CN113461286A - 一种用于降解污泥的复合酶、制备方法及污泥降解方法 - Google Patents
一种用于降解污泥的复合酶、制备方法及污泥降解方法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明公开了一种用于降解污泥的复合酶，复合酶由碱性蛋白酶、中性蛋白酶、木瓜蛋白酶、淀粉酶、脂肪酶、纤维素酶组成。本发明还公开了一种上述用于降解污泥的复合酶的制备方法，将各个单酶按比例充分混合后，均匀溶解于2‑10倍复合酶质量体积的30‑40℃蒸馏水中，并加入一定量的聚合氯化铝。本发明还公开了一种污泥降解方法，按浓缩脱水后污泥质量的1％‑5％添加复合酶溶液，在10‑40℃温度下，酶解8‑24h。本发明的复合酶对污水处理厂排放的污泥具有良好的降解效果，操作简单，适应能力强且容易控制，不仅节约治理成本，提高治理效率。同时在一定程度上缓解了河道污泥处置的困境，是一种高效环保的绿色处理技术。
Description
技术领域
本发明属于污水处理领域，具体涉及一种用于降解污泥的复合酶、制备方法及污泥降解方法。
背景技术
目前常用的污泥处理方法主要有填埋、焚烧、发酵以及生物处理。但这些方法分别存在浪费资源，消耗大量能源，产生臭气和粉尘，发酵和处理周期长，对处理条件要求较高，造成二次污染等诸多不足和弊端。
目前对于小型河道污泥的处理，主要采用人工疏浚的方法，外源污染途径基本得到有效的控制。但该方法效率较低，成本较高，对于水体治理的重视程度远大于河道污泥，导致过量的河道污泥又转化为内源污染物，而且存在二次污染的风险。近几年来，经济环保的生物法逐渐成为热点，但是生物法也存在诸多不足，如前期投入较多且工作较为复杂，菌群生长环境要求比较严格，治理周期较长等，也限制了生物治理的发展。
与上述方法相比，通过外加酶的方式水解污泥，不仅可以缩短处理周期，大幅度提高处理效率，而且酶的选择性较多，容易操作和控制，酶解后的产物对环境也没有危害。所以酶法处理污泥也被认为是一种高效环保的绿色处理技术，具有广阔的应用前景。
发明内容
针对上述技术问题，本发明提供了一种用于降解污泥的复合酶、制备方法及污泥降解方法。污泥经过处理后，实现无害化、减量化处理。
为实现上述问题，本发明采用的技术方案是：一种用于降解污泥的复合酶，河道污泥的有机质成分复杂，主要包括蛋白质、淀粉、脂肪以及纤维素等，选择蛋白酶、淀粉酶、脂肪酶和纤维素酶进行复配组成复合酶。组成该复合酶的各组分的质量分数为：碱性蛋白酶15-40％、中性蛋白酶8-20％、木瓜蛋白酶4-20％、淀粉酶4-20％、脂肪酶15-40％、纤维素酶4-20％。
用于降解污泥的复合酶，是利用复合酶的生物催化作用处理降解污泥，通过酶解催化作用，使污泥中的有机质有针对性的快速降解，避免污泥长时间发酵产生恶臭；同时高浓度的酶催化反应迅速，可以大幅度缩短降解时间，提高处理效率。
本发明还公开了用于降解污泥的复合酶的制备方法为：
1)把各个单酶按比例充分混合后，溶解于2-10倍复合酶质量体积的30-40℃蒸馏水中；
2)将复合酶溶液置于30-40℃振荡水浴锅中，均匀振荡30-60min；
3)按照复合酶质量的5％-20％添加PAC(聚合氯化铝)，并在振荡水浴锅中保持充分搅拌。
本发明还公开了使用上述降解污泥的复合酶处理污泥的具体方法，包括如下步骤：
1)将污泥浓缩脱水，使污泥含水率为60-80％；
2)按污泥质量的1-5％添加复合酶溶液，并混合搅拌均匀；
3)控制复合酶反应温度在10-40℃，酶解反应8-24h。
进一步的，在处理污泥的过程中，添加复合酶的同时加入PAC，添加量为复合酶质量的5-20％。加入PAC后，在复合酶生物催化降解污泥的同时，通过一定的吸附和絮凝作用，吸附污泥分解出的重金属离子，同时将降解的污泥小颗粒絮凝沉淀，实现泥水分离，减少了污泥的体积，达到了污泥减量化的目的。
