CN103011540A - 一种减量处理生活污泥用复合生物酶制剂的生产方法 - Google Patents

Abstract

一种减量处理生活污泥用复合生物酶制剂的生产方法，其特征在于依次包括菌种的采集提取过程、菌种的培养过程、发酵过程、生物酶的分离提取过程，菌种的采集提取过程是从生活污泥中采用细菌，然后采用相应的培养基进行培养，然后将相应的菌种与相应的发酵底料混合在一起进行发酵，生物酶的分离提取过程是物理分离提取过程或者化学分离提取过程，物理分离提取过程是通过离心方法对发酵物进行离心分离，化学分离提取过程是往发酵物中加入硫酸铵进行盐析，然后过滤。本发明与已有技术相比，所生产出来的减量处理生活污泥用复合生物酶具有清除臭味，同时消除H2S对硝化过程的抑制作用，有效减少有机物，将可溶有机物转化为二氧化碳、氮气、氧气、水和硫酸盐，减少TSS,COD和BOD，大大减少污泥的产量，并且无毒、无腐蚀性，不会产生二次污染的优点。

Description

一种减量处理生活污泥用复合生物酶制剂的生产方法

技术领域

本发明涉及一种处理生活污泥用制剂的制造方法。

背景技术

目前还没有查到有关专利是专门利用复合生物酶处理生活污泥减量的而研究，不过有文献显示以下几种方法可以实现污泥的减量，促进污泥中有机物的分解，有助于污泥的减容，客观上可以实现污泥的减量。

参考文献：《污水处理中的污泥减量新技术》，《多功能微生物制剂用于污泥减量的研究》，《外加酶强化剩余污泥水解的研究》，《剩余污泥减量化技术研究进展》，《厌氧条件下外加酶强化剩余污泥水解的研究》，《污水厂污泥酶解减量及资源化技术研究》。

（1）化学药剂减量技术      同济大学污染与资源化研究国家重点实验室开发的一种新技术，目前已完成小试试验研究。该技术通过在水处理工艺过程中每升水投加几毫克化学药剂，降低了污泥产量，从而使剩余污泥量减少70%～80%。 

该技术在小试试验研究中，污泥的减量效果良好，但是在中试以及污泥处理量较大时，化学药剂的量将会逐渐增加，若剩余化学药剂没有处理好的话，二次污染的问题将不可避免，故对剩余药剂的处理费用也将会随着药剂的用量增多而增加。此外，从历史的角度看，化学药剂的长期使用会难免引起受体对该种化学药剂的免疫，甚至会引起微生物的基因突变等等，种种可怕的后果不禁令人止步。因此化学药剂的的使用随着社会的进步、人民生活水平的提高以及经对历史的借鉴，各地人民对化学药剂的使用均逐渐予以保留的态度，可以避免的都希望尽量避免。 （2）臭氧污泥减量技术     臭氧污泥减量技术的原理是在普通活性污泥法处理工艺中增设臭氧氧化槽，利用臭氧的作用使臭氧氧化槽中的回流污泥液化，以减少污泥量。液化物返回曝气池成为微生物的基质，并部分矿化，使整个处理系统中的剩余污泥量得到削减。日本的Shima污水处理厂处理的污水量为450m3/d，为完全消除剩余活性污泥所需的臭氧剂量为0.034kg/kgSS，而需要处理的回流污泥量为常规污水处理厂剩余污泥量的4倍，应用臭氧技术运行9个月，无剩余污泥产生。实践证明，污泥减少量与臭氧投加剂量和被处理的污泥量成比例。上海市政设计研究院采用奥地利技术，在上海白龙岗污水处理厂进行了臭氧氧化减少污泥量的中试研究，将臭氧加到厌氧消化池中，臭氧可起到将有机物细胞破壁的作用，从而提高有机物分解率、增加产气率。 

