一种复合生物酶强化剩余污泥快速溶胞的方法技术

一种复合生物酶强化剩余污泥快速溶胞的方法，本发明专利技术涉及剩余污泥处理领域。本发明专利技术要解决现有剩余污泥厌氧消化水解速率慢、效率低，预处理方法耗能高药、药剂投入量大的技术问题。方法：一、对剩余污泥过滤并检测；二、计算水解酶的投加量；三、对剩余污泥进行预处理；四、投加部分蛋白酶；五、投加淀粉酶和纤维素酶；六、投加溶菌酶；七、再次投加蛋白酶。本方法操作简便，水解效果显著提高，处理过程不产生任何有毒有害物质，对后续厌氧发酵生物过程无负面影响。本发明专利技术用于处理剩余污泥。

【技术实现步骤摘要】
一种复合生物酶强化剩余污泥快速溶胞的方法
本专利技术涉及剩余污泥处理领域。
技术介绍
我国城镇污水处理厂污水处理量的不断升高，产生的剩余污泥总量不断升高，而污泥中富含大量有机质，碳源资源丰富，采用适当处理处置方式，实现其资源化、能源化迫在眉睫。厌氧处理是国际上应用最广泛的剩余污泥资源化和稳定化处理方法，既解决了污泥环境污染问题，又可回收沼气和有机肥等资源，促进污泥的回收利用效率。由于剩余污泥组分复杂、难降解、水解过程长，导致水解过程成为厌氧发酵的限速步骤。，寻求既能够实现剩余污泥有机颗粒快速高效水解，又廉价经济、应用性强的预处理方法，成为当前污泥生物处理及资源化领域一个研究热点问题。目前剩余污泥主要预处理方法包含高温、超声处理等物理方法，酸碱处理、高级氧化等化学方法和投加生物酶、微生物菌剂等生物方法，以及微波-H2O2联用、超声-碱联用等耦合联用研究。其中物理方法一般通过外界输入大量能量达到破坏EPS结构及细胞整体性，将大分子有机物粉碎成小分子有机物的目的，能量消耗大。化学方法一般通过投加化学试剂与EPS及细胞发生作用破坏化学键，但会对微生物正常生命活动造成影响，影响后续的厌氧消化工艺的运行。耦合联用方法处理效果较好，但一般需要额外的污泥处理设施设备，成本较大、操作复杂。生物酶具有高效催化活性、水解专一彻底、环境适应能力强等优势采用多种酶共同参与的水解过程的复合酶溶胞水解方法，可发挥不同酶的水解效果，根据EPS中的不同组分进行针对性的水解，也可分解微生物细胞壁，使胞内物质溶出，进一步增加上清液中的小分子有机物含量，为厌氧发酵后续过程提供原料。然而，目前酶法预处理中酶的选择及投量通常根据既定的投加方式施行，而未根据EPS组分性质不同而做出调整，导致不同来源剩余污泥组分差异较大时，固定的外源水解酶投加比例无法有效地提高污泥水解效果，且易造成浪费。
技术实现思路
本专利技术要解决现有剩余污泥厌氧消化水解速率慢、效率低，预处理方法耗能高药、药剂投入量大的技术问题，而提供一种复合生物酶强化剩余污泥快速溶胞的方法。一种复合生物酶强化剩余污泥快速溶胞的方法，具体按以下步骤进行：一、将污水厂二沉池的剩余污泥过滤去除杂质，然后调节剩余污泥VSS浓度为7～8g/L；再提取剩余污泥EPS，测定COD值作为EPS总量、单位为mg/L，蛋白质含量PN、单位为mg/L，多糖含量PS、单位为mg/L，纤维素含量C、单位为mg/L；二、根据步骤一测定的结果确定水解酶的投加量：控制水解酶总投加量为150～170mg/gVSS；以EPS总量在VSS中占比，确定溶菌酶投加量，EPS/VSS单位为mgCOD/gVSS；当EPS/VSS＜50，溶菌酶投加量为水解酶总投加量的55％；当50≤EPS/VSS＜100，溶菌酶投加量为水解酶总投加量的50％；当100≤EPS/VSS＜200，溶菌酶投加量为水解酶总投加量的45％；当EPS/VSS≥200，溶菌酶投加量为水解酶总投加量的40％；以EPS中蛋白质与多糖含量的比例，确定蛋白酶与多糖酶的投量比，当PN/PS＜1，蛋白酶与多糖酶的投量比为1∶1；当1≤PN/PS＜1.5，蛋白酶与多糖酶的投量比为2∶1；当1.5≤PN/PS＜3，蛋白酶与多糖酶的投量比为3∶1；当PN/PS≥3，蛋白酶与多糖酶的投量比为6∶1；以EPS中纤维素与多糖含量的比例，确定淀粉酶与纤维素酶的投量比，当C/PS＜0.