JP5096337B2 - α−アミラーゼ処理によりスラッジの脱水能力を増強するための方法 - Google Patents
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Description
本発明は、従来の廃水処理操作により生成される残留物(すなわち、スラッジ)の脱水能力を高めるための方法に関する。
従来の廃水処理の間に生成されたスラッジは通常、焼却、陸上への適用、埋立て、堆肥、等を通しての廃棄の前、脱水される(すなわち、濃縮される)。基本的な脱水シナリオは、コンディショニング剤(例えば、硫酸第二鉄)及び/又は凝集剤(例えば、高分子電解質)の添加を通しての強い剪断耐性スラッジ凝集塊の形成、重力ベルト沈降濃縮装置、ベルトフィルター工程又は遠心分離を通しての続く機械的固形物/液体分離を包含する。
本発明は、α−アミラーゼを含んで成る酵素組成物によりスラッジを処理することを含んで成る、スラッジの脱水能力を増強するための方法に関する。好ましい態様においては、本発明は、ゲオバチルス・ステアロサーモフィラス(Geobacillus stearothermophilus)α−アミラーゼを含んで成る酵素組成物によりスラッジを処理することを含んで成る、スラッジの脱水能力を増強するための方法に関する。
酵素処理は好ましくは、スラッジコンディショニング(すなわち、凝固及び/又は凝集の前)及び機械的脱水の前、行われる。
本発明は、スラッジ、例えば従来の廃水処理の間に生成されるスラッジの脱水方法を促進し、そして/又は改良するための酵素手段に関する。
1.一次又は生スラッジ;
2.二次又は廃棄物活性化されたスラッジ;及び
3.三次、安定化された又は消化されたスラッジ。
a)例えば、従来の廃水処理の間、スラッジを生成し;
b)前記スラッジを、α−アミラーゼ酵素組成物により処理し;
c)任意には、前記スラッジを、凝固及び/又は凝集添加剤によりコンディショニングし;
d)前記α−アミラーゼ処理されたスラッジを従来の装置により脱水することを含んで成る。
上記段階の他に、さらに任意の段階は、例えば消化/安定化段階の前及びその後、酵素によりスラッジを処理することを包含する。
α−アミラーゼ処理はまた、1又は複数の追加の酵素の添加を包含する。好ましい追加の酵素は、プロテアーゼ、リパーゼ、セルラーゼ、ヘミセルラーゼ、オキシドレダクターゼ、ラッカーゼ、グリコシルヒドロラーゼ及び/又はエステラーゼを包含する。
方法:
1.Novozymes North Americaの活性化されたスラッジ槽から収穫された、400mlの廃棄物活性化されたスラッジ(1.4%のTS、pH7.2)を、(6)500mlのフラスコに添加した。
2.次に、個々のフラスコの内容物に、下記スケジュールに従って、配合されるG. ステアロサーモフィラスα−アミラーゼ(AQUAZYM ULTRATM)を投与した:
4.インキュベーションの最後で、個々のフラスコ内に含まれるスラッジを、コンディショニングし、脱水し、そして脱水能力の程度を、下記方法に従って決定した:
b. 適用の少なくとも30分前、調製された、ポリマーエマルジョン(Cytec CPAM)の0.5%w/w希釈溶液をスラッジに添加し、6.5kgのポリマー/DTスラッジ固形物の用量を確保した。
c. 羽根車を用いて、15秒間ゆっくり混合した(適切なスラッジ凝集を確保するために実験的に決定された)。
d. 凝集(すなわち“コンディショニング”)の後、スラッジを、Crown Press (Phipps & Bird, Richmond, Virginia)の重力廃水カップ中に急速に注ぎ、そして60秒間、排水した(この重力排水の間に集められる濾液の体積は、“遊離排水”濾液と見なされる)。
e. 次に、スラッジケークを、Crown Pressの下方ベルトに移し(理想的には、1単位/スラッジパティーとして)、そしてすぐに、下記圧力スケジュールに従って加圧した:
