申請(qǐng)日2015.09.23

　　公開(公告)日2015.12.23

　　IPC分類號(hào)C12P7/40

　　摘要

　　本發(fā)明公開了一種提高城市污泥發(fā)酵產(chǎn)脂肪酸的方法，所述方法包括：對(duì)稀釋的脫水剩余污泥進(jìn)行熱堿預(yù)處理;將預(yù)處理后的污泥轉(zhuǎn)移到厭氧發(fā)酵罐中進(jìn)行發(fā)酵產(chǎn)脂肪酸;以及，當(dāng)所述發(fā)酵罐中的脂肪酸濃度增長(zhǎng)緩慢時(shí)，直接向所述發(fā)酵罐投加蛋白酶，或者將所述發(fā)酵罐中的污泥離心后取上清液，將所述上清液的pH調(diào)節(jié)至酸性后再次離心，回收沉淀物，將所述沉淀物用水溶解并向其中加入蛋白酶繼續(xù)進(jìn)行厭氧發(fā)酵產(chǎn)脂肪酸。

　　權(quán)利要求書

　　1.提高城市污泥發(fā)酵產(chǎn)脂肪酸的方法，所述方法包括：對(duì)剩余污泥進(jìn) 行熱堿預(yù)處理;將預(yù)處理后的污泥轉(zhuǎn)移到厭氧發(fā)酵罐中進(jìn)行發(fā)酵產(chǎn)脂肪 酸;以及，當(dāng)所述發(fā)酵罐中的脂肪酸濃度增長(zhǎng)緩慢時(shí)，直接向所述發(fā)酵罐 投加蛋白酶，或者將所述發(fā)酵罐中的污泥離心后取上清液，將所述上清液 的pH調(diào)節(jié)至酸性后再次離心，回收沉淀物，將所述沉淀物用水溶解并向 其中加入蛋白酶繼續(xù)進(jìn)行厭氧發(fā)酵產(chǎn)脂肪酸。

　　2.權(quán)利要求1的方法，其中如下地進(jìn)行所述熱堿預(yù)處理：將稀釋的城 市脫水污泥pH調(diào)節(jié)至10-12，隨后在70℃以上攪拌處理1h以上。

　　3.權(quán)利要求2的方法，其中所述熱堿預(yù)處理在pH10-12、90℃進(jìn)行。

　　4.權(quán)利要求1的方法，其中所述蛋白酶是堿性蛋白酶。

　　5.權(quán)利要求1的方法，其中所述蛋白酶是胰蛋白酶。

　　6.權(quán)利要求1的方法，其中以≥10mg/L(例如20mg/L)的濃度添加所 述蛋白酶。

　　7.權(quán)利要求1的方法，其中在所述發(fā)酵產(chǎn)脂肪酸過程中維持pH為 8-11、溫度為37℃。

　　8.權(quán)利要求1的方法，其中在所述發(fā)酵產(chǎn)脂肪酸過程中維持pH為10。

　　9.權(quán)利要求1的方法，其中所述上清液的pH被調(diào)節(jié)至3.3。

　　10.權(quán)利要求1的方法，其中要進(jìn)行所述熱堿預(yù)處理的剩余污泥是稀 釋的脫水剩余污泥，所述稀釋的脫水剩余污泥的濃度為75g/L。

　　說明書

　　一種添加外源蛋白酶提高城市污泥發(fā)酵產(chǎn)酸的方法

　　技術(shù)領(lǐng)域

　　本發(fā)明屬于固廢資源化利用領(lǐng)域。更具體地，本發(fā)明涉及一種通過添 加外源蛋白酶提高城市污泥發(fā)酵產(chǎn)酸的方法。

　　背景技術(shù)

　　污泥發(fā)酵產(chǎn)酸為實(shí)現(xiàn)城市污泥減量化、資源化利用提供了一條新的思 路。將污泥中的廉價(jià)有機(jī)質(zhì)生產(chǎn)轉(zhuǎn)化為高附加值生化產(chǎn)品，減少剩余污泥 產(chǎn)量;而且，將厭氧消化系統(tǒng)的有機(jī)物轉(zhuǎn)變?yōu)橛袡C(jī)酸，而不是溫室氣體二 氧化碳和甲烷，對(duì)實(shí)現(xiàn)碳減排有著重要的意義。目前堿性發(fā)酵過程中，沼 渣中仍然殘留大量的溶解性有機(jī)物，如：占總SCOD約30%的蛋白質(zhì);10% 的碳水化合物，營養(yǎng)物質(zhì)本身的可生物利用性可能是導(dǎo)致堿性發(fā)酵產(chǎn)率仍 然較低的主要原因。污泥預(yù)處理是提高污泥可生化性的有效技術(shù)。如通常 采用超聲、熱酸、熱堿、酶法等預(yù)處理方法。超聲-堿處理后SCOD的溶 出可以提高52%，熱堿和超聲-堿預(yù)處理后VS的溶出超過60%，污泥熱水 解之后揮發(fā)性脂肪酸(VFAs)產(chǎn)量能提高2-5倍。熱或者紫外預(yù)處理能提高 蛋白質(zhì)的利用率30%-40%。但前期關(guān)于污泥預(yù)處理的研究是針對(duì)污泥發(fā)酵 前，破壁、提高營養(yǎng)物溶解等，使有機(jī)物充分釋放溶解，可以被產(chǎn)酸微生 物更容易的接觸和利用。利用酶法預(yù)處理污泥提高污泥可生化性中，溶出 的有機(jī)物量少，而且底物的轉(zhuǎn)化率跟利用其他預(yù)處理方法的轉(zhuǎn)化率相近。 并且針對(duì)發(fā)酵后殘留的難生物降解利用的蛋白質(zhì)，碳水化合物等有機(jī)物進(jìn) 一步水解，利用還沒有相關(guān)技術(shù)手段。

