CN103069071B - 降解来自纸浆和纸张制造污泥的方法 - Google Patents
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Abstract
描述了降解或消化例如来自纸浆和/或纸张制造污泥的方法。进一步描述了在该方法中使用的组合物。
Description
发明背景
在35U.S.C.§119(e)下,本发明要求于2010年6月8日提交的美国临时专利申请第61/352,526号的优先权,通过参照将其整体并入本文。
本发明涉及降解生物质或污泥的方法。本发明进一步涉及用于降解生物质或污泥的组合物。
纸张的制造涉及在水中混合纸浆原料(通常是木纤维)以及诸如粘土的填料,和其它添加剂以生成纸浆混合物,以下简称纸浆(pulp)。然后使纸浆通过造纸机以成片。然后从片中脱水,并随后对片进行挤压和干燥,从而形成纸产品。废水中包含大量纤维和填料材料。收集该材料以用于稍后处理,但是这种回收通常是不完全的。废弃的材料和未被收集用于再利用的材料通常被传输至废物处理设施,在废物处理设施中除去依然剩余的固体,例如纤维和填料材料。净化的水释放至环境中或者传输回至造纸过程中以再利用。脱水后,造纸污泥以高浓度通常是以40%-60%的固体量含有固体。这种污泥的主要成分是纤维和粘土填料材料。这种污泥通常通过填埋在垃圾中、还田(landspreading)或焚烧来处理。尽管一些造纸法重复使用造纸污泥,但是已经发现这对施胶产生不利影响并引起施胶逆转(size reversion)。
在垃圾中填埋污泥的问题是其在一些局部产生环境问题。此外,拖走污泥的费用是十分昂贵的。另外,如果污泥未被适当处理,可能在污泥放置和运送的附近产生臭味问题。
除了来自纸张和纸浆制造的污泥以外,产生自各种处理的生物质(例如,植物生物质、动物生物质和市政垃圾生物质)也具有类似问题。
虽然已尝试使用各种组合物和处理工艺处理污泥或生物质,但在工业中仍然存在提供相比现有工艺更可预见、更便宜和/或更快速工作的方法的需求。
发明概述
本发明的一特征是提供降解例如来自纸浆和/或纸张制造污泥的方法。
本发明的另一特征是提供可施加至污泥以降解污泥的组合物。
本发明的另一特征是提供处理或降解生物质的方法。
本发明的另一特征是提供分解或降解生物质或污泥以减少固含量的方法。
本发明的另一特征是提供分解或降解污泥以减少固含量并提供液体或浆料的方法,该液体或浆料可经处理以利用来自污泥或生物质降解的副产物,例如发酵处理以制造生物乙醇。
本发明的另外的特征和优势将部分在下列说明书中陈述,且部分根据说明书将是显而易见的,或通过本发明实践可知晓。通过在说明书和所附权利要求中特别指出的元素及组合将了解并获得本发明的目标和其它优势。
为实现这些和其它优势,根据本发明的目的,如在本发明中具体和广泛描述的,本发明涉及降解来自纸浆和/或纸张制造和/或其它来源(生活的和/或工业的)的污泥的方法。该方法包括向污泥施加至少一种具有纤维素酶活性的酶和至少一种非离子表面活性剂,该非离子表面活性剂为具有至少7的HLB值的双官能嵌段共聚物。该酶和非离子表面活性剂可分别加入或能够以预制组合物的形式加入。该方法进一步包括对该污泥进行脱水。
本发明进一步涉及组合物,该组合物包含至少一种具有纤维素酶活性的酶和至少一种非离子表面活性剂,该非离子表面活性剂为具有至少7的HLB值的双官能嵌段共聚物。该非离子表面活性剂优选加强酶或与酶具有一定协同作用以增加酶的总活性。换言之,本发明组合物的使用具有增加污泥固体减少的能力,例如,相比单独使用酶而不存在任何表面活性剂,增加至少10重量%的污泥减少。
将理解前述总体说明及下列详细说明仅为示例性和解释性的且意图提供如权利要求所要求的本发明的进一步的说明。
发明详述
