一种用于在水净化中酶处理污泥的方法技术

本发明专利技术涉及一种用于在水净化中处理污泥的方法，该方法包括下述步骤：提供包括能够消化天然聚合物材料的至少一种酶的酶混合物；以及以任选的顺序或同时将酶混合物和至少一种螯合试剂添加到含水污泥悬浮液中。螯合剂选自由柠檬酸及其盐组成的组。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种用于在水净化中处理污泥的新颖的方法及其用途。
技术介绍
最近二十年来，已经研究了污泥的酶水解，且已经报道了许多来自不 同有机体的酶在大范围的废水处理应用中起到了重要的作用。酶对存在于 市政污泥中的特定物质起作用且因此可以改变废物的特征。污泥变得更易 受到进一步的处理，并促进了生物转化成有附加值的产物。厌氧消化之前 的混合污泥的酶处理显示出污泥的降解并引起曱烷的产生。酶处理废水污 泥可能对污泥体积的减少做出贡献，且不会产生生物质。酶通过多步骤工艺来分解类似蛋白质、多糖和脂质的聚合物。 一开始， 酶吸附到固体底物上并且粘住被松散地结合到表面上的小聚合物。更密实 的污泥芯的溶解以较低的速率发生，这取决于酶向表面活性部位和芯颗粒 的扩散。先前的研究已经显示出蛋白酶、脂肪酶和内切聚糖酶(endo-glycanase)的组合加速了市政污泥的溶解。然而，酶纟皮捕集在污泥 内。此捕集减弱了酶对污泥的作用，而不是酶对存在的可溶性生色底物的 作用。在UK专利申请2 167 399中，描述了一种用于水解酶处理有机物质和 生物质的方法。该方法描述了这样的步骤在氧存在下，即在好氧或需氧 工艺中，将呈三乙酸腈的二铵盐和/或三铵盐形式的螯合物形成剂 (chelate-former)添加到该方法中。水解酶降解了蛋白质结构。在好氧环 境中，酶处理的最终产物是二氧化^ 友和水。在美国专利5 783 081中，描述了一种改进操作厌氧固体消化器的性 4能的方法，其包括如下步骤添加至少一种产曱烷菌(methanogen)的至 少一种基本上纯的培养基。在此处描述的实施方案中，将螯合剂柠檬酸添 加到所述消化器中。此专利中仅仅描述了在厌氧环境中微生物如细菌和螯 合剂的组合。在此领域内，仍存在对找到在水净化中增强污泥的降解的新的方式的 需求，以便获得更有成本效益的方法。现在使用的酶是非常昂贵的，且如 果可以提供使用更少的酶的可选择的方法，那么工业水净化厂将看到这种 有成本效益的方法的益处。专利技术概述通过本专利技术已经解决了上述问题。在一个方面，本专利技术涉及一种用于在水净化中处理污泥的方法，其特 征在于下述步骤a) 提供包括能够消化天然聚合物材料的至少一种酶的酶混合物；b) 以任选的顺序或同时将酶混合物和至少一种螯合试剂添加到含水 污泥悬浮液中。在另一个方面，本专利技术涉及上述方法的用途，其除了用于水净化中的 常规消化之外。在又一个方面，本专利技术涉及上述方法的用途，其取代用于水净化中的 常规消化。附图描述附图说明图1描述了与不存在螯合试剂相比，当在不同的总的酶剂量(13.7 mg/g、34.25 mg/g和54.8 mg/g)下使用螯合试剂柠檬酸(以25 mM和50 mM) 和EDTA (以25 mM和50 mM)时所释3文的COD ( mg/1 )。图2描述了当使用酶连同螯合试剂柠檬酸(Cit A )、EDTA、沸石(Zeo )、 氟化钠(Flu)和与硅酸钠结合的)'弗石(Zeo + Kwet) (Kwet是由Kemira销售的硅酸钠的产品名)时所释放的ACOD (mg/1)。图3描述了在25 mM和50 mM的螯合试剂Cit A和EDTA存在下以 及不存在任何螯合试剂时，呈固相和液相形式的酶即蛋白酶和纤维素酶的 活性(酶活性U/ml )。所有样品中的酶的量是137 mg/g千固体污泥。专利技术详述本专利技术的目的是提供用于在水净化中处理污泥的新颖的方法。已经认 识到，向净化方法中添加根据本专利技术方法的螯合剂增强了污泥的消化。而 且，螯合剂防止酶4皮捕集在污泥表面上，并增强了污泥的酶溶解。本专利技术 因提供了更有效和更有成本效益的工艺而确实有益于水净化工业。因此， 提高水净化中的酶的效率是本专利技术的主要关注点。在根据本专利技术的方法的一个实施方案中，至少一种螯合试剂选自由柠 檬酸(CitA)、乙二胺四乙酸(EDTA)、酒石酸及它们的盐、沸石A、氟 化钠、与沸石A结合的硫代硫酸钠、硅酸钠、与沐石A结合的硅酸钠以及 上述物质的任何组合。因而，螯合试剂可以是所述试剂中的两种或更多种 的组合或此处没有明确提到的任何其他螯合试剂。本领域的技术人员应认 识到，只要能获得期望的结果，此处没有明确提到的任何其他螯合试剂都 可以根据本专利技术来使用。然而，由于含磷螯合试剂会增大流出物中的磷负 荷，所以含磷螯合试剂是不适合的。根据本专利技术，已经证明了不同螯合剂对酶污泥降解的积极作用。此作 用可以通过溶液中较高的化学需氧量(COD)值来见证。