申请日2007.09.07
公开(公告)日2010.10.13
IPC分类号C02F1/52; C12N11/04; C12N9/02
摘要
本发明公开了一种处理电泳漆废水的方法，利用漆酶为絮凝剂处理电泳漆废水。所述的漆酶是一种含铜的对二酚二氧氧化还原酶，分类号为EC1.10.3.2。所述的漆酶催化废水中水溶性漆成分迅速聚合而形成沉淀，使废水澄清，从而脱色和降低废水的COD含量。通过漆酶使水溶性的电泳漆迅速絮聚，简单高效，降低成本，从而有效地处理电泳漆废水，保护环境。
权利要求书
1.一种处理电泳漆废水的方法，其特征在于：利用漆酶为絮凝剂处理电泳漆废水，处理时废水的pH值为：pH>8。
2.根据权利要求1所述一种处理电泳漆废水的方法，其特征在于：所述的漆酶是一种含铜的对二酚二氧氧化还原酶，分类号为EC1.10.3.2。
3.根据权利要求2所述的一种处理电泳漆废水的方法，其特征在于：所述的漆酶是通过生物发酵工艺制得。
4.根据权利要求1-3中任意一项所述的一种处理电泳漆废水的方法，其特征在于：所述的漆酶催化废水中水溶性漆成分迅速聚合而形成沉淀，使废水澄清，从而脱色和降低废水的化学需氧量含量。
5.根据权利要求4所述的一种处理电泳漆废水的方法，其特征在于：所述的漆酶是粗酶液，或者是固化酶。
6.根据权利要求5所述的一种处理电泳漆废水的方法，其特征在于：所述的固化酶是通过海藻酸钠包裹固化而成。
7.根据权利要求5所述的一种处理电泳漆废水的方法，其特征在于：粗酶液的用量为0.08%，处理时间为半小时以上;固化酶的用量为0.2%，处理时间为1小时以上。
8.根据权利要求1所述的一种处理电泳漆废水的方法，其特征在于：在使用漆酶处理废水的同时添加活性炭，活性炭的用量为0.15%;处理时间为：粗酶液添加活性炭处理时间为5分钟;固化酶添加活性炭处理时间为20分钟。
9.一种处理电泳漆废水的方法，其特征在于：包括如下步骤：
a).漆酶的制备;
b).要处理废水pH值调整为碱性;
c).利用漆酶和所要处理废水静置，并加入活性炭;
d).回收漆酶，所述的漆酶为固化酶，循环使用。
说明书
一种处理电泳漆废水的方法
技术领域
本发明涉及废水处理领域，尤其是关于处理电泳漆废水的方法。
背景技术
电泳涂装是金属表面处理的一个重要技术领域，广泛应用于汽车车身底层的涂装处理和各种汽车零部件的涂装，以及电器零件，玩具和建材材料的涂装。在电泳涂装工艺所用的电泳漆为水溶性高分子材料，大多为树脂类涂料，常用的包括还氧树脂，丙烯酸树脂和酚醛树脂等。这些水溶性涂料在涂装工艺中往往产生大量的废水，其COD(化学需氧量)可能高达4,000mg/l以上，其色度可能高达1,000倍以上。这些废水的排放都受到各国政府的严格管制，处理达标后才能排放。然而，对电泳漆废水的治理长期以来都存在技术难度大和成本过高的问题。目前采用较多的处理方法是化学沉淀法和膜超滤分离法。在采用化学沉淀法的同时往往结合使用其它方法，如生物好氧，物理沉淀，气浮和过滤等，形成综合处理方法。这些方法结合使用虽然有效，但耗时长，占地大，工艺繁琐和费用高。膜超滤分离法是今年来应用的新方法，此法能有效回收电泳漆和净化废水，但投资大、费用高，故难于大规模推广应用。其它处理方法还有半透膜结合离子交换。这种方法的适应性和可靠性不太理想。生物法用于废水处理已有许多成功的例子。废水处理中的生物法一般是通过活体微生物或某些植物对有毒物质，重金属或有机物进行转化，从而达到净化废水的目的。但现有的生物法很少独立使用，通常是结合其它方法一起使用，生物好氧法在电泳漆废水处理中的应用就是个例子。