本发明部分涉及降解来自纸浆和/或纸张制造和/或其它来源(无论生活的和/或商业的或工业的)的污泥的方法。该方法包括向所述污泥和/或其它来源施加至少一种具有纤维素酶活性的酶和至少一种非离子表面活性剂,该非离子表面活性剂为具有至少7的HLB值的双官能嵌段共聚物。该酶和非离子表面活性剂可分别加入或以预制组合物(pre-formed composition)的形式加入。该方法还涉及对污泥进行脱水。作为此方法的结果,可降解污泥以使污泥固含量下降。为了本发明的目的,如本发明所使用的污泥的降解包括消化该污泥。通过减少污泥固含量,需要置入垃圾堆或另外处理的污泥量即使未消除也可显著减少。这给持有污泥的公司或个人提供了费用节省并提供了环境友好的解决方法。
本发明包括以任意顺序和/或任意组合的下列方面/实施方式/特征。
1.一种降解来自纸浆和/或纸张制造污泥的方法,其中所述方法包括:
a)向所述污泥施加
i)至少一种具有纤维素酶活性的酶,和
ii)至少一种非离子表面活性剂,其为具有至少7的HLB值的双官能(difunctional)嵌段共聚物,或者
包含i)和ii)的组合物;
以及b)对所述污泥进行脱水。
2.任何前述或下列实施方式/特征/方面的方法,其中所述酶或所述组合物具有至少10单位/g的纤维素酶活性。
3.任何前述或下列实施方式/特征/方面的方法,其中存在的所述非离子表面活性剂的量为所述i)和ii)或所述组合物的至少0.1重量%。
4.任何前述或下列实施方式/特征/方面的方法,其中存在的所述酶和所述非离子表面活性剂的重量比为酶:非离子表面活性剂0.1:10~10:0.1。
5.任何前述或下列实施方式/特征/方面的方法,其中i)和ii)或所述组合物的所述纤维素酶活性相比单独使用i)大至少10%。
6.任何前述或下列实施方式/特征/方面的方法,其中作为使用i)和ii)或所述组合物的所述方法的结果的污泥固体减少相比单独使用i)多至少10重量%。
7.任何前述或下列实施方式/特征/方面的方法,其中所述酶包括脂肪酶。
8.任何前述或下列实施方式/特征/方面的方法,其中在所述降解方法中,所述污泥中存在纤维素纤维,且纤维素纤维至少被部分降解,并且其中所述污泥的固含量减少。
9.任何前述或下列实施方式/特征/方面的方法,其中部分降解污泥(degrading of the sludge in part)形成糖。
10.任何前述或下列实施方式/特征/方面的方法,其中所述方法进一步包括在发酵处理中将所述糖转化为乙醇。
11.任何前述或下列实施方式/特征/方面的方法,其中所述方法发生在从约5°C~约75°C的温度。
12.任何前述或下列实施方式/特征/方面的方法,其中所述方法在不存在任何单独加入的酸或碱,或二者的情况下进行。
13.任何前述或下列实施方式/特征/方面的方法,其中所述污泥包括纤维素材料。
14.任何前述或下列实施方式/特征/方面的方法,其中存在的所述纤维素材料的量为约0.1重量%~约70重量%,基于污泥的干重。
15.任何前述或下列实施方式/特征/方面的方法,其中所述非离子表面活性剂为PEO-PPO-PEO型嵌段共聚物。
16.任何前述或下列实施方式/特征/方面的方法,其中所述HLB值为至少12。
17.任何前述或下列实施方式/特征/方面的方法,其中所述HLB值为至少20。
18.任何前述或下列实施方式/特征/方面的方法,其中所述HLB值为至少24~30。
19.任何前述或下列实施方式/特征/方面的方法,其中减少(reduce)所述污泥以至少部分形成糖、葡萄糖、更短链纤维素或它们的任意组合。
20.任何前述或下列实施方式/特征/方面的方法,其中所述污泥是初沉污泥。
21.任何前述或下列实施方式/特征/方面的方法,其中所述污泥是二沉污泥。
22.任何前述或下列实施方式/特征/方面的方法,其中所述方法在所述对所述污泥进行脱水之前进行约1小时~120小时的时间。
23.任何前述或下列实施方式/特征/方面的方法,其中存在的所述酶的浓度为所述i)和ii)或所述组合物的0.05~35重量%。