本发明具有以下有益效果：本发明的复合酶对污水处理厂排放的污泥具有良好的降解效果。操作简单，适应能力强且容易控制，不仅节约治理成本，提高治理效率，而且在一定程度上缓解了河道污泥处置的困境，是一种高效环保的绿色处理技术。利用生物复合酶降解污泥的主要优势在于：
1)处理效果显著，复合酶中每种单酶都具有酶催化专一性，能够特异性降解有机质，保证降解效果；不仅可以处理污水处理厂的剩余污泥，也可以用于河道污泥的处理。
2)处理时间短、效率高，常用的污泥发酵方法处理周期一般为7-28天，使用菌群处理污泥的周期一般3-7天，本发明所述的复合酶降解污泥周期为8-24h，大大提高了污泥的处理效率，不影响后续生产。
3)操作简单，运行成本低，在污泥处理过程中，仅需要投加制备好的复合酶溶液即可，无需其他操作，可以直接利用现有的污泥池进行处理，节省了人力和物力成本。
4)绿色环保无公害，复合酶降解污泥中的有机质，产物主要为二氧化碳和水，对环境没有二次污染。
附图说明
图1为本发明实施例2中复合酶酶解时间验证结果。
图2为本发明实施例5中复合酶在河道污泥降解中的效果对比图。
具体实施方式
为了便于本领域技术人员的理解，下面结合实施例与附图对本发明作进一步的说明。
河道污泥的有机质成分复杂，主要包括蛋白质、淀粉、脂肪以及纤维素等，选择蛋白酶、淀粉酶、脂肪酶和纤维素酶进行复配组成复合酶。本实施例的用于降解污泥的复合酶，组成该复合酶的各组分的质量分数为：碱性蛋白酶15-40％、中性蛋白酶8-20％、木瓜蛋白酶4-20％、淀粉酶4-20％、脂肪酶15-40％、纤维素酶4-20％。
由于PAC长时间静置后会沉淀板结，因此复合酶需要现用现配。
使用降解污泥的复合酶处理污泥的具体方法为：
1)将污泥浓缩脱水，使污泥含水率为60-80％；
2)按污泥质量的1-5％添加复合酶溶液，并混合搅拌均匀；
3)控制复合酶反应温度在10-40℃，酶解反应8-24h。
实施例1：本实施例公开一种用于降解污泥的复合酶，由碱性蛋白酶、中性蛋白酶、木瓜蛋白酶、淀粉酶、脂肪酶和纤维素酶组成。
取10kg浓缩脱水后的污泥加入0.5kg复合酶溶液并混合搅拌均匀，复合酶由碱性蛋白酶、中性蛋白酶、木瓜蛋白酶、淀粉酶、脂肪酶和纤维素酶组成，各组分的比例为：碱性蛋白酶30％、中性蛋白酶16％、木瓜蛋白酶8％、淀粉酶8％、脂肪酶30％、纤维素酶8％，并加入5％-20％添加PAC，置于常温下酶解反应12h。
在相同条件下，将复合酶溶液组分更改为碱性蛋白酶、中性蛋白酶、酸性蛋白酶、淀粉酶、脂肪酶和纤维素酶，各组分的比例为：碱性蛋白酶30％、中性蛋白酶16％、酸性蛋白酶8％、淀粉酶8％、脂肪酶30％、纤维素酶8％，并加入5％-20％添加PAC，置于常温下酶解反应12h。
在相同条件下，将复合酶溶液组分更改为碱性蛋白酶、中性蛋白酶、木瓜蛋白酶、果胶酶、脂肪酶和纤维素酶，各组分的比例为：碱性蛋白酶30％、中性蛋白酶16％、木瓜蛋白酶8％、果胶酶8％、脂肪酶30％、纤维素酶8％，并加入5％-20％添加PAC，置于常温下酶解反应12h。
结合三组实验结果来看，经过复合酶处理后，污泥的VSS去除率分别达到52.59％、47.46％、49.72％，由此说明本实施公开的用于降解污泥的复合酶效果更好。
实施例2：酶解反应是一个快速水解的过程。使用上述复合酶，验证24h内复合酶的水解效率，同时做不添加复合酶的对照组。
如图1所示，取10kg浓缩脱水后的污泥加入0.5kg复合酶溶液并混合搅拌均匀，添加复合酶后，酶解反应进行8h，污泥的VSS去除率迅速达到52.59％，是对照组7.97％的6.6倍。污泥的VSS去除率明显高于不添加复合酶的对照组。之后随着反应时间延长，污泥的VSS去除率保持稳定。结合时间成本和降解效果，酶解时间选择8-24h。