但是，该技术小试处理城市污水效果很好，中试处理化工污水，处理成本有所增加，主要原因是目前发生1千克的臭氧需消耗20多度电，随着臭氧发生器的使用增多，增加投资成本的同时，臭氧器的发生费用也比较高。所以，如果臭氧的发生技术有所突破，该技术的产业化才具有实际意义。  （3）生物污泥减量技术      利用微型动物对污泥进行减量处理可从以下三个方面着手：一是利用微型动物在食物链中的捕食作用；二是直接利用微型动物对污泥的摄食和消化，在减少污泥容量的同时增加污泥的可溶性；三是利用微型动物来增强细菌的活性或增加有活性的细菌的数量，从而增强细菌的自身氧化和代谢能力。

其中以投加生物酶为例，使污水中厌氧种群变为好氧种群，产生二氧化碳，而不是硫化氢，同时酶的作用是促进污水中的大分子化合物分解变成小分子化合物，释放出结合氧，这些简单的化合物容易被多种微生物利用，这还有利于细菌的多样性，并能提高细菌的活性和繁殖能力，而且有利于形成大量的高等生物，能促进高等光合作用生物体的大量增殖，由此又为污水提供了大量的溶解氧。在这些生化作用的过程中，由于有充足的外源小分子有机物供微生物利用吸收，因此这有效抑制了微生物内源呼吸的作用，再加上溶解氧的增多，减少了微生物在厌氧呼吸过程中的氨气、硫化氢等臭气的产生，取而代之的是氮气、二氧化碳及水等小分子无害化学物。在美国已有许多生物处理系统应用了投加酶的方法，以此来控制臭味、过程的效率和污泥减量，如美国俄亥俄州North Royalton 6000吨生活污水厂。      我国在利用生物方法对污泥减量的研究比较少，尤其是利用复合生物酶催化污泥减量的研究，由于以往生物酶的生产过程复杂，成本较高，而且要求污水的成分比较单一，难以满足大规模污水处理厂的要求，因此这方面开展的工作就更少。但是生物污泥减量的一大特征就是其安全性能较高，不会产生二次污染，故其研究价值一直受到专家们的好评。目前就清华大学、宁波格林威治环保科技有限公司正在进行该方面的实验室研究。

发明内容

本发明的发明的目的在于提供一种能将污水中的大分子有机物主要包含：蛋白质、碳水化合物、脂肪及PAH高污染物等物质催化降解成小分子的单糖、氨基酸、脂肪酸和乙酸等易被微生物分解的小分子有机物的复合生物酶，经一系列的催化降解及生物反应作用，将污水中的悬有机浮物、生物细胞残片和淤泥中的可溶性有机物转化为二氧化碳、氮气、氧气、水和硫酸盐，并且能有效减少微生物在厌氧呼吸过程中的氨气、硫化氢等臭气的产生的，不会产生二次污染的减量处理生活污泥用复合生物酶制剂的生产方法。

本发明是这样实现的，依次包括菌种的采集提取过程、菌种的培养过程、发酵过程、生物酶的分离提取过程，菌种的采集提取过程是从生活污泥中采用细菌，然后采用相应的培养基进行培养，以获得生产相应生物酶所需的菌种，然后将相应的菌种与相应的发酵物混合在一起进行发酵，生物酶的分离提取过程是物理分离提取过程或者化学分离提取过程，物理分离提取过程是通过离心方法对发酵物进行离心分离，分离出来的液体就是生物酶溶液，化学分离提取过程是往发酵物中加入硫酸铵进行盐析，然后过滤，获得的固定物质经烘干后就是固体生物酶。

这里，物理分离提取过程所产生的固体废料可用作饲料，化学分离提取过程所产生的液体废料可用作肥料。

对于用物理方法提取的各种生物酶溶液，将其放置至20-25℃，然后将漆酶、多酚氧化酶、锰过氧化物酶中的一种或者以上，木聚糖酶、戊聚糖酶、甘露聚糖酶中的一种或者以上，纤维素酶 、果胶酶、半纤维素酶中的一种或者以上，脂肪酶，淀粉酶等多种酶，以及甘油、丙二醇、甘露醇三种中的一种或以上，黄胶原、明胶、羧甲基纤维素钠中的一种或以上，山梨酸钾、苯甲酸钠中一种或以上，氯化钙、氯化钠中的一种或以上，硫代硫酸钠等复合保护剂混合在一起，并且以20-30转/分匀速搅拌10-15分钟，最后加入蛋白酶溶液，再以20-30转/分匀速搅拌5分钟，复合生物酶制剂即可完成。