24.任何前述或下列实施方式/特征/方面的方法,其中所述i)和ii)以任意互相顺序在30分钟内连续加入。
25.任何前述或下列实施方式/特征/方面的方法,其中所述非离子表面活性剂具有从约1000~约20000的平均分子量。
本发明可包括上述和/或下列如在句子和/或段落中陈述的这些各种特征或实施方式的任意组合。
在进一步的细节中,如上所述,污泥可来自纸浆和/或纸张制造和/或其它来源。对于污泥的来源没有限制。本发明优选用于降解来自纸张和/或造纸的污泥。此外,本发明对于降解一般的生物质具有效用。术语“生物质”包括任何非陈腐(未成化石的,non-fossilized)(即,可再生)的有机物质。各种类型的生物质包括植物生物质、微生物生物质、动物生物质(任何动物副产物、动物废物等)和市政垃圾生物质(除去可回收利用的例如金属和玻璃的生活和商业区垃圾)。术语生物质还包括消费前(新鲜,virgin)或消费后的纤维素材料,例如制自棉或混棉的碎步和毛巾。
术语“植物生物质”和“木质纤维素生物质”事实上是指任意植物来源的有机物质(木质或非木质)。植物生物质可包括但不限于农业或粮食作物(例如甘蔗、甜菜或玉米粒)或其提取物(例如来自甘蔗的糖或源自玉米的玉米淀粉)、农业作物和农业作物废料和残留物,例如玉米秸秆、小麦秆、稻杆、甘蔗渣、棉花等。植物生物质进一步包括但不限于树木、木质能源作物、木材废料和残留物,例如软木林间苗、树皮废料、锯屑、纸张和纸浆工业废料流、木纤维等。此外,诸如柳枝稷(switchgrass)等禾本科作物具有潜力大规模生产以作为另外的植物生物质来源。对于城市地区,最好的潜在植物生物质原料包括庭院垃圾(例如,草剪取物、树叶、树剪取物和灌丛)和蔬菜加工废料。
将理解虽然本发明所提供的各种描述为针对污泥,特别是来自纸浆和/或纸张制造污泥,但是本发明也以相同或相似的方式应用于所有形式的污泥和/或生物质。
经由本发明处理的污泥可为初沉和/或二沉污泥,在造纸工业中理解上述术语。污泥可包括但不限于,包含一种或多种木型的一种或多种类型的纤维的组合物。该污泥可包含一种或多种长度的纤维,包括粉末。其它材料可包含于造纸污泥中,其可包括但不限于ASA胶料或其它施胶材料、水解施胶材料、聚合物、胶粘物、胶、墨、填料、其它杂质,例如来自再生纸、去泡物等。
对于具有纤维素酶活性的酶,可使用具有纤维素酶活性的一种或多种酶,例如2种或更多的酶、3种或更多的酶、4种或更多的酶、5种或更多的酶等。作为选择可进一步包括不具有纤维素酶活性的其它酶。
酶组合物可包含至少一种酯酶或脂肪酶或二者,且优选包含高浓度的酯酶和/或脂肪酶。该脂肪酶可源自或分离自胰脏来源(例如,胰脂肪酶)或来自各种真菌和/或细菌、和/或其它微生物。实例包括但不限于,三酰甘油酰基水解酶和三酰甘油脂肪酶。也可使用能将甘油三酯水解为甘油和脂肪酸的任何脂肪酶或酯酶。可使用包含酯酶或脂肪酶的商业可购产品。例如,可使用2515和2517,其可购自Buckman Laboratories International,Inc.,Memphis,Tenn。包含适当酶的产品,例如Resinase A2X、Novocor ADL、胰脂肪酶250、脂肪酶G-1000、Greasex50L和Greasex100L可用于本发明的方法。这些产品可获自如Genencor和Novo Nordisk这些商业来源。描述于U.S专利第5,507,952和5,356,800号中的酯酶或脂肪酶可用于本发明中且这些专利连同在本申请中提及的任意其它专利或出版物通过参照整体并入本发明。该酶或脂肪酶可通常以任意形式使用,例如液体形式或固体形式。酯酶和/或脂肪酶的量可从约0.005lbs.至约4.0lbs/吨污泥,基于污泥的干燥固体重量,例如从约0.01磅至约2.0磅/吨,或从0.05磅至约0.5磅/吨污泥,基于污泥的干燥固体重量。酯酶和脂肪酶组合物可为稳定组合物,例如使用描述于美国专利第5,356,800和5,780,283号中的组成,其通过参照整体并入本发明。
