CN110951713A

CN110951713A - 一种生物复合酶制剂及应用方法

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Publication number: CN110951713A
Application number: CN201911354689.7A
Authority: CN
Inventors: 丁庆
Original assignee: Zhejiang Kingzyme Biotechnology Co ltd
Current assignee: Zhejiang Kingzyme Biotechnology Co ltd
Priority date: 2019-12-25
Filing date: 2019-12-25
Publication date: 2020-04-03

Abstract

本发明属于污泥处理技术领域，公开了一种生物复合酶制剂及应用方法，所述的生物复合酶制剂的制备方法包括以下步骤：a)先将蔬菜、水果以及鱼残渣收集、混合，将其打碎并搅拌成浆状混合物；b)向步骤a)得到的浆状混合物中加入水，再加入MP16复合酶，充分混合后开始发酵、沉淀浓缩形成生物复合酶制剂。利用所述的生物复合酶制剂进行有机污泥的处理，结合好氧曝气处理方式进行污泥处理，可以通过多种复合机制高效消解有机污泥，不仅显著提高了污泥削减的处理效果，同时获得了较好的污泥脱水效率。

Description

一种生物复合酶制剂及应用方法

技术领域

本发明涉及污泥处理技术领域，尤其涉及一种生物复合酶制剂及利用生物复合酶制剂进行有机污泥处理的方法。

背景技术

随着我国污水处理率的不断提高，导致污泥量急剧增加，相关报告表明，我国大量的污泥没有得到有效处理，污泥中含有的恶臭物质、病原体、持久性有机物、重金属等污染物从水体转移到陆地，导致污染物进一步扩散。同时在污泥处理方面存在的主要问题是污泥的脱水效果差、含水率较高，从而给污泥的后续处理以及运输带来了很大困难，严重制约了污泥的处理处置工作的开展。高速增长的污泥产量对环境的压力越来越大，其所带来的环境污染问题十分严峻。数量巨大的污泥如果得不到妥善的处理，将会对环境造成严重的污染。

有机污泥指的是以有机物为主要成分的污泥。有机污泥的主要特征为有机物含量高、易腐化发臭、颗粒较细、比重较小、含水率高而不易脱水、属胶状结构的亲水性物质、易用管渠输送；且污泥中常含有很多植物营养素、寄生虫卵、致病微生物及重金属离子等。初次沉淀污泥和二次沉淀污泥均属有机污泥。

提高污泥的脱水性能是减少污泥后续处理工序及降低后续处理成本的一个关键环节。目前现有技术主要在于提高污泥脱水性能的研究，其中，物理处理法和化学处理法均作为改善污泥脱水性能的主要方法。物理处理法主要通过机械脱水进行处理，然而污泥成分比较复杂，有机质含量高，亲水性强，且细胞内部结合水含量比重大，从而导致机械脱水效率低。而化学处理法主要通过添加化学调理剂(如无机高分子絮凝剂、有机高分子絮凝剂)进行污泥的脱水处理。然而化学处理也存在一些缺陷：在污泥脱水处理后，化学调理剂中的化合物会残留在脱水处理后的污泥中，这些经过脱水处理后的污泥在后续的环境利用过程中，容易对环境造成不可预计的生态风险。

随着技术的改进，一些加入溶菌酶来强化污泥脱水的方案也得到开发，经检索，现有技术中已有相关的申请案公开，如中国专利申请号为201810304077.6，公开日期为2018年9月11日的申请案公开了一种污泥的强化脱水方法，包括以下步骤：调节污泥的pH；在调节pH后的污泥中加入溶菌酶进行反应；将与溶菌酶反应后的污泥进行脱水处理，得到污泥滤饼。其主要利用溶菌酶能够水解污泥中微生物的细胞壁，从而使得污泥中微生物的细胞壁破裂，释放微生物细胞内的结合水，因此，利用溶菌酶水解污泥中微生物的细胞壁，从而提高脱水效果。该申请案的方法主要依靠溶菌酶破壁来释放死菌中的细胞质水分，然而该方法只能提高脱水率，污泥减量处理仍然需要进入下一步的工艺进行，其只能作为预处理的手段。

