[发明专利]一种用于在水净化中酶处理污泥的方法

说明书

发明领域

本发明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。 

背景技术

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甲烷的产生。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，酶被捕集在污泥内。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2167399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碳和水。 

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能的方法，其包括如下步骤：添加至少一种产甲烷菌(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。 

发明概述 

通过本发明已经解决了上述问题。 

在一个方面，本发明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，本发明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，本发明涉及上述方法的用途，其取代用于水净化中的常规消化。 

在又一个方面，本发明提供了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0.1mM-200mM的浓度存在。 

附图描述 

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、34.25mg/g和54.8mg/g)下使用螯合试剂柠檬酸(以25mM和50mM)和EDTA(以25mM和50mM)时所释放的COD(mg/l)。 

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)和与硅酸钠结合的沸石(Zeo+Kwet)(Kwet是由Kemira销售的硅酸钠的产品名)时所释放的ΔCOD(mg/l)。 

图3描述了在25mM和50mM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137mg/g干固体污泥。 

发明详述 

本发明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发明方法的螯合剂增强了污泥的消化。而且，螯合剂防止酶被捕集在污泥表面上，并增强了污泥的酶溶解。本发明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发明的主要关注点。