过氧化物酶是由微生物或植物产生的一类氧化还原酶。它能够催化过氧化物氧化分解,过氧化物酶可被过氧化氢(H:O:)激活。催化过程中,H:O:首先氧化酶,然后酶氧化底物。
1、辣根过氧化物酶(Horseradish Peroxidase，HRP)和木质素过氧化物酶(Lignin Peroxi- dase，LIP)是研究和应用较多的两种过氧化物酶。前者在过氧化氢存在时能催化多种有毒芳香族化合物氧化降解，包括酚、苯胺、联苯胺及相关异构体。
HRP在废水污染物处理方面有两个重要特点：
第一是催化形成的产物是不溶于水的沉淀,有利于后续工艺过滤或沉淀去除。
第二是活性温度和pH范围较广泛。
含苯胺、羟基喹啉、致癌芳香族化合物(如联苯胺、萘胺)等的工业废水常选用HRP处理。
另外,HRP也可与一些难去除的污染物形成多聚物而沉淀,可提高去除效率。例如多氯联苯可以与酚同时沉淀,两者同时被去除。
2、木质素过氧化物酶(也称为木质素酶,Ligninase)是白腐真菌产生的一种过氧化物酶,可用于多种难降解芳香族化合物处理。
木质素酶在木质素解聚过程中具有重要意义,作用机理与HRP相似。该酶稳定性与pH关系应重点考虑,因为低pH其活性受抑,稳定性随pH升高而提高。一般利用高浓度酶、pH大于4.0和一定量过氧化氢构成酚类去除体系。
研究表明利用多孔陶瓷固定化木质素过氧化物酶不影响活性,芳香族物质降解性能良好。利用植物过氧化物酶处理含2,4-二氯酚浓度高达850mg/L的废水时,去除速率接近纯HRP的效果。
3、聚酚氧化酶是催化酚类物质氧化降解的氧化还原酶。
聚酚氧化酶分为两类:酪氨酸酶和漆酶，催化反应均需分子氧参与,但不需要辅酶。酪氨酸酶也称为酚酶或儿茶酚酶,催化两个连续反应:
①单分子酚与分子氧通过氧化还原形成邻苯二酚;
②邻苯二酚脱氢形成苯醌,苯醌非常不稳定,通过非酶催化聚合反应形成水不溶性产物,简单过滤即可去除。
酪氨酸酶已成功用于去除酚浓度为0.01~1.0g/L的工业废水。甲壳素固定化酪氨酸酶处理含酚废水,2h内去除率达100%，反复使用10次仍有活性。漆酶可通过聚合反应去除有毒酚类,能同时催化降解多种酚类物质。
过氧化物酶和漆酶辣根过氧化物酶和木质素过氧化物酶还可用于造纸废水脱色处理。
木质素过氧化物酶作用的机理是将苯环单元氧化成可自动降解的阳离子基团。固定化过氧化物酶和漆酶处理效果较游离酶效果更好。漆酶还可通过沉淀作用去除漂白废水中的氯酚和氯化木质素。
纤维素分解酶和淀粉酶造纸废水中含大量淀粉和白土混合胶态物。
固定化a-淀粉酶可连续水解胶态悬浮淀粉,还可使悬浮纤维沉淀下来分离去除。利用固定化a-淀粉酶连续处理纸厂废水时可采用分批法或装柱法工艺。
前者添加100mg/L明矾,可除去废水中80%的悬浮物。后者是将固定化a-淀粉酶置于有机玻璃反应器中,废水自下而上流过反应器。
造纸废水高含量的纤维素可作为乙醇生产原料。纤维二糖水合酶、纤维素酶和β-葡萄糖酶组成的混合酶系可用于废纤维素转化。
植物中的氰化物通常以含氰糖苷(Cyanogenic Glycoside)形式存在,如杏仁中的苦杏仁苷。化学合成、人造织物、橡胶工业、制药工业、矿石浸取、煤处理、电镀等领域也广泛使用氰化物。氰化物是新陈代谢的抑制剂，对人类和其他生物有致命危害，氰化物无害化处理过程中常用的酶主要有:
①氰化物酶可通过一步反应将氰化物转变为氨和甲酸盐。
氰化物酶活性不受废水中Fe、Zn等常见阳离子和乙酸、甲酰胺、乙腈等有机物影响。最适pH范围是7.8~8.3。
②氰化物水合酶也称甲酰胺水解酶。
该酶可将氰化物水解为甲酰胺。固定化后稳定性明显提高更有利于含氰废水处理。
食品工业废水通常没有毒性,易于分解或转化为有经济价值的产品。
①蛋白酶蛋白酶(Protease)属水解酶类
废水中蛋白质经蛋白酶水解后可转化为动物饲料。芽孢杆菌属的一些种类通常是蛋白酶的来源,例如来自枯草芽孢杆菌(Bacillus Subti- lis)的碱性蛋白酶处理家禽屠宰后的羽毛制备高蛋白饲料。
②淀粉酶废弃物中淀粉质经淀粉酶水解后转变为单糖,可作为发酵原料
淀粉酶分为a-淀粉酶,β-淀粉酶等。a-淀粉酶将淀粉转变为小分子化合物，进一步由葡萄糖酶转化降解为葡萄糖。以葡萄糖为原料经乳酸菌发酵得到乳酸,聚合后的聚乳酸可用于生产可降解塑料。
发展有效的农药污染物微生物和酶法处理技术非常重要。
酶作用的专一性使之只能去除一种或几种特定污染物，而废水中的污染物是多样的,开发多种酶体系要比利用单一酶效果更明显。固定化酶技术也可延长酶的使用寿命,降低操作成本。
德国的研究机构将9种降解对硫磷农药的酶固定化于多孔硅胶上制成酶柱,废水中对硫磷农药去除率达95%以上,连续工作70d,酶活性无明显损失。
有报道日本国家资源和环境学院已成功应用酪氨酸酶、过氧化物酶和漆酶对废水中的有毒化合物进行处理。具有潜在危险的化学品经酶氧化后,转化成可被厌氧菌降解的沉淀,从而达到解毒的目的。
法国工业研究所利用固定化酶处理工业废水,将固定化酶制成酶布、酶片、酶粒或酶柱等。处理静止废水时,直接用酶布或酶片。处理流动废水时,根据废水所含的污物种类和数量,确定玻璃酶柱或塑料酶柱高度和内径。根据所处理物质的不同,选用不同的固定化酶。将固定化氰化物降解酶和固定化除酚酶装入一个柱内,实现氰化物和酚类的共同去除,不能共存的酶可单独装柱。
德国Mobite GmbH公司和美国Agrecol公司利用固定化酶可以除去地下水中硝酸盐。将酶固定在多聚物基质上.催化硝酸盐还原为亚硝酸盐,亚硝酸盐在生物反应器中转变为氮气。利用固定化热带假丝酵母复合酶系可处理含酚废水，固定化丁酸梭菌的酶系用来处理酒精生产废水,产生的氢又是重要的能源物质,实现了变废为宝。
溶菌酶是一种能够催化裂解某些细菌细胞壁的酶,日本学者采用固定化溶菌酶技术,成功地处理了废水中生物难降解的黑腐酸以及与黑腐酸结构类似的有机物质。
酶反应器治理废水的基本要求是:
容积生产率高;反应条件易于控制;易于连续化、自动化操作;能耗低，污染少;加工方便,投资低等。
酶技术治理环境废水需要注意的问题有:
①有毒物质对酶活性的影响。这里的有毒物质可能是原有的,也可能是酶催化过程中产生的。因此,在构建工艺路线前,需对酶催化过程的生化机制,特别是毒性物质产生情况进行充分研究;
②妥善处置酶处理过程中产生的诸如酚类沉淀物等固体物质。充分考虑燃烧或掩埋过程对环境的二次污染;
③酶的低成本制备。目前由于酶分离、纯化、生产等投入较高,一定程度上限制了酶在环保中的应用;
④高效酶制剂开发。因为高浓度污染物处理要求酶催化活性高、稳定性强。