专利名称：一种从剩余污泥中回收水解酶的方法及其应用的制作方法
技术领域：
本发明属于污泥资源化与废水生物处理领域，主要涉及一种从剩余污泥中回收利用水解酶的方法。
背景技术：
活性污泥法处理污水作为一种生物处理过程，广泛应用于市政污水厂和工业污水厂。然而，活性污泥法处理污水过程中产生的剩余污泥正逐渐变成一个日益严重的问题，特别是在我国，污泥产量逐年递增，仅2010年一年就产生了超过6百万吨的干污泥。有报道， 我国污水厂60%运营成本耗费在污泥处理过程中。同时，处理污泥的填埋过程，不仅大量占用土地，还会产生有害的渗滤液，给环境和土地资源保护带来危害。剩余污泥中含有可利用的物质,特别是如何回收利用剩余污泥中的水解酶成为目前需要解决的问题。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是解决目前活性污泥产生大量剩余污泥存在量多处理困难的问题，提供了一种从剩余污泥中回收利用水解酶的方法，从剩余污泥中获取水解酶，主要为蛋白酶和a-葡萄糖苷酶，提高废水中大分子有机物的降解速率，同时实现了污泥资源化利用。为实现上述目的，本发明从剩余污泥中回收水解酶的方法，包括以下步骤超声破解剩余污泥得到超声污泥破解液，随后离心分离所述超声污泥破解液，离心分离后取上清液并投入酶沉淀剂混合，静置过滤得到水解酶。在上述技术方案中，所述超声破解步骤中，所述剩余污泥含固量(质量百分比) 2% -4% ;超声破解设备为多探头式超声处理器，超声频率为18kHz-25kHz，探头直径为 20mm-25mm，超声声能密度为 0. 96kW/L_l. 44kW/L，超声破解时间15min_25min。所述超声污泥破解液在3600 Xg 5500 Xg离心力下离心9min 20min。所述酶沉淀剂为硫酸铵。所述上清液中所述酶沉淀剂的质量w与上清液的体积V之比为36% 48% (w/ v)。所述加入酶沉淀剂混合后的静置时间为lh_2h。本发明还提供了根据本发明上述回收水解酶方法获得的水解酶在废水处理过程的应用，其中将所述回收的水解酶回投到污水处理反应器中。在上述应用中，也可以将水解酶经磷酸缓冲液重溶解后再投入到污水处理反应器中。与传统废水生物处理工艺相比，本发明的优点在于利用超声波破解剩余污泥，使剩余污泥的蛋白酶和a-葡萄糖苷酶的溶出到破解液中，从破解液中获得相关水解酶，实现了污泥资源化利用，同时将水解酶加入到污水处理反应器中可以有效的提高污水处理速率，主要是大分子有机物蛋白质和糖类的降解速率。本发明回收水解酶的方法，步骤简单， 可最大限度保留酶活力。处理得到水解酶可以应用到污水处理过程中，加快有机物降解，从而实现剩余污泥资源化，降低污泥处置费用。
具体实施例方式本发明从剩余污泥中回收水解酶的方法，步骤包括超声破解剩余污泥得到超声污泥破解液，离心分离超声污泥破解液，离心分离后取上清液并投入酶沉淀剂混合，静置过滤得到水解酶沉淀物。通过大量试验研究，比较了不同条件下(如频率、声能密度、超声作用时间、功率及比能等)超声破解剩余污泥的蛋白酶和a-葡萄糖苷酶的溶出，并综合考虑超声能耗、超声破解污泥后水解酶活性、水解速率等要素，选择合适超声反应条件破解剩余污泥，并将其破解液回流至好氧池，提高有机物降解速率，获得一种新工艺以及最佳工艺运行参数(如污泥破解程度、提取水解酶方法等)。采用该工艺进行水解酶回收，可最大限度保留酶活力， 加快有机物降解，将剩余污泥资源化，降低污泥处置费用。下面通过实施例来说明本发明的具体实施方式
。实施例1
取含固量为3. 2%的剩余污泥到多探头超声反应器内进行超声破解预处理，控制超声反应器频率为20kHz，探头直径为25mm，声能密度为0. 96kW/L，超声破解时间为20min。 破解后污泥破解液，通过离心机离心过滤取上清液，其中在4000Xg离心力条件下离心 12min，将得到上清液进入加药沉淀池，投加酶沉淀剂，一般使用分析纯的硫酸铵，蛋白质领域广义沉淀剂，本实施例中使用硫酸铵作酶沉淀剂，且控制硫酸铵的最终浓度(即硫酸铵的质量w与上清液的体积V的比)达到37. 5%，经过充分混合静置Ih之后，回收水解酶。 回收的水解酶直接回流至污水处理系统的好氧池。检测好氧池中蛋白质和多糖的降解速率分别为0. 41mg/ml IT1和0. 96mg/ml IT1，较改造之前分别提高80. 12%和131. 20%。实施例2取含固量为2. 8%的剩余污泥到多探头超声反应器内进行超声破解预处理，控制超声反应器频率为18Hz，探头直径为20mm，声能密度为I. 44kW/L，超声破解时间为18min。 