[发明专利]一种利用胞外聚合物裂解酶进行剩余污泥预处理的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种对剩余污泥预处理方法，尤其是涉及一种利用胞外聚合物裂解酶进行剩余污泥预处理的方法。

背景技术

污水厂剩余污泥是城市污水处理产生的主要二次污染物。目前中国的湿污泥(含水率80％)产量已达3400万吨/年。数量如此巨大的污泥如得不到妥善处置，将对环境造成严重的二次污染。

剩余污泥的处理目标，是减少污泥处置量、提高污泥脱水率和降低污泥调理剂用量。脱水性能和厌氧消化性能，是评价城市污水厂剩余污泥可处理性能的重要指标。脱水是污泥处理的主要技术瓶颈，其费用可达污水厂年运行成本的30％～50％，是污水厂运行管理的主要经济指标。而厌氧消化是污泥稳定化、减量化的常用技术，在削减挥发性固体和臭气的同时，还可消灭污泥中的致病菌和寄生虫；厌氧消化产生的沼气还能被作为可再生能源，生产热能和电能，或替代汽油作为运输燃料；但目前污泥厌氧消化存在所需消化时间长、消化效率低、沼气产量低无法补偿运行能耗等问题。

为了改善污泥的厌氧消化性能和脱水性能，可以采用各类预处理方法来缩短污泥厌氧消化时间、提高厌氧消化效率、提高脱水效率，包括物理法、化学法和生物法等三大类预处理方法。比如，申请号为200910227265.4的中国发明专利采用的是“超声—磁场”耦合的物理法破解污泥使污泥减量；申请号为201010562436.1的中国发明专利利用“超声波”物理法预处理改善污泥消化性能；申请号为201210086018.9的中国发明专利利用“臭氧和磁场”强化污泥的好氧消化降解；申请号为201110064020.1的中国发明专利采用“高温和高压”物理化学法对污泥进行改性预处理然后再进行厌氧消化。碱解法、臭氧氧化法、氯氧化法是较常见的化学预处理法。添加化学调理剂(如氯化铁，石灰，聚合氯化铝、聚合硫酸铁、聚合硅酸铝等无机高分子絮凝剂、聚丙烯酰胺等有机高分子絮凝剂)是目前用于改善污泥脱水性能的主要方法，但这些化合物会残留在脱水污泥中，给脱水污泥的后续土地利用带来不确定的生态风险。而生物预处理法就是加入酶或者是接种生物菌，加快污泥中有机物的降解。物理法和化学法存在产生三氯甲烷副产物、梅拉德反应抑制后续生物降解、基建和运行费用大、能耗高、存在安全隐患等问题。相比而言。生物预处理法的能耗、污染和成本都较低，安全性也更高，而越来越受到人们的重视。

申请号为201110445557.2的中国发明专利采用“中性蛋白酶和α-淀粉酶”强化剩余污泥的减量；申请号为201110262277.8的中国发明专利采用“蛋白酶、淀粉酶、漆酶、纤维素酶等”多种生物酶制成复合生物酶制剂用于污泥的处理；申请号为201210262361.4的中国发明专利也是采用“蛋白酶、纤维素酶、淀粉酶”等生物酶法加速污泥的好氧降解。Kopplow等(Enzymatic,mechanical and thermal pre-treatment of surplus sludge.Advances in Environmental Research,2003,7,715–720)采用“碳水化合物水解酶”用于剩余污泥消化处理；陈伟等(胞外多聚物对酶催化污泥厌氧水解的影响研究.环境科学,2011,32,8,2334-2339)采用“溶菌酶、纤维素酶、蛋白酶”用于污泥的厌氧消化；Chee Wee Teo等(Enzyme augmentation of an anaerobic membrane bioreactor treating sewage containing organic particulates,Water Research,2014,48,335-344)采用“蛋白酶、脂肪酶、淀粉酶”复合生物酶制剂用于污泥的膜处理厌氧消化；Hui Huang等(Aging biofilm from a full-scale moving bed biofilm reactor:Characterization and enzymatic treatment study.Bioresource Technology,2014,154,122-130)采用“蛋白酶、淀粉酶”用于消化处理老化生物膜。但已有的这些文献表明应用于污泥消化的酶添加剂量大且酶处理针对性不高，应用效果一般。另外，鲜见利用酶法提高污泥脱水性能的报道。