根据本发明,酶组合物可包括两种或多种不同酶的组合。酶组合物可包括,例如脂肪酶和纤维素酶的组合,并可任选包含稳定剂。该稳定剂可为聚酰胺寡聚物。
虽然不是必需的,酶或含酶组合物(例如,包含本发明酶和非离子表面活性剂的预制组合物)可具有至少10单位/g的纤维素酶活性。例如,酶或含酶组合物具有至少15单位/g、至少20单位/g、至少25单位/g、至少100单位/g、至少500单位/g的纤维素酶活性,例如从10单位/g至1500单位/g或更高。
只要酶或含酶组合物具有降解污泥的能力,该酶可以以任何浓度量存在。例如,酶的存在浓度可为约0.05至约5重量%,基于存在的酶和非离子表面活性剂的重量。例如,酶浓度可为从0.1重量%至35重量%、从0.5重量%至35重量%、从1重量%至35重量%或更大、从2重量%至35重量%、从5重量%至35重量%、从10重量%至35重量%、从15重量%至35重量%、从20重量%至35重量%或更大,全部基于存在的酶和非离子表面活性剂的总重量。
对于非离子表面活性剂,使用至少一种非离子表面活性剂,其为具有至少7的HLB值的双官能嵌段共聚物。例如,HLB值可为至少10、至少12、至少14、至少18、至少20、至少24、至少25。例如,HLB值可为从7至30、从10至30、从10至28、从10至25、从10至24、从12至30、从12至25、从12至24、从15至24、从15至30、从20至30等。可使用至少一种为双官能嵌段共聚物的非离子表面活性剂,或2种或更多种、或3种或更多种等。非离子表面活性剂的优选存在量为至少0.1重量%,基于存在的酶和非离子表面活性剂的重量。作为选择,可额外使用具有低于7的HLB值和/或不是双官能嵌段共聚物的其它非离子表面活性剂。作为更进一步的选择,可存在其它表面活性剂,只要包含酶和非离子表面活性剂的总组合物的如本发明所述的降解污泥的能力不受影响。
非离子表面活性剂可为PEO-PPO-PEO型嵌段共聚物。非离子表面活性剂可为泊洛沙姆(poloxamer)。例如,可用于本发明中的非离子表面活性剂可具有下式:
HO(CH2CH2O)y1(CH2CH2CH2O)y2(CH2CH2O)y3OH
其为由两个聚乙烯氧单元侧面连接的聚丙烯氧单元构成的非离子嵌段共聚物。指数y1、y2和y3具有使得泊洛沙姆具有从约1000g/mol至约20000g/mol的平均分子量的值。这些聚合物也通过其商标名PLURONICSTM而被熟知。通常用单词泊洛沙姆后接表明特定共聚物的数字对这些化合物进行命名,例如,泊洛沙姆407具有两个约101个单元的PEG段(y1和y3各等于101)和约56个单元的聚丙烯段。该聚合物可购自BASF,商品名为LUTROL(TM)F-17。
一些其它具体实例包括:聚(乙二醇,包括其酯衍生物,例如其甲基酯或脂肪酸酯(例如,PEG-棕榈酸酯)。可使用PEO-PPO-PEO型嵌段聚合物和无规PEO-PPO聚合物。此外,可使用Triton-X-100(聚乙二醇p-(1,1,3,3-四甲基丁基)-苯基醚),其为包括聚乙二醇部分的非离子表面活性剂。
存在的酶和双官能嵌段共聚物非离子表面活性剂的重量比为酶:非离子表面活性剂0.1:10~10:0.1。优选重量比为从1:0.5,例如1:5等。
非离子表面活性剂可具有从1000至约20000,例如2000至15000、3000至12000、5000至20000、10000至20000等的平均分子量(道尔顿)。
