[發明專利]一種光酶協同催化處理含揮發性羰基有機廢水的裝置及處理方法

有效

• 申請號: 202011588102.1
• 申請日: 2020-12-28
• 公開（公告）號: CN112607871B
• 公開（公告）日: 2022-03-08
• 發明（設計）人: 段培高;張早校;陳磊
• 申請（專利權）人: 西安交通大學
• 主分類號: C02F3/34
• 分類號: C02F3/34;G01N30/02;C02F101/34;C02F1/30
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司 61200
• 代理人: 范巍

1.一種光酶協同催化處理含揮發性羰基有機廢水的裝置，其特征在于，包括反應塔（3），在反應塔（3）上開設有廢水入口A、酶入口B及潔凈水排出口C，在反應塔（3）外部一側設有污染物監測與流量實時控制單元，另一側設有酶分離回收單元，在反應塔（3）內由上至下依次設有預處理單元及光酶催化單元；

所述預處理單元，用于去除待處理有機廢水中的顆粒物，獲得預處理廢水，預處理單元包括由上至下依次設置在反應塔（3）內的有機格柵（4）和改性纖維板（5）；

所述污染物監測與流量實時控制單元，包括：總控模塊（7）、在線氣相色譜（6）、設置在廢水入口A處的第一輸送泵（1）和第一流量計（2），以及設置在酶入口B處的第二輸送泵（8）和第二流量計（9）；

在線氣相色譜（6）對預處理廢水中的污染物濃度進行檢測并將監測數據實時反饋給總控模塊（7），總控模塊（7）通過調節第一輸送泵（1）和第一流量計（2），以及第二輸送泵（8）和第二流量計（9）的流量，將廢水入口A處有機廢水與酶入口B處的交聯酶聚集體（17）的濃度進行調控；

所述酶分離回收單元，用于收集處理后的水及回收交聯酶聚集體（17），包括分離槽（16）和置于其內的電磁板（18），電磁板（18）能夠在分離槽（16）內繞軸旋轉；在分離槽（16）底部設有潔凈水排出口C，在分離槽（16）外部還設有與電磁板（18）電性連接的電磁開關（19）；

連接第二輸送泵（8）的管路一端伸入分離槽（16）中，另一端通過酶入口B伸入反應塔（3）中；

所述光酶催化單元，包括：均流板（10）、攪拌裝置和可見光燈管（12），均流板（10）水平設置在反應塔內部，攪拌裝置位于均流板（10）下方，且攪拌裝置的攪拌軸豎向設置，預處理廢水與交聯酶聚集體（17）在均流板（10）處完成預混合，可見光燈管（12）以攪拌裝置的攪拌軸為中心軸向間隔布置在反應塔（3）內壁上；

所述交聯酶聚集體（17）是由磁性納米粒子和生物酶組成的生物催化劑，磁性納米粒子為α-Fe2O3、Fe3O4或Co2O3，生物酶為Peroxygenases，Halo-Peroxydases或Decarboxylases，且交聯酶聚集體（17）中生物酶的負載量為1%-20%。

2.根據權利要求1所述的光酶協同催化處理含揮發性羰基有機廢水的裝置，其特征在于，光酶催化單元還包括設置在反應塔（3）外壁的加熱套（13），以及用于調節加熱套（13）溫度的溫控表（14）。

3.根據權利要求1所述的光酶協同催化處理含揮發性羰基有機廢水的裝置，其特征在于，通過有機格柵（4）能夠去除待處理有機廢水中粒徑大于8μm的顆粒懸浮物，改性纖維板（5）能夠去除待處理有機廢水中粒徑大于0.1 μm的顆粒懸浮物。

4.根據權利要求1~3中任意一項所述的光酶協同催化處理含揮發性羰基有機廢水的裝置，其特征在于，可見光燈管（12）的功率為50-200W。

5.采用權利要求1~4中任意一項所述的光酶協同催化處理含揮發性羰基有機廢水的裝置處理廢水的方法，其特征在于，包括：

待處理有機廢水經廢水入口A送入反應塔（3）中，通過預處理單元去除懸浮顆粒物；

通過污染物監測與流量實時控制單元對預處理廢水中的污染物濃度進行監測，并調控待處理的有機廢水與交聯酶聚集體（17）的反應量，將進入廢水入口A中的有機廢水與酶入口B中的交聯酶聚集體（17）的質量比調控在75000-3500∶1的范圍內；

交聯酶聚集體（17）與預處理廢水通過均流板（10）預混合后，通過攪拌裝置強化交聯酶聚集體（17）與預處理廢水中污染物的接觸，同時在可見光燈管（12）發出的可見光的輔助下進行光酶催化反應完成凈化作用；

凈化后的水進入酶分離回收單元，分離出交聯酶聚集體（17）后通過潔凈水排出口C排到環境中，分離出的交聯酶聚集體（17）被輸送至反應塔（3）中循環使用。

6.根據權利要求5所述的處理廢水的方法，其特征在于，光酶催化反應的溫度為20-70℃，反應時間為15-60min。