專利名稱：一種從剩余污泥中回收水解酶的方法及其應用的制作方法
技術領域：
本發明屬于污泥資源化與廢水生物處理領域，主要涉及一種從剩余污泥中回收利用水解酶的方法。
背景技術：
活性污泥法處理污水作為一種生物處理過程，廣泛應用于市政污水廠和工業污水廠。然而，活性污泥法處理污水過程中產生的剩余污泥正逐漸變成一個日益嚴重的問題，特別是在我國，污泥產量逐年遞增，僅2010年一年就產生了超過6百萬噸的干污泥。有報道， 我國污水廠60%運營成本耗費在污泥處理過程中。同時，處理污泥的填埋過程，不僅大量占用土地，還會產生有害的滲濾液，給環境和土地資源保護帶來危害。剩余污泥中含有可利用的物質,特別是如何回收利用剩余污泥中的水解酶成為目前需要解決的問題。

發明內容
本發明所要解決的技術問題是解決目前活性污泥產生大量剩余污泥存在量多處理困難的問題，提供了一種從剩余污泥中回收利用水解酶的方法，從剩余污泥中獲取水解酶，主要為蛋白酶和a-葡萄糖苷酶，提高廢水中大分子有機物的降解速率，同時實現了污泥資源化利用。為實現上述目的，本發明從剩余污泥中回收水解酶的方法，包括以下步驟超聲破解剩余污泥得到超聲污泥破解液，隨后離心分離所述超聲污泥破解液，離心分離后取上清液并投入酶沉淀劑混合，靜置過濾得到水解酶。在上述技術方案中，所述超聲破解步驟中，所述剩余污泥含固量(質量百分比) 2% -4% ;超聲破解設備為多探頭式超聲處理器，超聲頻率為18kHz-25kHz，探頭直徑為 20mm-25mm，超聲聲能密度為 0. 96kW/L_l. 44kW/L，超聲破解時間15min_25min。所述超聲污泥破解液在3600 Xg 5500 Xg離心力下離心9min 20min。所述酶沉淀劑為硫酸銨。所述上清液中所述酶沉淀劑的質量w與上清液的體積V之比為36% 48% (w/ v)。所述加入酶沉淀劑混合后的靜置時間為lh_2h。本發明還提供了根據本發明上述回收水解酶方法獲得的水解酶在廢水處理過程的應用，其中將所述回收的水解酶回投到污水處理反應器中。在上述應用中，也可以將水解酶經磷酸緩沖液重溶解后再投入到污水處理反應器中。與傳統廢水生物處理工藝相比，本發明的優點在于利用超聲波破解剩余污泥，使剩余污泥的蛋白酶和a-葡萄糖苷酶的溶出到破解液中，從破解液中獲得相關水解酶，實現了污泥資源化利用，同時將水解酶加入到污水處理反應器中可以有效的提高污水處理速率，主要是大分子有機物蛋白質和糖類的降解速率。本發明回收水解酶的方法，步驟簡單， 可最大限度保留酶活力。處理得到水解酶可以應用到污水處理過程中，加快有機物降解，從而實現剩余污泥資源化，降低污泥處置費用。
具體實施例方式本發明從剩余污泥中回收水解酶的方法，步驟包括超聲破解剩余污泥得到超聲污泥破解液，離心分離超聲污泥破解液，離心分離后取上清液并投入酶沉淀劑混合，靜置過濾得到水解酶沉淀物。通過大量試驗研究，比較了不同條件下(如頻率、聲能密度、超聲作用時間、功率及比能等)超聲破解剩余污泥的蛋白酶和a-葡萄糖苷酶的溶出，并綜合考慮超聲能耗、超聲破解污泥后水解酶活性、水解速率等要素，選擇合適超聲反應條件破解剩余污泥，并將其破解液回流至好氧池，提高有機物降解速率，獲得一種新工藝以及最佳工藝運行參數(如污泥破解程度、提取水解酶方法等)。采用該工藝進行水解酶回收，可最大限度保留酶活力， 加快有機物降解，將剩余污泥資源化，降低污泥處置費用。下面通過實施例來說明本發明的具體實施方式
。實施例1
取含固量為3. 2%的剩余污泥到多探頭超聲反應器內進行超聲破解預處理，控制超聲反應器頻率為20kHz，探頭直徑為25mm，聲能密度為0. 96kW/L，超聲破解時間為20min。 破解后污泥破解液，通過離心機離心過濾取上清液，其中在4000Xg離心力條件下離心 12min，將得到上清液進入加藥沉淀池，投加酶沉淀劑，一般使用分析純的硫酸銨，蛋白質領域廣義沉淀劑，本實施例中使用硫酸銨作酶沉淀劑，且控制硫酸銨的最終濃度(即硫酸銨的質量w與上清液的體積V的比)達到37. 5%，經過充分混合靜置Ih之后，回收水解酶。 回收的水解酶直接回流至污水處理系統的好氧池。檢測好氧池中蛋白質和多糖的降解速率分別為0. 41mg/ml IT1和0. 96mg/ml IT1，較改造之前分別提高80. 12%和131. 20%。實施例2取含固量為2. 8%的剩余污泥到多探頭超聲反應器內進行超聲破解預處理，控制超聲反應器頻率為18Hz，探頭直徑為20mm，聲能密度為I. 44kW/L，超聲破解時間為18min。 