除了酶和非离子表面活性剂以外,可额外使用其他组分,例如防腐剂、稳定剂、除臭剂、填料、增充剂等。例如,除了酶和非离子表面活性剂以外,可使用至少一种稳定剂,例如具有或不具有甘油的PVP。此外,可存在一种或多种盐,例如氯化钙或其它盐。可在水或其它水性溶液中稀释或制备该酶和非离子表面活性剂。例如,甘油或类似组分的存在量可为组合物的5至30重量%。该PVP,例如PVP K90或类似组分的存在量可从约1至10重量%。该CaCl2或类似组分的存在量可从约0.1至2重量%。该防腐剂,例如BUSAN1078的存在量可从0.05重量%至约0.2重量%,其中所有重量百分数为基于组合物的总重量(未经水稀释)。
除了这些组分以外,可使用杀生物剂,优选以只需防腐本发明组合物用于贮存目的的少量使用,例如来自Buckman Laboratories International的杀生物剂,例如1078等。
如果存在杀生物剂,其典型量低于1重量%,基于形成本发明组合物的所存在组分的总重量。更优选地,少于0.5重量%、少于0.1重量%,例如总组合物的0.001重量%至0.01重量%。
如所述的,在本发明中,酶、非离子表面活性剂和任意任选组分可以以预制组合物的形式共同加入,或可以单独各组分或以组分的任意组合分别加入,例如连续、分批或在相同时间通过不同入口注射点。组合物或其组分可在任意时间期限(10秒至150小时或更多)内增加引入,或可周期引入或在一个时间全部引入。作为选择,可制备预制组合物,其包含酶和非离子表面活性剂和其它组分。该组合物的制备可通过以任何顺序将组分混合在一起。酶和非离子表面活性剂的各种量如上所述且在此同样适用。通常使用水或水性组分或溶液以形成该组合物。水或水性溶液或组分的存在量可从约10重量%至约90重量%,基于用水稀释的组合物的总重量。
本发明组合物或制成本发明组合物的组分可以以任意方式施用至或引入污泥,例如通过喷雾、倾泻、注射、混合等。基本上,可使用使本发明组合物的组分与污泥接触的任何接触工艺。本发明组合物或制成组合物的组分可随后与污泥混合或另外地分散在污泥中以改善降解率。作为选择,组合物可为液体形式、固体形式、干物形式、片剂形式或半固体形式。组合物可并入或存在于药筒中,或可存在于膜或滤器中或在接触污泥的任意表面。
可将本发明组合物或制成组合物的组分引入到存在于槽、沉降池和/或其它包容位置中的污泥中。优选地,本发明通常用于未活化污泥(un-activatedsluge)。被处理污泥的水含量可为任意水含量,例如从约1至约99重量%。该污泥可为脱水污泥、可为初沉污泥,例如在任意需氧处理之前存在的污泥和/或可在初级氧化过程之后的污泥,其为二沉污泥。
通常被处理污泥包含纤维素材料,例如基于干污泥的重量,包含从约0.1重量%至约70重量%的纤维素材料。
对于本发明,可减少污泥成为包含糖、葡萄糖、纤维素(例如更短链的纤维素等)的组分。
本发明的方法可发生在各种温度下,例如环境温度(指污泥温度)。本发明的方法可在例如从约5°C至约75°C的温度使用。
对于本发明,作为选择,在不存在任何单独加入的酸和/或碱组分或化学品的情况下进行该方法。
对于本发明,在使酶和非离子表面活性剂与污泥接触后,接触时间可从约1小时至约150小时或更多。例如,接触时间可从5小时至100小时、10小时至75小时、24小时至72小时、48小时或更多等。对于接触时间没有真正的时间限制。通常,接触时间可基于在污泥位置处所使用的特定处理。在该接触时间之后,可进行污泥脱水。可使用本领域知晓的任意污泥脱水的方法。例如,可通过使用沉淀槽或池并且然后按压、挤出、过滤、离心等实现脱水。对于可用于脱水污泥的工艺没有限制。
如果非离子表面活性剂和酶为分别加入且未作为预制组合物,优选非离子表面活性剂和酶以任意互相顺序在30分钟内加入、以任意互相顺序在15分钟内加入、以任意互相顺序在10分钟内加入、以任意互相顺序在5分钟内加入、以任意互相顺序在1分钟内加入、或者以任意互相顺序在30秒内加入。