除了详细提到的 诸如EDTA和Cit A的试剂外，也试^验了其他试剂，即酒石酸、沸石A、 氟化物、与沸石A结合的硫代硫酸盐、与沸石A结合的珪酸钠以及硅酸钠。 柠檬酸是所试验的最佳试剂。而且，柠檬酸是可生物降解的。较大的聚集体的破裂导致可用于酶水解的比表面积增大。从污泥去除 聚阳离子减少了网络度，但也改变了污泥表面的电荷和极性。例如，静电 结合部位是废水处理和生物修复中的金属生物吸附的关键指标。污泥的电 荷变化将会影响包括非阳离子型在内的所有的离子相互作用。已经显示出，水解温度越低，则释放的负性基团越少。将至少一种螯合试剂以(总的污泥悬浮液中的)约0.1mM-200 mM 的总的最终浓度添加到污泥悬浮液中，优选以(总的污泥悬浮液中的)约 0.1 mM - 75 mM如1 mM - 75 mM的总的最终浓度进行添加。例如，螯合 剂可以约5mM、 10 mM、 15 mM、 20 mM、 25 mM、 30 mM、 35 mM、 40 mM、 45 mM、 50 mM、 55 mM、 60 mM、 65 mM、 70mM和75mM的浓 度进行添加。优选地，螯合剂可以约0.1 mM - 50 mM，优选0.1 mM - 25 mM且更优选0.1 mM - 10 mM如0.1 mM - 5 mM的浓度来进行添加。螯 合剂可以约1 mM - 50 mM如1 mM - 25 mM的浓度来进行添加。在根据本专利技术的方法中，提供了能够消化天然聚合物材料的酶混合 物。本领域的技术人员应认识到，只要能获得期望的结果，此处没有明确 提到的任何类型的酶都可以用在酶混合物中。在本专利技术的一个实施方案中，酶混合物中的至少一种酶选自糖苷酶、 脂肪酶、蛋白酶、氧化酶、月几醇六磷酸酶。因而，酶混合物可以包括一种 或多种酶。可以被使用的酶的其他示例是淀粉酶、纤维素酶、木聚糖酶、 葡聚糖酶和麦芽糖糊精酶(glycanse)。可以根据污泥的类型和来源选择酶。 优选的酶是诸如Alcalase (市售的蛋白酶的产品名)的蛋白酶和诸如 Lipolase (市售的脂肪酶的产品名)的脂肪酶。Alcalase是对以下物质具有 非常广泛的特异性即高特异性的蛋白酶诸如Phe、 Trp和Tyr的芳族M 酸；酸性氨基酸Glu;诸如Met的含硫氨基酸以及诸如Leu和Ala的脂肪 族氨基酸。上述蛋白酶共有与一些蛋白酶单独相关的特异性。这对具有广 泛的基质特异性的市售的Lipolase同样是适用的。换句话说，Lipolase促 进了多种甘油三酸酯的水解。在本专利技术的又一个实施方案中，酶混合物是例如至少两种酶的组合， 如包括如a-淀粉酶与纤维素酶的组合、漆酶与脂肪酶的组合、漆酶与a-淀粉酶的组合或上述物质的任何其本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于在水净化中处理污泥的方法，所述方法包括下述步骤：　ａ）提供包括能够消化天然聚合物材料的至少一种酶的酶混合物；　ｂ）以任选的顺序或同时将所述酶混合物和至少一种螯合试剂添加到含水污泥悬浮液中，　其中所述至少一种螯合试剂 选自由柠檬酸及其盐组成的组，且　所述至少一种螯合试剂以约０．１ｍＭ－２００ｍＭ的浓度存在。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】SE 2007-5-31 0701378-21.一种用于在水净化中处理污泥的方法，所述方法包括下述步骤a)提供包括能够消化天然聚合物材料的至少一种酶的酶混合物；b)以任选的顺序或同时将所述酶混合物和至少一种螯合试剂添加到含水污泥悬浮液中，其中所述至少一种螯合试剂选自由柠檬酸及其盐组成的组，且所述至少一种螯合试剂以约0.1mM-200mM的浓度存在。2. 根据权利要求1所述的方法，其中所述至少一种螯合试剂以约1mM - 75 mM的浓度存在。3. 根据权利要求1或2中任一项所述的方法，其中所述酶混合物中的所述至少一种酶选自糖芬酶、脂肪酶、蛋白酶、氧化酶、肌醇六磷酸酶的组。4. 根据权利要求1-3中任一项所述的方法，其中在添加所述至少一种螯合试剂之后，通过添加酸或碱将pH调节至6-9。5. 根据权利要求1-4中任一项所述的方法，其中所述处理发生在任何厌氧消化器中。6. 根据权利要求1-5中任一项所述的方法，其中所述酶混合物污 泥千固体的质量比是约0.1 mg/g干固体-140 mg/g干固体。7. 根据权利要求6所述的方法，其中所述质量比是约l mg/g干固体-70 mg/g干固体，优选1 mg/g干固体-55 mg/g千固体，更优选1 mg/g干固体-35mg/g干固体，更优选1 mg/g千固体-14mg/g干固体。8. 根据权利要求1-7中任一项所述的方法，其中还包括向所述悬浮液中添加至少一种发酵细菌物种的步骤，由此使步骤b)中获得的所得到的污泥悬浮...

【专利技术属性】
技术研发人员：埃斯特拉兹瓦杰科戴伊，奥洛夫诺尔洛，
申请(专利权)人：凯米罗总公司，
类型：发明
国别省市：FI[芬兰]