浅谈固定化酶在高浓度有机废水处理中的应用

摘要：酶是一种常见但是非常高效的催化剂，具有较大的应用规模。固定化酶技术主要是指为了实现酶的循环利用，在保持其生物活性的前提下使其不悬浮于水中，利用化学反应或者是物理方法把游离酶约束在特定空间范围之内的一种技术。固定化酶技术首先保证了酶本身特有的高效催化效果，并在此基础上使其具备了与产物分离容易、稳定性良好的特点。在本文中，笔者就固定化酶技术在高浓度有机废水处理中应用的相关情况进行了分析和探讨。

关键词：固定化酶技术；废水处理；高浓度有机废水；应用情况

Abstract: the enzyme is a kind of common but very efficient catalyst, it has great practical scale. Immobilized enzyme technology is mainly refers to in order to achieve the enzyme the recycling, in keep its biological activities so that it is not under the premise of suspended in the water, use of chemical reactions or physical method is the free enzymes in particular space constraints within the scope of a kind of technology. Immobilized enzyme technology first guaranteed the enzyme itself characteristic of high efficient catalyst effect, and based on this, make its have the product and separation easily, the characteristics of good stability. In this paper, the author is immobilized enzyme technology in high concentration organic wastewater treatment of the applications of the relevant circumstances are analyzed and discussed.

Keywords: immobilized enzyme technology; Wastewater treatment; High concentration organic wastewater; application

中图分类号：TU74文献标识码：A 文章编号：

1. 引言

如果每升有机废水当中的COD质量浓度超过了2000 mg，我们便将其称之为高浓度有机废水，其中含有大量的各种有机物（例如，纤维素、蛋白质、脂肪以及贪睡化合物等等），在排放之前必须要进行严格的污水处理，否则会对周围环境尤其是水环境造成严重污染。为了对该类高浓度有机废水进行处理，国内外专业人员研发了各种处理高浓度有机污水的技术，例如，厌氧流化床反应器技术、厌氧固定膜反应器技术、上流式厌氧污泥床反应器技术、厌氧污泥床反应器技术、厌氧接触反应器技术以及常规厌氧反应器技术等等。其中，因为两相上流式厌氧污泥床反应器技术具有良好的污水处理效果，获得比较广泛的应用。由于该技术的产酸相的水解产酸会对甲烷阶段产生很大的影响，所以，想方设法提高水解产酸的效果与速度增强两相上流式厌氧污泥床反应器技术处理高浓度有机污水处理效果的关键所在，而固定化酶技术则能够有效提升水解产酸阶段的反应速度。因此在本文中笔者就固定化酶技术在高浓度有机废水处理中应用的相关情况进行了分析和探讨。

1. 固定化酶在高浓度有机废水处理中最佳应用条件的确定

为了确定固定化酶在高浓度有机废水处理中的最佳应用条件，本文进行了相关的试验，根据试验结果为固定化酶在高浓度有机废水处理中最佳应用条件的确定提供数据支持。

1.1 预处理高浓度有机污水水样

水样来源于CC省的某玉米深加工的大型企业。经过检验确定每升该水样当中含有4700 mg至5200 mg的蛋白质，水样呈现为酸性，其PH值为4.40。对高浓度有机污水水样进行预处理，即，对其PH值进行调节，分别在PH值=4.40，5.0，5.5，6.0，7.0时滤出沉淀物质，留取清液。之所以要对该水样进行预处理，主要是因为蛋白质会在调节PH值接近中性的过程中达到等电点，进而出现数量较多的沉淀物质；同时，水样当中含有大量的杂质（例如大豆等残渣）在重力的作用下会出现自然沉降，同时这些杂质作为一种良好的固定载体会对酶产生较强的吸附作用，使其一起沉入水底，降低了酶与水样的接触面积，最终使得实际处理效果受到较大影响。

1.2 常规制备蛋白酶溶液

采用常规方法来制备蛋白酶溶液，即，在1.5升纯净水中融入3 g蛋白酶，使其充分溶解，获得质量浓度为146.94 mg/L、PH值为7.03的蛋白酶溶液，

1.3 分别以大孔树脂、活性炭与硅胶为载体进行酶的固定化

第一，以大孔树脂为载体进行酶的固定化。具体流程是：（1）大孔树脂取3份，各20 g，利用蒸馏水进行认真清洗；（2）而后将其浸泡在HCl溶液（浓度为5%）当中，持续24小时，后利用蒸馏水进行认真清洗，直至中性为止；（3）再将其浸泡在NaOH溶液（浓度为5%）当中，持续24小时，后利用蒸馏水进行认真清洗，直至中性为止；（4）后对其进行持续30分钟的高压蒸气灭菌处理，之后放入盛有事项准备好的蛋白质溶液（300 ml）的锥形瓶（容量为500 ml）当中，置于室温环境下，待其干燥之后利用振荡器（振荡频率设置为200 r/min）进行为期3天的振荡；（5）后利用去离子水对其进行认真冲洗，直至载体的蛋白质浓度不再变化或者降低为0时停止冲洗，对冲洗液当中的蛋白质含量进行测定，为了日后保存待用，将固定好的载体放置于冰箱当中（设置温度为4 ℃）。此外，需要说明的，进行蛋白酶固定的大孔树脂能够进行循环利用。

第二，以活性炭为载体进行酶的固定化。具体流程是：（1）活性炭取取3份，各20 g；（2）将其放入盛有事项准备好的蛋白质溶液（300 ml）的锥形瓶（容量为500 ml）当中，置于室温环境下，待其干燥之后利用振荡器（振荡频率设置为200 r/min）进行为期1.5天的振荡；（3）后利用去离子水对其进行认真冲洗，直至载体的蛋白质浓度不再变化或者降低为0时停止冲洗，对冲洗液当中的蛋白质含量进行测定。

第三，以硅胶为载体进行酶的固定化。具体流程是：（1）硅胶取取3份，各20 g；（2）将其放入盛有事项准备好的蛋白质溶液（300 ml）的锥形瓶（容量为500 ml）当中，置于室温环境下，待其干燥之后利用振荡器（振荡频率设置为200 r/min）进行为期1天（24 h）的振荡；（3）后利用去离子水对其进行认真冲洗，直至载体的蛋白质浓度不再变化或者降低为0时停止冲洗，对冲洗液当中的蛋白质含量进行测定。