生物酶法作为一个独立处理方法在电泳漆废水处理领域还未见报道。作为多酚氧化酶系列的重要成员-漆酶已在印染废水和造纸废水的处理中被尝试，并展示其良好的应用前景。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是，克服现有技术的不足，提供一种简单高效，成本低电泳漆废水的处理方法。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种处理电泳漆废水的方法，利用漆酶为絮凝剂处理电泳漆废水。
所述的漆酶是一种含铜的对二酚二氧氧化还原酶，分类号为EC1.10.3.2。
所述的漆酶是通过生物发酵工艺制得。
所述的漆酶催化废水中水溶性漆成分迅速聚合而形成沉淀，使废水澄清，从而脱色和降低废水的COD含量。
所述的漆酶可以是粗酶液，也可以是固化酶。
所述的固化酶是通过海藻酸钠包裹固化而成。
粗酶液的用量为0.08%(w/v，即在100毫升废水中用的粗酶液是0.08克)，处理时间为半小时或以上;固化酶的用量为0.2%(w/v，即在100毫升废水中用的固化酶是0.2克)，处理时间为1小时或以上。
处理时，废水的pH值为：PH>8。
在使用漆酶处理废水的同时添加活性炭，活性炭的用量为0.15%(w/v，即在100毫升废水中用的活性炭是0.15克);处理时间为：粗酶液添加活性炭处理时间为5分钟;固化酶添加活性炭处理时间为20分钟。
一种处理电泳漆废水的方法，包括如下步骤：
a).漆酶的制备;
b).要处理废水PH值调整为碱性;
c).利用漆酶和所要处理废水静置，并加入活性炭;
d).回收漆酶(适用于固化酶)，循环使用。
本发明的有益效果是，通过漆酶使水溶性的电泳漆迅速絮聚，简单高效，降低成本，从而有效地处理电泳漆废水，保护环境。
具体实施方式
本发明实施方式一种处理电泳漆废水的方法是利用漆酶使水溶性的电泳漆迅速絮聚，通过简单的沉淀或过滤很容易将残留在废水中的电泳漆除去。大多数电泳漆为树脂类涂料，包括还氧树脂，丙烯酸树脂和酚醛树脂等。这些水溶性涂料在工艺使用中产生的废水很难处理。称为漆酶的生物酶能使水溶性的电泳漆迅速絮聚，通过简单的沉淀或过滤很容易将残留在废水中的电泳漆除去。由真菌发酵出来的漆酶粗酶液(活性：>1,200IU/ml)可直接用于电泳漆废水处理，在pH值>8的条件下，最低用量为800ppm处理1小时，能降低其色度近98%，降低COD近50%。如果粗酶液用海藻酸钠包裹制成固化酶(活性：>1,500IU/g)，在同样pH值条件下0.2%的用量处理废水，能降低其COD 75%以上，降低色度90%以上，并且能在不降低效果的前提下重复使用十次以上。在漆酶处理的同时添加少量的活性碳(0.15%)作为吸附剂能显著增强处理的效果，使COD去除率达97%以上，色度去除率达99.5%，远达到国家规定的排放标准。
本发明具体实施方式一种处理电泳漆废水的方法，这个方法的特征是以漆酶为絮凝催化剂，在常温条件和偏碱条件(pH>8以上)下处理废水0.5-1小时，废水中的水溶性灰黑色电泳漆成分在漆酶的催化下迅速产生絮聚反应形成絮聚物沉淀，通过澄清或过滤就可将其除去。经漆酶处理并过滤后，废水的色度降低90%，COD降低75%以上。
本发明具体实施方式一种处理电泳漆废水的方法，其中所用的漆酶为一种多酚氧化还原酶(EC 1.10.3.2)，其结构的主要特征是酶蛋白结构中含有四个金属铜离子，作为催化活性中心的必要成分。漆酶还具有催化高分子聚合反应的功能，因而可用于如树脂一类高分子化合物的合成。漆酶在常温条件下能催化水溶性的电泳漆，油漆或油墨中的高分子混合物发生聚合反应，形成不溶于水的絮聚物，因此可以通过漆酶的作用将废水中残留的电泳漆，油漆或油墨除掉，从而降低其COD和色度。