再如中国专利申请号为201810354963.X，公开日期为2018年8月24日的申请案公开了一种强化溶菌酶调理污泥的方法，该方法的实现步骤如下：(1)向污泥中投加定量的高锰酸钾，并进行一定时间的反应；(2)向污泥中投加定量的亚铁盐，并进行一定时间的反应；(3)将污泥的温度、pH调节到溶菌酶的适宜范围；(4)向污泥中投加定量的溶菌酶进行反应，然后进入脱水单元。其主要原理在于首先通过高锰酸盐、亚铁盐实现污泥的适度破解与絮体重构后，溶菌酶发挥细胞壁溶解与正电荷中和的作用，进一步增大污泥絮体尺寸，实现结合水向自由水的转化，使污泥脱水性能得到提升，该申请案的方法也只能作为污泥处理前的预处理手段。

基于现有技术的缺陷，亟需发明一种新的适用于有机污泥减量的复合生物酶制剂。

发明内容

1.要解决的问题

针对现有技术中针对污泥减量处理效果不好的缺陷，本发明提供了一种含有蛋白酶、脂肪酶、纤维素酶、淀粉酶、溶菌酶、微量元素、氨基酸、腐殖酸和维生素的复合酶制剂，并利用此复合酶制剂结合好氧曝气处理方式进行污泥处理，通过多种复合机制针对有机污泥进行处理，不仅获得了较好的污泥脱水效率，同时显著提高了污泥削减的处理效果。

2.技术方案

为了解决上述问题，本发明所采用的技术方案如下：

本发明提供了一种生物复合酶制剂，所述的生物复合酶制剂的制备方法包括：

a)先将蔬菜、水果以及鱼残渣收集、混合，将其打碎并搅拌成浆状混合物；

b)向步骤a)得到的浆状混合物中加水，再加入MP16复合酶，充分混合后开始多段好氧、缺氧及厌氧发酵、之后沉淀、浓缩形成生物复合酶制剂MP18，最终形成的生物复合酶制剂中含有的微生物含量低于1％。

所述的MP16复合酶采用中国专利申请号为2018101438577，专利名称为“一种农业用竹肥及其制备工艺及其应用方法”的方法制备，包括以下步骤：

步骤S1：将猪粪污经固液分离后，制取猪尿原液；步骤S2：将猪尿原液投入反应桶中，依次按照A/A/O工艺进行处理，其中前三个反应桶内分别设有微纳米曝气装置；步骤S3：将猪尿原液至少重复3次A/A/O工艺后进入沉淀过滤桶，经过滤后产出MP16复合酶，所述MP16复合酶微生物含量低于1％。

作为本发明更进一步的改进，所述的生物复合酶制剂中含有蛋白酶、脂肪酶、纤维素酶、淀粉酶、溶菌酶、微量元素、氨基酸、腐殖酸和维生素。

作为本发明更进一步的改进，所述蔬菜和水果的质量：鱼残渣的质量＝4：1。

作为本发明更进一步的改进，所述蔬菜和水果的质量：鱼残渣的质量：MP16复合酶的质量:水的质量＝4：1:1：4。

作为本发明更进一步的改进，所述步骤a)中的蔬菜包括叶菜、根菜和果菜，所述叶菜：根菜：果菜的质量比为3：4：3。

作为本发明更进一步的改进，所述步骤b)中的发酵过程包括好氧和厌氧发酵过程；所述步骤b)中鱼残渣来自于食品加工厂的鱼头鱼尾残渣，加入的水为泉水或井水。

作为本发明更进一步的改进，本发明提供了一种有机污泥处理方法，所述方法利用所述的生物复合酶制剂进行有机污泥(污水厂剩余污泥，河流湖泊底泥等)的处理，所述方法处理过程如下：将有机污泥混合液导入处理容器，向处理容器中投入所述的生物复合酶制剂，不断搅拌并不间断曝气处理。

