有大量泡沫产生。在这种情况下,加入此酶可减少泡沫产生,同时又能平衡丝状菌和胶团菌生长,防止污泥膨胀。
RDM107:该酶可提高微生物对硫氰化物的抗性能力。用于化工废水、焦化废水处理。
RDM109:一种氧化性很强、广谱性的酶,不但可催化好氧微生物对高分子的降解,还可促进低分子难降解物质的分解。适用于纸厂、焦化厂、制药厂、印染厂废水的处理。
RDM111:催化促进好氧微生物对废水中木素、纤维素、半纤维素、改性淀粉等的降解,可用于造纸废水处理。
3、试验
3.1 试验工艺流程
生物酶处理焦化废水中试试验工艺流程示意图见图1。试验装置模拟梅化酚氰废水系统生化段工艺流程,采用A2O2工艺,调整稳定后,分别在厌氧池、缺氧池、好氧池(图1中(1)(2)(3)三个位置)加入对应的经过活化的生物酶,监测加酶前后排水水质变化情况,重点监测COD数据。
为了运输储存的方便,将生物酶制备成固体颗粒,颗粒中心是一个无活性的核,核的周围包裹着酶分子,应用时需要将酶分子溶解活化。试验中溶解全过程为:取一个1m3~1.5m3的塑料桶,倒入水,20℃~30℃的工业水占80%~90%,污水占10%~20%,然后加入设定量的生物酶(质量浓度在1000mg/L~4500mg/L)。用特殊机械或微气泡曝气搅动2h~3h后,加入食用油0.5kg~1kg。在水温20℃~30℃下,温和地搅动24h~30h,生物酶溶解完成,然后将桶里溶解物逐步加到生化池内即可。
3.4 试验过程
整个试验过程中,使用进水与酚氰废水系统进水相同,取酚氰废水系统调节池的出水,与酚氰废水系统同步运行,试验装置处理量为0.5t/h。试验从2015年7月开始,共分4个试验阶段,分别为模拟酚氰废水系统阶段、投加酶运行阶段、稳定运行阶段、抗负荷试验4个阶段,12月结束。
3.4.1 阶段:模拟酚氰废水系统阶段
8月生物酶试验装置开始进水,投加污泥,开始驯化。进水与大系统来水一致,均为调节池来水。8月底试验装置硝化、反硝化功能基本正常,9月—10月开始模拟大系统运转,不投加生物酶,跟踪监测试验装置进、出水水质与酚氰废水系统进、出水数据两者COD数据基本相同。