而对于用化学方法提取的固体生物酶，其目的是为了方便远途的运输，因此我们将不同比例的各种生物酶分别储存，到现场以单酶形式依次投放到处理池中。

    城市工业废水与生活污水的排放量日益增多，而在城市污水的处理过程中，必然产生大量的污泥。目前，我国污泥产量巨大，但多数污泥没有得到妥善的处置，由污泥未得到有效处理所引起的二次污染问题已不容忽视，在一定程度上甚至抵 消了污染减排的成果。污泥的成分很复杂，它是由多种微生物形成的菌胶团及其吸附的有机物和无机物组成的集合体，除含有大量的水分外，还含有难降解的有机物和盐类以及少量的病原微生物和寄生虫卵等，此外，城市污泥中含有大量重金属，由于重金属不能被微生物分解，并可在生物体内富集，对生态环境的危害较大。

     本发明应用于污水处理中，目的是通过复合生物酶催化大分子有机物降解成小分子有机物，强化生物反应作用，从而实现污泥的减量化、无害化、稳定化，为污泥的资源化打下良好的基础。本项目的重点利用复合生物酶催化降解蛋白质、碳水化合物、脂肪及PAH高污染物等物质催化降解成小分子的单糖、氨基酸、脂肪酸和乙酸等易被微生物分解的小分子有机物及微生物残体，从而实现生活污泥中有机物的减量、PAH 高污染物质的分解，因此生活污泥也达到减量化。此外，污泥中胶体结构的破解，最后污泥因其脱水能力的提高而实现污泥的减容“瘦身”。

本技术的主要原理是以漆酶、多酚氧化酶以及锰过氧化酶的一种或以上作为手术刀，催化降解多环芳烃等大分子难降解有毒物质，以蛋白酶，淀粉酶，脂肪酶，纤维素、半纤维素酶及果胶酶的一种或以上，木聚糖酶、戊聚糖酶及甘露聚糖酶中的一种或以上等酶催化降解污泥中蛋白质、碳水化合物、脂肪。

换句话说，就是通过各种生物酶的协调的催化作用，降解污泥中高分子有机物以及微生物细胞残体，从而实现生活污泥中有机物的减量、PAH等物质的分解，最后污泥因其脱水能力的提高而实现污泥的减容“瘦身”。

而其复合保护剂则是选用甘油、丙二醇、甘露醇三种中的一种或以上，黄胶原、明胶、羧甲基纤维素钠的一种或以上，氯化钙、氯化钠中的一种或以上可以使复合生物酶在水分子中容易保持其稳定结构，不易变性失去活性；选用山梨酸钾、苯甲酸钠中的一种或以上，有效控制菌落数，防止酶的变质，同时便于满足食品条件的要求；选用硫代硫酸钠，防止复合生物酶的氧化失去活性。本发明中的各原料利于取得，可在室温条件下６个月内保持复合生物酶活力80％以上，节省了为保持酶活力而需要修建冷库的成本，方便了酶的保存与运输。

    本发明与已有技术相比，所生产出来的减量处理生活污泥用复合生物酶制剂具有清除硫化氢气体及其臭味，同时消除H2S 对硝化过程的抑制作用，有效减少硝酸盐和氨，分解蛋白质、淀粉、脂肪、食物油、木聚糖和纤维素等有机物，将悬浮物、累积废物和淤泥中的可溶有机物转化为二氧化碳、氮气、氧气、水和硫酸盐，减少 TSS, COD 和 BOD，大大减少污泥的产量，并且无毒、无腐蚀性，不会产生二次污染的优点。

具体实施方式：

现结合实施例对本发明做进一步详细描述： 

    本发明依次包括菌种的采集提取过程、菌种的培养过程、发酵过程、生物酶的分离提取过程，菌种的采集提取过程是从生活污泥中采用细菌，然后采用相应的培养基进行培养，以获得生产相应生物酶所需的菌种，然后将相应的菌种与相应的发酵底料混合在一起进行发酵，生物酶的分离提取过程是物理分离提取过程或者化学分离提取过程，物理分离提取过程是通过离心方法对发酵物进行离心分离，分离出来的液体就是生物酶溶液，化学分离提取过程是往发酵物中加入硫酸铵进行盐析，然后过滤，获得的固定物质经烘干后就是固体生物酶。