可使用对脱水的(和降解的)污泥(例如,任何残留污泥)任何后续处理,且对于该进一步处理没有限制。如所述的,对于本发明的方法,经降解污泥可以减少10重量%、20重量%、30重量%、40重量%、50重量%或更多。在进行本发明方法后可存在的污泥可接着通过传统工艺进行处理。经降解污泥的产物或副产物可为,例如,糖、葡萄糖、更短链纤维素等形式,且通常可存在于浆料或溶液中的形式,该材料然后可以任何目的被回收,例如用于发酵以制备生物乙醇。作为备选,可将包含本发明方法的降解产物的溶液或浆料放回系统,例如作为好氧槽中的液体。在该备选方案中,包含污泥降解产物的溶液或浆料可作为BOD材料进行处理。
对于本发明,非离子表面活性剂的存在显著增加酶的纤维素酶活性。例如,相比单独使用酶而不存在任何非离子表面活性剂,酶的纤维素酶活性增加至少10%。活性增加可为大至少10%、大至少20%、大至少25%、大至少30%、大至少35%或更多,例如纤维素酶活性大10%至50%。
对于本发明,作为本发明方法的结果的污泥固体减少相比单独使用酶而不存在任何非离子表面活性剂增加至少10%(重量)。固体减少可为多至少10重量%、多至少15重量%、多至少20重量%、多至少25重量%、多至少30重量%,例如多10重量%至50重量%(相比不存在非离子表面活性剂)。
作为选择,在本发明中,虽然有效性低,但是在至少一种实施方式中,非离子表面活性剂可为任选的。
本发明将通过意图示例本发明的下列实施例而进一步明晰。
实施例
实施例1:
获得获自造纸车间的污泥。该污泥具有水中56.0重量%污泥的稠度。在去离子水中稀释该污泥以包含9.1重量%固体。该固体污泥混悬液(soild sludgesuspension)具有约6.95的pH。
制备两种组合物。第一种组合物包含下表所示的各种浓度的酶。特别地,第一组组合物仅包含酶,该酶具体是来自Novozymes的CellicTM CTec酶。第二组组合物包含相同的酶,但加入非离子表面活性剂,非离子表面活性剂具体是来自BASF的PLURONIC F108。下表中列出了各组分的量。采用各组合物的处理在28°C下进行24小时。在加酶前剧烈涡旋污泥混悬液2至3分钟以分散紧密聚集(tight pack)的污泥。
如从下列结果中可见的,当连同非离子表面活性剂使用酶时,与单独使用酶相比,在各实例中污泥固体减少的量增加。
表1.污泥消化(28°C,pH6.95,24小时)
*酶浓度为基于污泥混悬液的百分数。
实施例2:
安排实验以评估表面活性剂对CTec酶的酶活性的影响。将酶、表面活性剂和水混合以形成包含5重量%表面活性剂和10重量%酶的溶液。例如,将1.0gCTec、0.5g PLURONIC F108和8.5g去离子水混合以制备包含10重量%酶和5重量%表面活性剂的溶液。测试所得酶-表面活性剂溶液的纤维素酶活性。使用羧甲基纤维素作为测试底物。包含含有10重量%酶而无表面活性剂的对照溶液以用于对比。
1.各种PLURONIC表面活性剂对CTec活性的影响
评估五种具有不同HLB值的PLURONIC表面活性剂它们在水溶液中对CTec的酶活性的影响。在水中将各表面活性剂与酶混合。然后使用羧甲基纤维素(CMC)作为底物测试所得溶液的纤维素酶活性。结果示于下表中。全部五种PLURONIC表面活性剂证实正向影响酶活性。在所测PLURONIC表面活性剂中F108最好。F108将酶活性增强了22.3%。当单独测试而无酶时,全部五种PLURONIC表面活性剂均显示无酶活性。
表2.表面活性剂对酶活性的影响
(试验系统:5重量%表面活性剂+10重量%CTec)
对照–10%CTec溶液,无表面活性剂。
HLB–亲水亲油平衡值。
2.其它表面活性剂(除外)对CTec活性的影响
表3.其它表面活性剂对酶活性的影响
(试验系统:5重量%表面活性剂+10重量%CTec)
表3中数据表明其它测试的表面活性剂对酶活性的影响是不显著的。