实施例3：采用由各种纯酶组成的复合酶作用后，污泥中的VSS得到显著去除，但是随着酶解反应的进行，污泥逐渐降解为更加细小的颗粒，不易收集处理。当污泥进一步脱水时，这些小颗粒易随滤液流走，造成二次污染；同时当污泥发生降解后，污泥中包裹的重金属离子也会随之释放。因此在复合酶溶液中加入少量的PAC，一方面可以通过吸附作用将释放的重金属离子吸收聚集，另一方面可以通过絮凝作用沉淀污泥降解后产生的细小颗粒及重金属离子。
取10kg浓缩脱水后的污泥加入0.5kg添加5％-20％的PAC的复合酶溶液并混合搅拌均匀。酶解8h后，污泥的VSS去除率均达到50％以上，同时，污泥减量15％-20％。
实施例4：以南京某污水处理厂为例，计算污泥池体积，分别投放1％-5％的添加了PAC的复合酶溶液，在污泥池中充分曝气混匀，酶解反应8h后关闭曝气，静置12h后泥水分离，排掉上清液，发现污泥体积减少10％-15％。由于污泥池中污泥的含水率较高，对投加的复合酶起到了一定的稀释作用，复合酶的降解作用在一定程度减弱。但仍通过酶解反应，使污泥减量10％-15％，缓解了后期污泥处置的压力。
实施例5：以南京某河道污泥为样本，取10kg浓缩脱水后的河道污泥加入0.5kg添加了PAC的复合酶溶液并混合搅拌均匀，同时在相同的条件下，分别做投加单酶和不加酶的对照组。酶解8h后，河道污泥的VSS去除率从不加酶的6.94％增加到47.27％，明显高于单独使用碱性蛋白酶、中性蛋白酶、木瓜蛋白酶、淀粉酶、脂肪酶和纤维素酶的15.77％、15.80％、17.95％、13.89％、13.95％、18.76％，同时污泥减量15％-20％。如图2所示。说明该复合酶对河道污泥也能起到污泥降解及减量作用。
以上的实施例仅为说明本发明的技术思想，不能以此限定本发明的保护范围，凡是按照本发明提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何改动，均落入本发明保护范围之内。
Claims (5)
1.一种用于降解污泥的复合酶，其特征在于：所述复合酶由碱性蛋白酶、中性蛋白酶、木瓜蛋白酶、淀粉酶、脂肪酶、纤维素酶组成；
组成该复合酶的各组分的质量分数为：组成该复合酶的各组分的质量分数为：碱性蛋白酶15-40％、中性蛋白酶8-20％、木瓜蛋白酶4-20％、淀粉酶4-20％、脂肪酶15-40％、纤维素酶4-20％。
2.一种用于降解污泥的复合酶的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
将碱性蛋白酶、中性蛋白酶、木瓜蛋白酶、淀粉酶、脂肪酶、纤维素酶按照按权利要求1所述的比例充分混合，然后溶解于2-10倍复合酶质量体积的30-40℃蒸馏水中；将复合酶溶液置于30-40℃振荡水浴锅中，均匀振荡30-60min；按照复合酶质量的5％-20％添加聚合氯化铝，并在振荡水浴锅中保持充分搅拌。
3.一种降解污泥的复合酶处理污泥的方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤1，将污泥浓缩脱水，使污泥含水率为60-80％；
步骤2，按污泥质量的1-5％添加复合酶溶液，并混合搅拌均匀；
步骤3，控制复合酶反应温度在10-40℃，酶解反应8-24h。
4.根据权利要求3所述的降解污泥的复合酶处理污泥的方法，其特征在于：在处理污泥的过程中，添加复合酶的同时加入聚合氯化铝，添加量为复合酶质量的5-20％。
5.根据权利要求1所述的降解污泥的复合酶，其特征在于：利用生物酶的专一性，不仅可以处理污水处理厂的剩余污泥，也可以用于河道污泥的处理。
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- 2021-08-02 CN CN202110879178.8A patent/CN113461286A/zh active Pending
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