g. それらの値を用いて、質量平衡(ポリマー添加により、供給物における添加の体積を考慮して)を通して、加圧されたスラッジ(“単位時間当たり”基本を表すことが仮定される)の全体積を決定した。
方法:
1.地方都市廃水処理プラントから新たに収穫された、400mlの一次スラッジ(3%TSS, pH6.8)を、(2)500mlのフラスコに等分した。
2.次に、フラスコに、下記スケジュールに従って添加した:
図3及び4は、地方都市廃水処理プラントから収穫された酵素的に前処理された一次スラッジから得られた、脱水されたケーク特徴を表す。再び、わずか60分のインキュベーションの後、G. ステアロサーモフィラスα−アミラーゼ前処理が、ケークの固形物を改良することができ(約1.43%の上昇)、そして同時に、脱水されたスラッジの体積を低めることができる(約7.5%の低下)。
方法:
1.地方廃水処理プラントからの新たに収穫された戻り活性化されたスラッジRASを、穏やかな条件下で約60分間、沈降せしめた。
2.上清液をデカントし、そしてTSSを沈降されたスラッジについて決定した。
3.400mlの前記沈降された戻り活性化されたスラッジ(0.77%のTSS、pH6.5)を、(6)500mlのフラスコに添加した。
方法:
1.600gのパルプミルの生物学的スラッジ(Swedishペーパーミルでの廃水処理操作から得られた)を、(3)1000mlのビーカー中に配置した。
2.撹拌プレート上で撹拌棒によりすべてのスラッジを撹拌しながら、G. ステアロサーモフィラスα−アミラーゼを、下記スケジュールに従って個々のビーカーに添加した:
4.凝集されたスラッジをすぐに、ベルトフィルタープレス布の部分を固定された漏斗中に注ぎ、そして5分間、自由に排水し、この間、排水時間の関数としての濾液重量を記録した(デジタル尺度で配置された、タール処理された1Lのメスシリンダー内に濾液を捕獲することにより達成された)。
6.得られるスラッジケークを、アルミニウム計量ボートに移し、そして均質化し(へらにより)、均等な湿分を確保した。
7.約60gの湿ったスラッジを、コーヒーフィルターに配置し、そしてベルトフィルタープレスに類似するよう企画された注文製造された装置内で20分間、脱水した。
8.計量ボート内の残存する凝集されたスラッジの重量を記録し、そして次に、そのボートを105℃で一晩、乾燥し、この後、増粘されたスラッジの固形物を決定した。
10.注文ベルトフィルタープレスシュミレーター内で圧縮された60gの湿ったスラッジ内の固形物の合計量の差異(個々の増粘段階の間、水除去の異なった程度の結果)を考慮して、個々の圧縮されたスラッジサンプルについて計算されたケーク固形物が、増粘の間、得られる%固形物により掛け算され、そして次に、生成物が、試験内のすべてのサンプルから得られた増粘された固形物の平均により割り算された。
Claims (20)
- 機械的脱水準備の前、スラッジにα−アミラーゼを添加することを含んで成る、スラッジの脱水能力を増強するための方法において、
前記α−アミラーゼが、同一性の表、及び次の複数のアラインメントパラメーター:10のギャップペナルティー及び10のギャップ長ペナルティー;次の対様アラインメントパラメーター:Ktuple=1、ギャップペナルティー=3、窓=5及びダイアゴナル=5を伴って、LASERGENETM MEGALIGNTM ソフトウェアー (DNASTAR, Inc., Madison, Wis.)を用いて、Clustal方法(Higgins, 1989, CABIOS 5: 151-153)により決定される場合、配列番号1で示されるα−アミラーゼに対して少なくとも80%の同一性を有するか;或いは