2，淀粉酶与纤维素酶的投量比为2∶1；当0.2≤C/PS＜0.5，淀粉酶与纤维素酶的投量比为1∶1；当C/PS≥0.5，淀粉酶与纤维素酶的投量比为1∶2；水解酶为溶菌酶、蛋白酶、淀粉酶和纤维素酶；多糖酶为淀粉酶和纤维素酶；三、将过滤后的剩余污泥调节pH值为5.5～7，控制温度为40～60℃，保温45～75min；四、向步骤三处理后的剩余污泥中投加蛋白酶，蛋白酶的投加量为步骤二计算投加量的50％，搅拌，水解0.5～1.5h；五、向步骤四处理后的剩余污泥中投加淀粉酶和纤维素酶，淀粉酶和纤维素酶的投加量为步骤二计算投加量，搅拌，水解0.5～1.5h；六、向步骤五处理后的剩余污泥中投加溶菌酶，溶菌酶的投加量为步骤二计算投加量，搅拌，水解1.5～2.5h；七、向步骤六处理后的剩余污泥中投加蛋白酶，蛋白酶的投加量为步骤二计算投加量的50％，搅拌，水解1.5～2.5h；完成。其中步骤一提取剩余污泥EPS，可以采用EDTA法提取，即污泥样品加入2％EDTA溶液，在20℃条件下振荡萃取5h后，离心后上清液过0.45μm膜得到；测定COD作为EPS总量，COD测定方法采用快速消解法，单位mg/L。利用高通量方法对剩余污泥中存在的微生物菌群从门水平进行检测。测定EPS中蛋白质含量PN，单位mg/L、多糖含量PS，单位mg/L、纤维素含量C，单位mg/L，其中蛋白质含量测定采用Lowry法或改良Bradford法，多糖含量测定采用苯酚-硫酸法，纤维素含量采用范式洗涤法。该步骤检测剩余污泥的基本性质以及EPS的主要成分组成。步骤三为水解酶提供最适的反应条件，提高水解效率，增加水解后SCOD含量。步骤四投加蛋白酶用于破坏EPS中的蛋白质骨架结构，将EPS结构打散，为后续其他酶的水解做准备。步骤五投加淀粉酶和纤维素酶用于进一步破坏EPS中交联的多糖类物质，将EPS拆解，为后续其他酶的水解做准备。由于步骤四中蛋白酶已将EPS骨架破坏，EPS中的多糖类物质更容易与水解酶接触，从而更好地破坏交联的多糖类物质。将蛋白酶和多糖酶组合(淀粉酶+纤维素酶)分开投加可以避免影响，保证多糖酶组合活性，使EPS中的多糖类物质都能够充分水解，便于后续溶菌酶到达作用位点。步骤六投加溶菌酶，溶菌酶的作用位点位于细菌细胞壁，通过破坏革兰氏阳性菌细胞壁中的N-乙酰胞壁酸和N-乙酰氨基葡萄糖之间的β-1,4糖苷键造成细胞壁水解，使微生物在渗透压的作用下吸水溶胀破裂，将胞内物质进一步释放到上清液中。释放的胞内物质会提供一部分可降解有机物，作为水解过程的底物；与此同时，胞内酶液被释放，为水解提供更多的工具。两方面因素共同影响，使水解效果提高，可以为后续厌氧发酵提供更多底物。相较其他预处理方法，本方法经步骤四、五处理后，剩余污泥EPS结构被破坏且部分溶出至上清液中，溶菌酶更容易穿过EPS到达其作用位点，水解效率提高，成本降低，可以向上清液中释放更多的底物及胞内酶供厌氧消化后续步骤使用。步骤七再次投加蛋白酶可以对进一步水解EPS中的蛋白类物质，并且可以水解从胞内释放的大量有机物，从而最大限度的对水解效果进行强化，提高SCOD。本方法中，蛋白酶、淀粉酶和纤维素酶的选择基于水解主要底物胞外聚合物(EPS)的主要成分，利用三种水解酶针对性的去除EPS的主要成分蛋白质和多糖类物质。溶菌酶经实验验证为强化水解效果最好的水解酶种类，因此方法中选择溶菌酶作为强化水解的核心水解酶。本专利技术以剩余污泥EPS成分组成为依据，选择淀粉酶、纤维素酶、蛋白酶、溶菌本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种复合生物酶强化剩余污泥快速溶胞的方法，其特征在于该方法具体按以下步骤进行：/n一、将污水厂二沉池的剩余污泥过滤去除杂质，调节剩余污泥VSS浓度为7～8g/L；再提取剩余污泥EPS，测定COD值作为EPS总量、单位为mg/L，蛋白质含量PN、单位为mg/L，多糖含量PS、单位为mg/L，纤维素含量C、单位为mg/L；/n二、根据步骤一测定的结果确定水解酶的投加