　　孫祥章等人(CN102010109A)利用生物酶使污泥中的重金屬離子穩(wěn)定 化，并且將污泥中的大分子轉(zhuǎn)化成小分子。本發(fā)明則是利用蛋白酶提高 污泥發(fā)酵產(chǎn)酸的產(chǎn)量及底物的轉(zhuǎn)化率。羅琨等人(CN102211842A)利用復(fù) 合酶對(duì)城市污泥進(jìn)行預(yù)處理，目的是溶出污泥中的有機(jī)物。本發(fā)明則是 利用蛋白酶轉(zhuǎn)化污泥厭氧發(fā)酵后殘留的溶解性蛋白質(zhì)從而進(jìn)一步提高揮 發(fā)性脂肪酸的產(chǎn)量。此污泥處理方法具有有機(jī)物利用率高，有機(jī)酸產(chǎn)量 高，操作簡(jiǎn)單方便等特點(diǎn);為最終實(shí)現(xiàn)剩余污泥的資源化、減量化和無 害化，提供了一種新的方法和思路。

　　發(fā)明內(nèi)容

　　本發(fā)明目的是提供一種通過添加外源蛋白酶提高城市污泥發(fā)酵產(chǎn)酸 的方法，具體的方法內(nèi)容為：將城市脫水污泥稀釋到一定濃度后，調(diào)節(jié) pH至10-12，隨后在70℃以上攪拌預(yù)處理1h以上。隨后將預(yù)處理的污 泥轉(zhuǎn)移到厭氧發(fā)酵罐中進(jìn)行發(fā)酵產(chǎn)酸，維持發(fā)酵系統(tǒng)的pH為8-11。每 天監(jiān)測(cè)反應(yīng)器中的蛋白質(zhì)、多糖、脂肪酸。當(dāng)反應(yīng)器中的脂肪酸濃度增長(zhǎng) 緩慢時(shí)，直接向反應(yīng)器中投加≥10mg/L的蛋白酶，例如堿性蛋白酶或胰 蛋白酶�；蛘甙盐勰嚯x心去除后，在上清液中加入鹽酸，將pH調(diào)節(jié)至酸 性后再次離心，回收沉淀物，即為提取的殘留有機(jī)物，然后用水溶解并加 入≥10mg/L的蛋白酶繼續(xù)進(jìn)行厭氧發(fā)酵產(chǎn)脂肪酸。

　　更具體地，本發(fā)明提供以下各項(xiàng)：

　　1.提高城市污泥發(fā)酵產(chǎn)脂肪酸的方法，所述方法包括：對(duì)剩余污泥進(jìn) 行熱堿預(yù)處理;將預(yù)處理后的污泥轉(zhuǎn)移到厭氧發(fā)酵罐中進(jìn)行發(fā)酵產(chǎn)脂肪 酸;以及，當(dāng)所述發(fā)酵罐中的脂肪酸濃度增長(zhǎng)緩慢時(shí)，直接向所述發(fā)酵罐 投加蛋白酶，或者將所述發(fā)酵罐中的污泥離心后取上清液，將所述上清液 的pH調(diào)節(jié)至酸性后再次離心，回收沉淀物，將所述沉淀物用水溶解并向 其中加入蛋白酶繼續(xù)進(jìn)行厭氧發(fā)酵產(chǎn)脂肪酸。

　　2.第1項(xiàng)的方法，其中如下地進(jìn)行所述熱堿預(yù)處理：將稀釋的城市脫 水污泥pH調(diào)節(jié)至10-12，隨后在70℃以上攪拌處理1h以上。

　　3.第2項(xiàng)的方法，其中所述熱堿預(yù)處理在pH10-12、90℃進(jìn)行。

　　4.第1項(xiàng)的方法，其中所述蛋白酶是堿性蛋白酶。

　　5.第1項(xiàng)的方法，其中所述蛋白酶是胰蛋白酶。

　　6.第1項(xiàng)的方法，其中以≥10mg/L(例如20mg/L)的濃度添加所述蛋 白酶。

　　7.第1項(xiàng)的方法，其中在所述發(fā)酵產(chǎn)脂肪酸過程中維持pH為8-11、 溫度為37℃。

　　8.第1項(xiàng)的方法，其中在所述發(fā)酵產(chǎn)脂肪酸過程中維持pH為10。

　　9.第1項(xiàng)的方法，其中所述上清液的pH被調(diào)節(jié)至3.3。

　　10.第1項(xiàng)的方法，其中要進(jìn)行所述熱堿預(yù)處理的剩余污泥是稀釋的 脫水剩余污泥，所述稀釋的脫水剩余污泥的濃度為75g/L。