破解后污泥破解液，通過離心機離心過濾取上清液，其中在4760Xg離心力條件下離心 15min，將得到上清液進入加藥沉淀池，投加硫酸銨酶沉淀劑，且控制硫酸銨的最終濃度達到40. 3%，經過充分混合靜置Ih之后，回收水解酶并回流至好氧池。檢測缺氧池中蛋白質和多糖的降解速率分別為0. 67mg/ml f1和I. 47mg/ml七1，較改造之前分別提高294. 15% 和 353. 72%。實施例3取含固量為3%的剩余污泥到多探頭超聲反應器內進行超聲破解預處理，控制超聲反應器頻率為25Hz，探頭直徑為25mm，聲能密度為I. 20kW/L，超聲破解時間為16min。 破解后污泥破解液，通過離心機離心過濾取上清液，其中在5260Xg離心力條件下離心 17min，將得到上清液進入加藥沉淀池，投加硫酸銨酶沉淀劑，且控制硫酸銨的最終濃度達到46. 4%，經過充分混合靜置Ih之后，回收水解酶并回流至好氧池。檢測好氧池中蛋白質和多糖的降解速率分別為.，前分別提高228. 29%和286. 34%。
實施例4取含固量為4%的剩余污泥到多探頭超聲反應器內進行超聲破解預處理，控制超聲反應器頻率為25Hz，探頭直徑為25mm，聲能密度為I. 20kW/L，超聲破解時間為25min。 破解后污泥破解液，通過離心機離心過濾取上清液，其中在5500Xg離心力條件下離心 20min，將得到上清液進入加藥沉淀池，投加硫酸銨酶沉淀劑，且控制硫酸銨的最終濃度達到48%，經過充分混合靜置2h之后，回收水解酶并回流至好氧池。檢測好氧池中蛋白質和多糖的降解速率分別為0. 52mg/ml h-1和I. 19mg/ml h—1，較改造之前分別提高228. 29% 和 286. 34%。實施例5取含固量為2%的剩余污泥到多探頭超聲反應器內進行超聲破解預處理，控制超聲反應器頻率為18Hz，探頭直徑為20mm，聲能密度為I. 10kW/L，超聲破解時間為15min。破解后污泥破解液，通過離心機離心過濾取上清液，其中在3600Xg離心力條件下離心9min， 將得到上清液進入加藥沉淀池，投加硫酸銨酶沉淀劑，且控制硫酸銨的最終濃度達到36%， 經過充分混合靜置Ih之后，回收水解酶并回流至好氧池。檢測好氧池中蛋白質和多糖的降解速率分別為0. 39mg/ml .h—1和0. 91mg/ml .h—1，較改造之前分別提高71. 35%和113. 62%。
權利要求
1.一種從剩余污泥中回收水解酶的方法，包括超聲破解剩余污泥得到超聲污泥破解液，隨后離心分離所述超聲污泥破解液，離心分離后取上清液并投入酶沉淀劑混合，靜置過濾，即得到水解酶。
2.根據權利要求I所述的從剩余污泥中回收水解酶的方法，其特征在于，所述超聲破解步驟中，所述剩余污泥含固量以質量百分比計為2% -4% ;超聲破解設備為多探頭式超聲處理器，超聲頻率為18kHz-25kHz，探頭直徑為20mm-25mm，超聲聲能密度為O. 96kff/ L-1. 44kW/L，超聲破解時間15min-25min。
3.根據權利要求I所述的從剩余污泥中回收水解酶的方法，其特征在于，超聲污泥破解液在離心力為3600 Xg 5500 Xg條件下離心9min 20min。
4.根據權利要求I所述的從剩余污泥中回收水解酶的方法，其特征在于，所述酶沉淀劑為硫酸銨。
5.根據權利要求I所述的從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劑的質量w與上清液的體積V之比為36% 48%。
6.根據權利要求I所述的從剩余污泥中回收水解酶的方法，其特征在于，加入酶沉淀劑混合后靜置時間為lh_2h。
7.根據權利要求I所述方法回收的水解酶在廢水處理過程的應用，其特征在于，將所述回收的水解酶回投到污水處理反應器中。
8.根據權利要求7所述方法回收的水解酶在廢水處理過程的應用，其特征在于，所述水解酶在回投前先經磷酸緩沖液重溶解。
全文摘要
本發明公開了一種從剩余污泥中回收水解酶的方法，它包括超聲破解剩余污泥得到超聲污泥破解液，然后離心分離所述超聲污泥破解液，離心分離后取上清液并投入酶沉淀劑，混合靜置過濾后得到水解酶沉淀物。本發明利用超聲波技術處理剩余污泥，從破解液中獲得相關水解酶，將水解酶加入到污水處理反應器中可以有效的提高污水處理速率。這種方法不僅實現了污泥資源化利用，同時還改善了污水的處理過程。
文檔編號C12N9/26GK102586211SQ201210006869
公開日2012年7月18日 申請日期2012年1月9日 優先權日2012年1月9日
發明者季民, 王拓, 王芬 申請人:天津大學