因而,如在这些实施例中可见的,不是所有表面活性剂都具有以显著方式增加酶活性的能力。此外,如在实施例中所示的,非离子表面活性剂的HLB值越高,酶活性增加的百分数越高。对于非离子表面活性剂的效应,特别是具有7或更高、且更优选12或更高HLB值的非离子表面活性剂而言,该结果确实是预料不到且令人惊讶的。
申请人特别并入在本发明公开中所有引用参考文献的全部内容。此外,当给出数量、浓度或其它值或参数作为范围、优选范围、或上限优选值和下限优选值列时,其被理解为特别公开形成自任意上限范围界限或优选值和任意下限范围界限或优选值的任意配对的所有范围,无论范围是否单独公开。当本发明述及数值范围时,除非另作说明,该范围意图包括其端点和在该范围内的所有整数和分数。当定义一范围时,不意在将本发明的范围限制为述及的特定值。
通过考虑本发明公开的说明书和实践,本发明的其它实施方式对于本领域技术人员而言将是显而易见的。本发明说明书和实施例意图被考虑为仅为对通过下列权利要求及其等价物所指示的本发明真实范围和精神的示例。
Claims (25)
1.一种降解来自纸浆和/或纸张制造污泥的方法,其中所述方法包括:
a)向所述污泥施加:
i)至少一种具有纤维素酶活性的酶,和
ii)至少一种非离子表面活性剂,其为具有至少7的HLB值的双官能嵌段共聚物,或者
包含i)和ii)的组合物;
以及b)对所述污泥进行脱水,
其中所述双官能嵌段共聚物选自PEO-PPO-PEO型嵌段聚合物和无规PEO-PPO聚合物。
2.权利要求1的方法,其中所述酶或所述组合物具有至少10单位/g的纤维素酶活性。
3.权利要求1的方法,其中存在的所述非离子表面活性剂的量为所述i)和ii)或所述组合物的至少0.1重量%。
4.权利要求1的方法,其中存在的所述酶和所述非离子表面活性剂的重量比为酶:非离子表面活性剂0.1:10~10:0.1。
5.权利要求1的方法,其中i)和ii)或所述组合物的所述纤维素酶活性相比单独使用i)大至少10%。
6.权利要求1的方法,其中作为使用i)和ii)或所述组合物的所述方法的结果的污泥固体减少相比单独使用i)多至少10重量%。
7.权利要求1的方法,其中所述酶包括脂肪酶。
8.权利要求1的方法,其中在所述降解方法中,所述污泥中存在纤维素纤维,且纤维素纤维至少被部分降解,并且其中所述污泥的固含量减少。
9.权利要求1的方法,其中部分降解污泥形成糖。
10.权利要求1的方法,其中所述方法进一步包括在发酵处理中将所述糖转化为乙醇。
11.权利要求1的方法,其中所述方法发生在从5℃~75℃的温度。
12.权利要求1的方法,其中所述方法在不存在任何单独加入的酸或碱,或二者的情况下进行。
13.权利要求1的方法,其中所述污泥包括纤维素材料。
14.权利要求1的方法,其中存在的所述纤维素材料的量为0.1重量%~70重量%,基于干污泥重量。
15.权利要求1的方法,其中所述非离子表面活性剂为PEO-PPO-PEO型嵌段共聚物。
16.权利要求1的方法,其中所述HLB值为至少12。
17.权利要求1的方法,其中所述HLB值为至少20。
18.权利要求1的方法,其中所述HLB值为至少25。
19.权利要求1的方法,其中减少所述污泥以至少部分形成糖、葡萄糖、更短链纤维素或它们的任意组合。
20.权利要求1的方法,其中所述污泥是初沉污泥。
21.权利要求1的方法,其中所述污泥是二沉污泥。
22.权利要求1的方法,其中在所述对所述污泥进行脱水之前使所述酶和所述非离子表面活性剂与所述污泥接触1小时~120小时的时间。
23.权利要求1的方法,其中存在的所述酶的浓度为所述i)或ii)或所述组合物的0.05~35重量%。
24.权利要求1的方法,其中所述i)和ii)以任意互相顺序在30分钟内连续加入。
25.权利要求1的方法,其中所述非离子表面活性剂具有从1000~20000的平均分子量。
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