[发明专利]一种复合酶制备及其处理废水污泥的方法在审

专利信息
申请号: 202111264786.4 申请日: 2021-10-28
公开(公告)号: CN113980933A 公开(公告)日: 2022-01-28
发明(设计)人: 马英群;张卓驹;费强;郭树奇;陈佳新;张磊 申请(专利权)人: 西安交通大学
主分类号: C12N9/26 分类号: C12N9/26;C12N9/50;C12N9/42;C12N9/34;C02F11/02;C12R1/69
代理公司: 西安通大专利代理有限责任公司 61200 代理人: 高博
地址: 710049 *** 国省代码: 陕西;61
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摘要:
搜索关键词: 一种 复合 制备 及其 处理 废水 污泥 方法
【说明书】:

发明公开了一种复合酶制备及其处理废水污泥的方法,属于固体废弃物处理处置领域。该方法复合酶发酵底物制备、复合酶制备、复合酶水解废水污泥和废水污泥厌氧发酵过程,利用废水污泥为原料自制廉价的高活性复合酶用于废水污泥的超快速水解,而水解产物通过厌氧消化快速转化为甲烷。该方法制备的复合酶水解废水污泥,水解产物溶解COD浓度得到了提高,进而甲烷产率也得到了极大提高,具有成本低,反应周期短,占地面积小和残渣排放少的优势。

技术领域

本发明涉及固体废弃物处理处置领域,特别是一种复合酶制备及其处理废水污泥的方法。

背景技术

随着我国人口的增长和经济的快速发展,废水污泥的产量急剧增加,处理处置形势日益严峻。目前,焚烧和填埋是废水污泥的主要处置方式。然而,焚烧能耗高,易产生有毒有害气体,且焚烧灰需要填埋处置,而目前用于填埋的土地资源极其有限,所以焚烧和填埋并不是一种环境友好的废水污泥处置方式。除了废水污泥,高的能耗是当前污水处理厂面临的另一个挑战。2018年全国的污水处理厂总耗电量约为169亿千瓦时,产生污泥总量约为680万吨(干重)。

厌氧消化回收甲烷(能源)因其简单、高效的工艺特点,清洁、环保的技术理念及对节能减排的突出贡献被认为是一种高效的废水污泥资源化利用途径。然而,由于废水污泥的成分极其复杂,水解效率较低,只有大约30%的有机质能够转换为甲烷,剩余的废水污泥仍然需要进行焚烧和填埋处置。合适的预处理能够极大地促进废水污泥水解,缩短厌氧发酵时间,提高甲烷产率和减少固体残渣的排放。一些预处理方法例如水热处理和化学处理已经用于提高废水污泥的水解效率和甲烷产率。Li Wei利用水热的方法对废水污泥进行预处理,提高了废水污泥中溶解有机质的浓度,最终甲烷产率提高了2倍以上。然而水热预处理方法能耗较高,且容易生成难降解的副产物,导致了整个厌氧消化反应周期仍然需要30天左右。Fang Wei利用化学碱对废水污泥进行预处理,预处理后废水污泥的溶解COD浓度显著增加,最终甲烷产率提高了接近60%。然而化学预处理由于连续投加化学药剂导致预处理成本过高,且容易引起二次污染。

酶预处理被认为是一种绿色和环境友好的预处理方法,能够用于促进污泥水解和提高其产气效率。相比于传统的水热处理和化学预处理,酶预处理具有低能耗,无化学药剂添加,无难降解物质生成和运行简单等优势。目前,一些商业酶已经用于提高废水污泥的水解效率。Wilson Parawira利用商业纤维素酶和β-葡萄糖苷酶分别对污泥进行预处理,厌氧消化过程中甲烷产量分别提高了12%和15%。然而商业酶预处理仍然被一些因素限制,如成本过高,且商业酶一般以单一的形式存在,很难对成分复杂的废水污泥实现高效水解。除了以上的瓶颈之外,目前的废水污泥厌氧消化技术存在的另一个难题是废水污泥厌氧消化后会产生大量的沼渣,而厌氧消化后的沼渣由于病原菌和重金属的存在很难被应用于农业,仍然需要后续的焚烧或者填埋处置。

总之,目前废水污泥厌氧消化存在反应周期长、预处理效率低和成本高,沼渣难处置等问题,制约着废水污泥厌氧消化技术的大规模产业化。

发明内容

本发明针对现有的废水污泥厌氧消化技术存在反应周期长,预处理效率低和成本高,易产生二次污染以及残渣处理难等问题,提供一种复合酶制备及其处理废水污泥的方法,该方法制备的高活性复合酶用于废水污泥的超快速水解,水解产物的溶解COD浓度得到提高,后续厌氧发酵周期得到缩短,甲烷产率得到极大提高。

本发明是通过下述技术方案来实现的。

本发明一方面,提供了一种利用复合酶处理废水污泥的方法,包括以下步骤:

除去废水污泥中的石子和塑料杂质,将除杂后的废水污泥筛选;

将筛选后的部分废水污泥灭菌,在灭菌后的废水污泥中接种Aspergillus oryzae菌液,在发酵温度下培养得到复合酶;

按照干重质量比为(3-6):100将复合酶与筛选后未灭菌的废水污泥混合,加热水解反应,得到水解产物;

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