本发明具体实施方式一种处理电泳漆废水的方法，其中所用的漆酶来源于真菌，属于木腐菌一类的真菌。这种真菌能产生分泌于细胞外的漆酶，因此可以通过真菌的深层液态发酵制得粗酶液产品。此品可直接用于废水的处理。也可以用海藻酸钠将其包埋制成固化酶，再用固化酶处理废水。用粗酶液处理电泳漆类废水时，漆酶含量为1,200IU/ml(IU为国际酶活单位)的粗酶液最小用量是0.08%(w/v)。使用时先将废水的pH值调至8以上然后将适用量的酶液与废水充分混合再静置1-3小时，水溶性的漆料可完全形成沉淀，灰黑色的废水即时澄清。在自然沉淀澄清之前也可以通过过滤澄清。如果采用过滤方法，处理后只需半小时就能过滤澄清。在具体实施例3中，粗酶液的处理能使电泳漆废水的COD降低近50%，色度降低近98%(见表1)。用固化酶处理含电泳漆废水时，漆酶含量为1,500IU/g的固化酶最小用量是废水量的0.2%(w/v)，用法基本与粗酶液相同，但自然沉淀澄清所需时间要长得多，约需4小时以上。如果采用过滤方法，则只需在酶处理后1小时进行过滤就能使废水澄清。用海藻酸钠包裹粗酶液制成的固化酶为颗粒状，干燥状况下直径约0.5毫米，吸水后直径为2-3毫米。因此通过20目筛网可轻易将其从固体废渣中回收。回收的固化酶不须任何处理就可再次用于电泳漆废水的处理，并能重复使用十次以上。用固化酶处理电泳漆废水能使废水的COD降低达75%以上，色度降低达90%以上(见表2)。在降低COD指标方面，固化酶明显优于粗酶液，但在脱色方面固化酶却不如粗酶液。由于固化酶能多次重复使用因而在使用成本上比粗酶液还要经济。
处理电泳漆废水，用漆酶作为处理剂，无论是粗酶液还是固化酶，虽然能脱色达标，但未能使COD达到国家的排放标准。在用漆酶处理的同时添加少量的活性碳能显著增强漆酶的作用效果。活性碳是一种常用的物理吸附剂，广泛应用于食品，医药和环保行业。在处理电泳漆废水时单纯用活性炭基本不起作用，但在漆酶处理的同时添加活性炭，不仅大大缩短处理时间而且能使总的处理效果大大增强。具体的用量和用法是：粗酶液0.08%+0.15%活性炭，，废水pH值>8，处理5分钟，然后过滤澄清;或固化酶0.2%+0.15%，废水pH值>8，处理20分钟后用20目筛网过滤回收固化酶，然后再用滤布或滤纸过滤澄清废水。回收的固化酶可重复使用多次。经过以上漆酶加活性碳的处理能达到如下效果：色度从处理前的370倍降至2倍;COD从处理前的1,600mg/l降至50mg/l以下(见表3)。
具体实施例1：粗酶液的制备：漆酶粗酶液是通过产漆酶菌株RA20的摇瓶液体发酵途径来制备。液体培养基的配方为：葡萄糖1%，硫酸铵0.25%，玉米浆1%，愈创木酚0.04%，磷酸氢二钾0.5%，硫酸镁0.02%，硫酸锰0.01%和硫酸铜0.01%。在温度为28℃和转速为200转/分的条件下培养910天。通过过滤获得的培养液就为所需的粗酶液。漆酶活性通过ABTS法检测。
具体实施例2：海藻酸钠漆酶固化酶的制备：配制1升浓度为1.5%海藻酸钠溶液并置于80℃水浴锅中，加入4克戊二醛，搅拌2小时，接着加入25毫升粗酶液并继续搅拌2小时。用蠕动泵通过5号针头将已包裹了漆酶的海藻酸钠混合液滴入1%氯化钙溶液中，在其中滴进的混合液迅速固化形成小球，30分钟后通过过滤分离出小球并将其泡在0.2%戊二醛溶液中2小时，用生理盐水将小球冲洗干净并在30℃条件下干燥备用。