    这里，物理分离提取过程所产生的固体废料可用作饲料，化学分离提取过程所产生的液体废料可用作肥料。

这里，先将从物理方法提取分离出来的各种生物酶溶液放置至20-25℃，然后将20-25重量 份的漆酶、多酚氧化酶、锰过氧化物酶中的一种或者以上，17-21 重量份的木聚糖酶、戊聚糖酶、甘露聚糖酶中的一种或者以上，20-25 重量份的纤维素酶 、果胶酶、半纤维素酶中的一种或者以上，10-15 重量份的脂肪酶，12-16重量 份的淀粉酶，以及含量为所有酶的总量的2-4wt%的甘油、丙二醇、甘露醇三种中的一种或以上，含量为所有酶的总量的0.4-0.6wt%的黄胶原、明胶、羧甲基纤维素钠中的一种或以上，含量为所有酶的总量的0.01-0.03wt%的山梨酸钾、苯甲酸钠中一种或以上，含量为所有酶的总量的1-3wt%的氯化钙、氯化钠中的一种或以上，含量为所有酶的总量的0.01-0.02wt%的硫代硫酸钠混合在一起，并且以20-30转/分钟匀速搅拌10-15分钟，最后加入25-30重量份的蛋白酶溶液，再以20-30转/分钟匀速搅拌5分钟，即可完成。

而对于用化学方法提取的固体生物酶，其目的是为了方便远途的运输，因此我们将不同比例的各种生物酶分别储存，到现场以单酶形式依次投放到处理池中。

Claims (3)

1.一种减量处理生活污泥用复合生物酶制剂的生产方法，其特征在于依次包括菌种的采集提取过程、菌种的培养过程、发酵过程、生物酶的分离提取过程，菌种的采集提取过程是从生活污泥中采用细菌，然后采用相应的培养基进行培养，以获得生产相应生物酶所需的菌种，然后将相应的菌种与相应的发酵底料混合在一起进行发酵，生物酶的分离提取过程是物理分离提取过程或者化学分离提取过程，物理分离提取过程是通过离心方法对发酵物进行离心分离，分离出来的液体就是生物酶溶液，化学分离提取过程是往发酵物中加入硫酸铵进行盐析，然后过滤，获得的固定物质经烘干后就是固体生物酶。

2.根据权利要求1所述的减量处理生活污泥用复合生物酶制剂的生产方法，其特征在于先将各种生物酶溶液放置至20-25℃，然后将20-25重量 份的漆酶、多酚氧化酶、锰过氧化物酶中的一种或者以上，17-21 重量份的木聚糖酶、戊聚糖酶、甘露聚糖酶中的一种或者以上，20-25 重量份的纤维素酶 、果胶酶、半纤维素酶中的一种或者以上，10-15 重量份的脂肪酶，12-16重量 份的淀粉酶，以及含量为所有酶的总量的2-4wt%的甘油、丙二醇、甘露醇三种中的一种或以上，含量为所有酶的总量的0.4-0.6wt%的黄胶原、明胶、羧甲基纤维素钠中的一种或以上，含量为所有酶的总量的0.01-0.03wt%的山梨酸钾、苯甲酸钠中一种或以上，含量为所有酶的总量的1-3wt%的氯化钙、氯化钠中的一种或以上，含量为所有酶的总量的0.01-0.02wt%的硫代硫酸钠混合在一起，并且以20-30转/分钟匀速搅拌10-15分钟，最后加入25-30重量份的蛋白酶溶液，再以20-30转/分钟匀速搅拌5分钟，即可完成。

3.根据权利要求2所述的减量处理生活污泥用复合生物酶制剂的生产方法，其特征在于物理分离提取过程所产生的固体废料用作饲料，化学分离提取过程所产生的液体废料用作肥料。