[發明專利]一種強化污泥厭氧發酵產酸的城市污泥預處理方法

有效

• 申請號: 201210032615.3
• 申請日: 2012-02-14
• 公開（公告）號: CN102583917A
• 公開（公告）日: 2012-07-18
• 發明（設計）人: 劉和;祖葉品;劉宏波;符波
• 申請（專利權）人: 江南大學
• 主分類號: C02F11/00
• 分類號: C02F11/00;C02F11/04
• 代理公司: 北京匯信合知識產權代理有限公司 11335
• 代理人: 王秀麗

技術領域

本發明涉及一種提高污泥厭氧發酵有機酸產量的城市污泥預處理方法，屬于污泥處理領域。?

背景技術

我國每年產干污泥大約為900萬噸，約占總垃圾量的0.3％，并以每年10％以上的速度遞增，而污泥處理與處置費用占污水處理的50-60％左右，因此城市污泥的妥善處置迫在眉睫。污泥厭氧發酵產酸是一種很好的解決方式，但由于污泥中的有機物大部分是微生物細胞，為細胞壁所包裹，污泥細胞內有機質的溶出及其優質轉化成為限制污泥厭氧發酵產酸的關鍵步驟。對于污泥的預處理方法國內外已有報道，但是大多是物理和化學方法(Carrere?et?al，2010)，其能耗大，費用高，且易產生惡臭氣體等二次污染物(如硫化氫等)，不利于工業化生產和環境保護。?

目前，國內外對污泥的酶法預處理研究主要集中在嗜熱菌酶、纖維素酶和堿性蛋白酶等，且效果都不太理想，這主要是因為嗜熱菌酶和堿性纖維素酶需要在堿性條件及較高溫度才能發揮其最大酶活。同時污泥內的有機物組成也會影響上述酶的處理效果，污泥中的有機物主要是蛋白質和多糖等碳水化合物，而蛋白質的含量通常可以達到70％左右(Wen-rong?Hu?et?al，2010)，所以纖維素酶等酶制劑的作用效果非常有限。?

發明內容

本發明要解決的技術問題是提供一種提高污泥厭氧發酵有機酸產量的城市污泥預處理方法，利用中性蛋白酶和EDTA-2Na的聯合作用，破壞污泥細胞結構，最大程度地促進污泥中有機物的融出，為提高剩余污泥厭氧發酵產酸效率提供一種高效、條件溫和、環保的污泥預處理方法及運行參數。?

本發明提出采用中性蛋白酶催化水解預處理方法，使污泥細胞發生裂解，細胞內有機質能最大化地釋放，并實現優質轉化，以提高污泥有機物的可利用性，增加污泥厭氧發酵產酸產量；蛋白酶反應條件溫和、效果顯著、耗能較小；同時，作為一種生物處理方法，蛋白酶法預處理對環境的影響很小或者沒有。中性蛋白酶是由枯草芽孢桿菌發酵并提取所得，屬于一種內切酶，所需反應條件溫和，可用于各種蛋白質水解處理，具有較高的活性，有利于污泥的水解，對污泥發酵產酸資源化利用具有重要意義。?

蛋白酶的價格比較昂貴，為了減少處理費用，發揮酶的最大活性，本發明推出了聯合投加中溫蛋白酶和EDTA-2Na鹽的污泥預處理的方法。EDTA-2Na鹽是一種強效螯合劑，具有很高的穩定常數。它能夠改變微生物的細胞結構，促進細胞胞外物質與污泥細胞的分離，并溶解在水相中；進而減輕了蛋白酶與污泥細胞的結合強度，提高了蛋白酶再次與其他底物結合并發生水解反應的效率。因此聯合投加中性蛋白酶和EDTA-2Na鹽能夠顯著促進蛋白酶對污泥的催化水解作用，對污泥中有機物的水解有重要意義。?

綜上所述，利用中性蛋白酶和EDTA-2Na聯合預處理剩余污泥，能夠最大程度地促進污泥厭氧發酵產酸，為解決目前污泥處理處置難、成本高以及資源化利用效率低等問題，提供了一種新的方法。?

本發明所提供的城市污泥預處理方法，其步驟為：首先將城市污泥調節到70.0-80.0gTS/L，然后加入EDTA-2Na溶液，混勻，接著加入中性蛋白酶，混勻，并調節反應溫度為45.0-55.0℃，pH為6.5-7.5，低速攪拌反應。?

中性蛋白酶的活力在85000-95000PU/g，投加量為15-25mg/gTS，其中中性蛋白酶投加量優選為1800PU/gTS。?

將EDTA-2Na配制成2.0-3.0g/ml的溶液，投加量為0.1-0.3g/gTS，其中優選投加量為0.25g/gTS。?

污泥預處理的運行方式：間歇進、出泥，反應時間為1h。?

本發明提供的方法可大大提高污泥中可生物利用性有機酸的含量，污泥中的SCOD(溶解性COD)濃度提高了18.0-20.0倍，多糖濃度提高了11.0-13.0倍，蛋白質濃度提高了1.5-2.5倍；且此污泥預處理方法具有反應條件溫和、效率高等特點。此外，通過液化污泥固體物質，使得污泥總量下降，可以實現約40％的污泥總固體(TS)減量化，為最終實現剩余污泥的資源化、減量化和無害化，提供了一種新的方法和思路。?

附圖說明

圖1不同濃度中性蛋白酶對污泥釋放SCOD的影響?

圖2不同濃度的EDTA-Na鹽和溫度對中性蛋白酶污泥預處理的作用效果影響，2-a：污泥液相中SCOD的變化，2-b：污泥液相中多糖濃度的變化，2-c：污泥液相中蛋白質濃度的變化?

圖3不同的pH對中性蛋白酶預處理污泥液相中SCOD濃度的影響?