作为本发明更进一步的改进，所述生物复合酶制剂的投加体积占有机污泥混合液总体积的0.4％以上。

作为本发明更进一步的改进，所述曝气处理的时间为10～24小时，所述曝气方式采用底部曝气，采用普通或微纳米曝气的方式进行。

作为本发明更进一步的改进，所述的复合生物酶的具体制备步骤如下：

1)先将各种季节蔬菜，水果，食品加工厂的鱼头鱼尾残渣收齐后，打碎搅拌成浆状；该步骤中按蔬菜包括叶菜、根菜和果菜，其中叶菜：根菜：果菜(质量比)＝3:4:3，蔬菜和水果：鱼头尾残渣(质量比)＝4:1；

2)加入适量的泉水或井水，再加入MP16复合酶，充分混合后开始发酵；所述蔬菜和水果：鱼头鱼尾残渣：MP16:井水或泉水(质量比)＝4：1:1：4，发酵过程包括好氧、缺氧及厌氧(A/A/O)发酵程序，随每日固定进料而自然溢流，之后沉淀，真空浓缩程序最终获得本发明的生物复合酶，最终形成的生物复合酶制剂中含有的微生物含量低于1％。

3.有益效果

相比于现有技术，本发明的有益效果为：

(1)本发明的生物复合酶制剂，除了含有多种类型的蛋白酶、脂肪酶、纤维素、淀粉酶和溶菌酶等，还含有多种微量元素、腐殖酸和氨基酸，在应用于有机污泥减量处理的过程中各种成分通过多种机制发挥作用：1)各类蛋白酶、脂肪酶、纤维素、淀粉酶等复合酶迅速活化生物污泥中的各类细菌，泛化作用强，尤其是好氧微生物细菌，而制剂中还含有的微量元素，腐殖酸和氨基酸等，因此不仅为微生物迅速活化繁殖提供营养物质，还可以作为微生物生长调节促进剂，从而促进能够分解死菌的好氧微生物快速进行繁殖；2)复合酶制剂中的溶菌酶可以通过溶解死菌的细胞壁，促进死菌中的细胞质水分和各类营养物质释放，结合好氧曝气使好氧菌迅速分解死菌细胞质中的各类营养物质(蛋白质/脂肪/碳水化合物等)，最终将死菌等有机物分解成CO₂/H₂O/N₂等进入大气和水循环系统。因此本发明的生物复合酶制剂综合作用于有机污泥，高效分解有机污泥，而不是仅仅破细胞膜释放其细胞质中的水分。

(2)本发明的生物复合酶制剂，可以迅速活化有机污泥中的原有微生物(尤其好氧菌)，不需要在制剂中添加微生物，直接将其投入至污泥中进行搅拌曝气即可发挥作用，生物反应效率高，短时间内即可完成处理目的。

(3)本发明的生物复合酶制剂，通过添加各种蔬菜水果、鱼类蛋白原料、矿质元素较为丰富的泉水或井水，然后再加入利用猪粪尿发酵已产生得到的生物酶，进行深度发酵，因此最终形成的产物中含有酶类众多，可以产生多种类型的蛋白酶、脂肪酶、纤维素酶、淀粉酶、溶菌酶，同时含有大量的微量元素、氨基酸、腐殖酸和维生素，微生物的含量低于1％，更有利于保存，本发明各种类型的复合酶类均通过发酵直接产生，不需要人为的组配，更有利于快速有效的发挥效果。

(4)本发明的生物复合酶制剂，处理完成后的污泥无需再投加絮凝剂即可使用现有压滤设备有效脱水，污泥总消减量最高可达43.8～47.6％，且针对于污泥混合液中的CODCr、NH₃-N、TN和TP均具有优异的去除效果，其中CODCr的去除率达到38％～51％，TP的去除率可达73.3％。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明进一步进行描述。