破解后污泥破解液，通过离心机离心过滤取上清液，其中在4760Xg离心力条件下离心 15min，将得到上清液进入加药沉淀池，投加硫酸铵酶沉淀剂，且控制硫酸铵的最终浓度达到40. 3%，经过充分混合静置Ih之后，回收水解酶并回流至好氧池。检测缺氧池中蛋白质和多糖的降解速率分别为0. 67mg/ml f1和I. 47mg/ml七1，较改造之前分别提高294. 15% 和 353. 72%。实施例3取含固量为3%的剩余污泥到多探头超声反应器内进行超声破解预处理，控制超声反应器频率为25Hz，探头直径为25mm，声能密度为I. 20kW/L，超声破解时间为16min。 破解后污泥破解液，通过离心机离心过滤取上清液，其中在5260Xg离心力条件下离心 17min，将得到上清液进入加药沉淀池，投加硫酸铵酶沉淀剂，且控制硫酸铵的最终浓度达到46. 4%，经过充分混合静置Ih之后，回收水解酶并回流至好氧池。检测好氧池中蛋白质和多糖的降解速率分别为.，前分别提高228. 29%和286. 34%。
实施例4取含固量为4%的剩余污泥到多探头超声反应器内进行超声破解预处理，控制超声反应器频率为25Hz，探头直径为25mm，声能密度为I. 20kW/L，超声破解时间为25min。 破解后污泥破解液，通过离心机离心过滤取上清液，其中在5500Xg离心力条件下离心 20min，将得到上清液进入加药沉淀池，投加硫酸铵酶沉淀剂，且控制硫酸铵的最终浓度达到48%，经过充分混合静置2h之后，回收水解酶并回流至好氧池。检测好氧池中蛋白质和多糖的降解速率分别为0. 52mg/ml h-1和I. 19mg/ml h—1，较改造之前分别提高228. 29% 和 286. 34%。实施例5取含固量为2%的剩余污泥到多探头超声反应器内进行超声破解预处理，控制超声反应器频率为18Hz，探头直径为20mm，声能密度为I. 10kW/L，超声破解时间为15min。破解后污泥破解液，通过离心机离心过滤取上清液，其中在3600Xg离心力条件下离心9min， 将得到上清液进入加药沉淀池，投加硫酸铵酶沉淀剂，且控制硫酸铵的最终浓度达到36%， 经过充分混合静置Ih之后，回收水解酶并回流至好氧池。检测好氧池中蛋白质和多糖的降解速率分别为0. 39mg/ml .h—1和0. 91mg/ml .h—1，较改造之前分别提高71. 35%和113. 62%。
权利要求
1.一种从剩余污泥中回收水解酶的方法，包括超声破解剩余污泥得到超声污泥破解液，随后离心分离所述超声污泥破解液，离心分离后取上清液并投入酶沉淀剂混合，静置过滤，即得到水解酶。
2.根据权利要求I所述的从剩余污泥中回收水解酶的方法，其特征在于，所述超声破解步骤中，所述剩余污泥含固量以质量百分比计为2% -4% ;超声破解设备为多探头式超声处理器，超声频率为18kHz-25kHz，探头直径为20mm-25mm，超声声能密度为O. 96kff/ L-1. 44kW/L，超声破解时间15min-25min。
3.根据权利要求I所述的从剩余污泥中回收水解酶的方法，其特征在于，超声污泥破解液在离心力为3600 Xg 5500 Xg条件下离心9min 20min。
4.根据权利要求I所述的从剩余污泥中回收水解酶的方法，其特征在于，所述酶沉淀剂为硫酸铵。
5.根据权利要求I所述的从剩余污泥中回收水解酶的方法，其特征在于，所述上清液中所述酶沉淀剂的质量w与上清液的体积V之比为36% 48%。
6.根据权利要求I所述的从剩余污泥中回收水解酶的方法，其特征在于，加入酶沉淀剂混合后静置时间为lh_2h。
7.根据权利要求I所述方法回收的水解酶在废水处理过程的应用，其特征在于，将所述回收的水解酶回投到污水处理反应器中。
8.根据权利要求7所述方法回收的水解酶在废水处理过程的应用，其特征在于，所述水解酶在回投前先经磷酸缓冲液重溶解。
全文摘要
本发明公开了一种从剩余污泥中回收水解酶的方法，它包括超声破解剩余污泥得到超声污泥破解液，然后离心分离所述超声污泥破解液，离心分离后取上清液并投入酶沉淀剂，混合静置过滤后得到水解酶沉淀物。本发明利用超声波技术处理剩余污泥，从破解液中获得相关水解酶，将水解酶加入到污水处理反应器中可以有效的提高污水处理速率。这种方法不仅实现了污泥资源化利用，同时还改善了污水的处理过程。
文档编号C12N9/26GK102586211SQ201210006869
公开日2012年7月18日 申请日期2012年1月9日 优先权日2012年1月9日
发明者季民, 王拓, 王芬 申请人:天津大学