前記α−アミラーゼが、同一性の表、及び次の複数のアラインメントパラメーター:10のギャップペナルティー及び10のギャップ長ペナルティー;次の対様アラインメントパラメーター:Ktuple=1、ギャップペナルティー=3、窓=5及びダイアゴナル=5を伴って、LASERGENETM MEGALIGNTM ソフトウェアー (DNASTAR, Inc., Madison, Wis.)を用いて、Clustal方法(Higgins, 1989, CABIOS 5: 151-153)により決定される場合、ゲオバチルス・ステアロサーモフィラスα−アミラーゼに対して少なくとも80%の同一性を有し;そして
前記α−アミラーゼの用量が、合計の懸濁された乾燥固形物1トン当たり2〜140gである;
ことを特徴とする方法。 - 前記α−アミラーゼが、ゲオバチルス・ステアロサーモフィラス(Geobacillus stearothermophilus)の株に由来する請求項1記載の方法。
- 前記α−アミラーゼの用量が、合計の懸濁された乾燥固形物1トン当たり2〜70gである請求項1記載の方法。
- 前記α−アミラーゼの用量が、合計の懸濁された乾燥固形物1トン当たり2〜35gである請求項1記載の方法。
- 前記α−アミラーゼの用量が、合計の懸濁された乾燥固形物1トン当たり2〜8gである請求項1記載の方法。
- 前記α−アミラーゼの用量が、合計の懸濁された乾燥固形物1トン当たり2〜5gである請求項1記載の方法。
- 前記酵素が、前記スラッジと共に1分〜24時間インキュベートされる請求項1〜6のいずれか1項に記載の方法。
- 前記酵素が、前記スラッジと共に30分〜12時間インキュベートされる請求項1〜7のいずれか1項に記載の方法。
- 前記酵素が、前記スラッジと共に1時間〜2時間インキュベートされる請求項1〜8のいずれか1項に記載の方法。
- 前記スラッジが、従来の都市及び産業廃水処理操作の間、生成される請求項1〜9のいずれか1項に記載の方法。
- 前記スラッジが、一次浄化器からの一次スラッジ、廃棄物活性化されたスラッジ、戻し活性化されたスラッジ、嫌気性消化されたスラッジ及び好気性消化されたスラッジから成る群から選択される請求項1〜10のいずれか1項に記載の方法。
- 前記α−アミラーゼが、1又は複数のプロテアーゼ、リパーゼ、セルラーゼ、ヘミセルラーゼ、オキシドレダクターゼ、ラッカーゼ、グリコシルヒドロラーゼ及び/又はエステラーゼと組合して添加される請求項1〜11のいずれか1項に記載の方法。
- 機械的脱水準備の前、スラッジにα−アミラーゼを添加することを含んで成る、スラッジの脱水能力を増強するための方法であって、前記α−アミラーゼが、ゲオバチルス・ステアロサーモフィラスの株に由来し配列番号1のアミノ酸配列を有するα−アミラーゼ、又は配列番号1で示されるα−アミラーゼと少なくとも85%の同一性を有するアミノ酸配列を有するα−アミラーゼであり、前記α−アミラーゼの用量が、合計の懸濁された乾燥固形物1トン当たり2〜140gであることを特徴とする方法。
- 前記α−アミラーゼが、ゲオバチルス・ステアロサーモフィラスの株に由来する請求項13に記載の方法。
- 前記α−アミラーゼが、配列番号1で示されるα−アミラーゼに対して少なくとも90%の同一性を有する、請求項13に記載の方法。
- 前記α−アミラーゼが、配列番号1で示されるα−アミラーゼに対して少なくとも95%の同一性を有する、請求項13に記載の方法。
- 前記α−アミラーゼが、配列番号1で示されるα−アミラーゼに対して少なくとも96%の同一性を有する、請求項13に記載の方法。
- 前記α−アミラーゼが、配列番号1で示されるα−アミラーゼに対して少なくとも97%の同一性を有する、請求項13に記載の方法。
- 前記α−アミラーゼが、配列番号1で示されるα−アミラーゼに対して少なくとも98%の同一性を有する、請求項13に記載の方法。
- 前記α−アミラーゼが、配列番号1で示されるα−アミラーゼに対して少なくとも99%の同一性を有する、請求項13に記載の方法。
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