实施例1

本实施例的复合生物酶制剂为MP18，所述的复合生物酶制剂MP18采用以下方法制成：

2)加入适量的泉水或井水，再加入MP16复合酶，充分混合后开始发酵；所述蔬菜和水果：鱼头鱼尾残渣：MP16：井水或泉水(质量比)＝4：1:1：4，发酵过程包括多段好氧、缺氧及厌氧(A/A/O)发酵程序，随每日固定进料而自然溢流，之后沉淀，真空浓缩程序最终获得本发明的生物复合酶，生物复合酶制剂中含有的微生物含量低于1％。

本实施例采用多种类型的复合原料制作复合生物酶，不仅包含水果蔬菜、鱼类原料的发酵产物，还包括以猪粪尿为原料发酵的生物酶、矿质元素丰富的水，按照一定的比例发酵，最终复合生物酶中含有的活性酶种类很多，其中包含有蛋白酶、脂肪酶、纤维素、淀粉酶和溶菌酶等，还含有各种氨基酸、多种微量元素、腐殖酸和维生素。

采用上述复合酶进行污泥处理的方法，包括以下步骤：

1)购置2.0m³塑料容器，在塑料容器底部设散气膜曝气管；

2)取污水处理厂生物池沥水静置后高浓度污泥混合液(即有机剩余污泥)，盛入塑料容器，所述的剩余污泥混合液量约1.6m³；

3)投入生物复合酶制剂，持续搅拌并持续不间断曝气，所述曝气方式可以采用普通曝气，或者微纳米曝气，所述生物复合酶制剂的投加体积占污泥总体积的0.04％；

4)定时取样检测污泥浓度，以判断减量效果，对试验后沉淀污泥，直接采用带式压滤机脱水，污泥性状较好，污泥浓度变化表如表2所示，剩余污泥沉淀后上清液水质如表1所示。

表1剩余污泥沉淀后上清液水质

表2污泥浓度变化表

由上述结果可知，按照本发明的方法处理后，污泥浓度在短时间内得到大幅度的削减，减量率可达47.6％，在24h内污泥含水率由最初的98％下降至68％，且针对于污泥混合液中的COD_Cr、NH₃-N、TN和TP均具有优异的去除效果，其中COD_Cr的去除率达到51％，TP的去除率可达73.3％。

实施例2

本实施例中采用上述复合酶进行污泥处理的方法，包括以下步骤：

1)购置2.0m³塑料容器，在塑料容器底部设散气膜曝气管；

2)取污水处理厂生物池沥水静置后高浓度污泥混合液(即有机剩余污泥)盛入塑料容器，所述的剩余污泥混合液量约1.6m³；

3)投入生物酶制剂，持续搅拌并持续不间断曝气，所述曝气方式可以采用普通曝气，或者微纳米曝气；所述生物复合酶制剂的投加体积占污泥总体积的0.04％；

4)定时取样检测污泥浓度，以判断减量效果，采用带式压滤机脱水，污泥性状较好，测得含水率76％。剩余污泥沉淀后上清液水质如表3所示，污泥浓度变化表如表4所示。

表3剩余污泥沉淀后上清液水质

表4污泥浓度变化表

对比例1

本对比例基本同实施例2，不同之处在于：所采用处理的复合酶仅为以猪粪尿为原料制备而成的MP16复合酶，具体的依照中国专利申请号为2018101438577，专利名称为“一种农业用竹肥及其制备工艺及其应用方法”中的方法制备，包括以下步骤：

步骤S1：将猪粪污经固液分离后，制取猪尿原液；步骤S2：将猪尿原液投入反应桶中，依次按照A/A/O工艺进行处理，其中前三个反应桶内分别设有微纳米曝气装置；步骤S3：将猪尿原液至少重复3次A/A/O工艺后进入沉淀过滤桶，经过滤后产出复合生物酶，复合生物酶中微生物含量低于1％。