量：/n控制水解酶总投加量为150～170mg/gVSS；/n以EPS总量在VSS中占比，确定溶菌酶投加量，EPS/VSS单位为mgCOD/gVSS；当EPS/VSS＜50，溶菌酶投加量为水解酶总投加量的55％；当50≤EPS/VSS＜100，溶菌酶投加量为水解酶总投加量的50％；当100≤EPS/VSS＜200，溶菌酶投加量为水解酶总投加量的45％；当EPS/VSS≥200，溶菌酶投加量为水解酶总投加量的40％；/n以EPS中蛋白质与多糖含量的比例，确定蛋白酶与多糖酶的投量比，当PN/PS＜1，蛋白酶与多糖酶的投量比为1∶1；当1≤PN/PS＜1.5，蛋白酶与多糖酶的投量比为2∶1；当1.5≤PN/PS＜3，蛋白酶与多糖酶的投量比为3∶1；当PN/PS≥3，蛋白酶与多糖酶的投量比为6∶1；/n以EPS中纤维素与多糖含量的比例，确定淀粉酶与纤维素酶的投量比，当C/PS＜0.2，淀粉酶与纤维素酶的投量比为2∶1；当0.2≤C/PS＜0.5，淀粉酶与纤维素酶的投量比为1∶1；当C/PS≥0.5，淀粉酶与纤维素酶的投量比为1∶2；/n水解酶为溶菌酶、蛋白酶、淀粉酶和纤维素酶；/n多糖酶为淀粉酶和纤维素酶；/n三、将过滤后的剩余污泥调节pH值为5.5～7，控制温度为40～60℃，保温45～75min；/n四、向步骤三处理后的剩余污泥中投加蛋白酶，蛋白酶的投加量为步骤二计算投加量的50％，搅拌，水解0.5～1.5h；/n五、向步骤四处理后的剩余污泥中投加淀粉酶和纤维素酶，淀粉酶和纤维素酶的投加量为步骤二计算投加量，搅拌，水解0.5～1.5h；/n六、向步骤五处理后的剩余污泥中投加溶菌酶，溶菌酶的投加量为步骤二计算投加量，搅拌，水解1.5～2.5h；/n七、向步骤六处理后的剩余污泥中投加蛋白酶，蛋白酶的投加量为步骤二计算投加量的50％，搅拌，水解1.5～2.5h；完成。/n...

【技术特征摘要】
1.一种复合生物酶强化剩余污泥快速溶胞的方法，其特征在于该方法具体按以下步骤进行：
一、将污水厂二沉池的剩余污泥过滤去除杂质，调节剩余污泥VSS浓度为7～8g/L；再提取剩余污泥EPS，测定COD值作为EPS总量、单位为mg/L，蛋白质含量PN、单位为mg/L，多糖含量PS、单位为mg/L，纤维素含量C、单位为mg/L；
二、根据步骤一测定的结果确定水解酶的投加量：
控制水解酶总投加量为150～170mg/gVSS；
以EPS总量在VSS中占比，确定溶菌酶投加量，EPS/VSS单位为mgCOD/gVSS；当EPS/VSS＜50，溶菌酶投加量为水解酶总投加量的55％；当50≤EPS/VSS＜100，溶菌酶投加量为水解酶总投加量的50％；当100≤EPS/VSS＜200，溶菌酶投加量为水解酶总投加量的45％；当EPS/VSS≥200，溶菌酶投加量为水解酶总投加量的40％；
以EPS中蛋白质与多糖含量的比例，确定蛋白酶与多糖酶的投量比，当PN/PS＜1，蛋白酶与多糖酶的投量比为1∶1；当1≤PN/PS＜1.5，蛋白酶与多糖酶的投量比为2∶1；当1.5≤PN/PS＜3，蛋白酶与多糖酶的投量比为3∶1；当PN/PS≥3，蛋白酶与多糖酶的投量比为6∶1；
以EPS中纤维素与多糖含量的比例，确定淀粉酶与纤维素酶的投量比，当C/PS＜0.2，淀粉酶与纤维素酶的投量比为2∶1；当0.2≤C/PS＜0.5，淀粉酶与纤维素酶的投量比为1∶1；当C/PS≥0.5，淀粉酶与纤维素酶的投量比为1∶2；
水解酶为溶菌酶、蛋白酶、淀粉酶和纤维素酶；
多糖酶为淀粉酶和纤维素酶；
三、将过滤后的剩余污泥调节pH值为5.5～7，控制温度为40～60℃，保温45～75min；
四、向步骤三处理后的剩余污泥中投加蛋白酶，蛋白酶的投加量为步骤二计算投加量的50％，搅拌，水解0.5～1.5h；
五、向步骤四处理后的剩余污泥中投加淀粉酶和纤维素酶，淀粉酶和...

【专利技术属性】
技术研发人员：赫俊国，邹祥，张鹏飞，钟毅杰，潘鑫磊，
申请(专利权)人：广州大学，
类型：发明
国别省市：广东;44