经过处理后，剩余污泥沉淀后上清液水质处理结果如表5所示，污泥浓度变化如表6所示。

表5剩余污泥沉淀后上清液水质

表6污泥浓度变化

由表5、表6的结果可知，MP16复合生物酶中也含有多种蛋白酶，纤维素酶，溶菌酶，氨基酸等，溶菌酶能够独立的进行死菌破壁的作用，从而将死菌中的水分和营养物质释放，因此，处理后污泥含水率与本发明的复合酶MP18相比差别不明显，然而，该制剂主要采用猪粪尿为发酵原料，其产生的酶的种类较为有限，而且不含有矿质元素，维生素，腐殖酸等微生物生长调节剂，因此本发明的生物复合制剂MP18更适用于活化各种水体及土壤中的微生物，作用更为广泛，引发多种菌类的连锁反应，并得到大量的菌类代谢产物，因此利用复合制剂MP18处理后的污泥减量率大幅度提高。

以上示意性地对本发明创造及其实施方式进行了描述，该描述没有限制性，所以，如果本领域的普通技术人员受其启示，在不脱离本创造宗旨的情况下，不经创造性地设计出与该技术方案相似的结构方式及实施例，均应属于本专利的保护范围。

Claims

1.一种生物复合酶制剂，其特征在于：所述的生物复合酶制剂的制备方法包括以下步骤：

b)向步骤a)得到的浆状混合物中加水，再加入MP16复合酶，充分混合后开始多段好氧、缺氧及厌氧发酵、之后沉淀、浓缩形成生物复合酶制剂MP18。

2.根据权利要求1所述的生物复合酶制剂，其特征在于：所述的生物复合酶制剂中含有蛋白酶、脂肪酶、纤维素酶、淀粉酶、溶菌酶、微量元素、氨基酸、腐殖酸和维生素。

3.根据权利要求1或2所述的生物复合酶制剂，其特征在于：所述蔬菜和水果的质量：鱼残渣的质量＝4：1，所述蔬菜和水果的质量：鱼残渣的质量：MP16复合酶的质量:水的质量＝4：1:1：4。

4.根据权利要求3所述的生物复合酶制剂，其特征在于：所述步骤a)中的蔬菜包括叶菜、根菜和果菜，所述叶菜：根菜：果菜的质量比为3：4：3。

5.根据权利要求4所述的生物复合酶制剂，其特征在于：所述MP16复合酶制备，包括以下步骤：

步骤S1：将猪粪污经固液分离后，提取猪尿原液；

步骤S2：将猪尿原液投入反应桶中，依次按照A/A/O工艺进行处理，其中前三个反应桶内分别设有微纳米曝气装置；

步骤S3：将猪尿原液至少重复3次A/A/O工艺后进入沉淀过滤桶，经过滤后产出MP16复合酶，所述MP16复合酶中微生物含量低于1％。

6.根据权利要求5所述的生物复合酶制剂，其特征在于：所述步骤b)中的发酵过程包括好氧、缺氧和厌氧发酵过程；所述步骤b)中鱼残渣来自于食品加工厂的鱼头鱼尾残渣，所述加入的水为泉水或井水。

7.一种有机污泥处理方法，其特征在于：所述方法利用权利要求1～6任意一项所述的生物复合酶制剂进行有机污泥的处理。

8.根据权利要求7所述的有机污泥处理方法，其特征在于：所述方法处理过程如下：将有机污泥混合液导入处理容器，向处理容器中投入所述的生物复合酶制剂，不断搅拌并不间断曝气处理。

9.根据权利要求8所述的有机污泥处理方法，其特征在于：所述生物复合酶制剂的投加体积占所述有机污泥混合液体积的0.04％以上。

10.根据权利要求8或9所述的有机污泥处理方法，其特征在于：所述曝气处理的时间为10～24小时，所述曝气方式采用底部曝气，采用普通或微纳米曝气的方式进行。