申請日2015.09.09
公開(公告)日2017.05.10
IPC分類號C02F3/34; C02F11/14
摘要
本披露涉及通過在常規(guī)調(diào)節(jié)和脫水操作之前添加α‑淀粉酶和蛋白酶至污泥來增強(qiáng)污泥脫水性能。
摘要附圖
權(quán)利要求書
1.一種用于增強(qiáng)污泥的脫水性能的方法，包括添加α-淀粉酶和蛋白酶至該污泥，其中該α-淀粉酶與SEQ ID NO:1中所示的嗜熱脂肪土芽胞桿菌α-淀粉酶具有至少90%序列一致性，并且該蛋白酶與SEQ ID NO:2具有至少90%序列一致性。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中該α-淀粉酶與SEQ ID NO:1中所示的α-淀粉酶具有至少96%序列一致性。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中該α-淀粉酶與SEQ ID NO:1具有至少97%序列一致性。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中α-淀粉酶的劑量在每干噸的總懸浮固體2和140g之間，并且蛋白酶的劑量在每干噸的總懸浮固體2和140g之間。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中α-淀粉酶的劑量在每干噸的總懸浮固體2和70g之間，并且蛋白酶的劑量在每干噸的總懸浮固體2和70g之間。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中α-淀粉酶的劑量在每干噸的總懸浮固體2和35g之間，并且蛋白酶的劑量在每干噸的總懸浮固體2和35g之間。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中α-淀粉酶的劑量在每干噸的總懸浮固體2和8g之間。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中α-淀粉酶的劑量在每干噸的總懸浮固體2和5g之間，并且蛋白酶的劑量在每干噸的總懸浮固體2和5g之間。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中允許該α-淀粉酶和蛋白酶與該污泥一起孵育1分鐘至24小時。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中允許該α-淀粉酶和蛋白酶與該污泥一起孵育30分鐘至12小時。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中允許該α-淀粉酶和蛋白酶與該污泥一起孵育1小時至2小時。
12.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中該污泥是在常規(guī)城市和工業(yè)廢水處理操作期間產(chǎn)生的。
13.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其中該污泥選自下組，該組由以下各項組成：來自初級沉淀池的初沉污泥、廢活性污泥、回流活性污泥、厭氧消化污泥和需氧消化污泥。
14.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中與一種或多種脂肪酶、纖維素酶、半纖維素酶、氧化還原酶、漆酶、糖基水解酶和/或酯酶組合，添加該a-淀粉酶和蛋白酶。
15.如權(quán)利要求1所述的方法，其中該α-淀粉酶具有α-淀粉酶活性，并且該蛋白酶具有蛋白酶活性。
16.一種處理污泥的方法，包括：
(a)用與SEQ ID NO:1中所示的α-淀粉酶具有至少95%序列一致性的α-淀粉酶和與SEQID NO:2具有至少90%序列一致性的蛋白酶接觸污泥;并且
(b)從該污泥中去除水。
17.如權(quán)利要求16所述的方法，其中該α-淀粉酶與SEQ ID NO:1中所示的α-淀粉酶具有至少98%序列一致性。
18.如權(quán)利要求16所述的方法，其中該α-淀粉酶與SEQ ID NO:1中所示的α-淀粉酶具有至少99%序列一致性。
19.如權(quán)利要求16所述的方法，其中該α-淀粉酶由SEQ ID NO:1的氨基酸序列組成。
20.如權(quán)利要求16的方法，其中該蛋白酶與SEQ ID NO:2具有至少98%序列一致性。
21.如權(quán)利要求16的方法，其中該蛋白酶與SEQ ID NO:2具有至少99%序列一致性。
說明書
用于用酶處理增強(qiáng)污泥的脫水性能的方法
對序列表的引用
本申請包括計算機(jī)可讀形式的序列表，將其通過引用結(jié)合在此。
發(fā)明領(lǐng)域
本發(fā)明涉及用于增強(qiáng)由常規(guī)廢水處理操作產(chǎn)生的殘余物(即污泥)的脫水性能(dewaterability)的方法。
發(fā)明背景
常規(guī)廢水處理過程期間產(chǎn)生的污泥，通常是在通過焚燒，土地利用，填埋，堆肥、等的處理之前脫水或濃縮�；久撍桨干婕巴ㄟ^添加調(diào)節(jié)劑，如硫酸鐵和/或絮凝劑(如聚合電解質(zhì))，隨后是跨越重力帶式增稠器、帶式壓濾機(jī)或離心機(jī)的機(jī)械固體/液體分離，形成強(qiáng)的、抗剪的污泥絮凝物。通過將污泥脫水，廢水處理廠(WWTP)提高了最終必需處理掉的污泥(即餅固體(cake solids))的每體積單位的固體的量。更高的餅固體的益處包括：減少脫水污泥體積(要被被工廠“管理”的更少的污泥);降低每年運輸成本(運送污泥至填埋或土地利用地);在污泥可以被焚燒前待蒸發(fā)的更少的水(當(dāng)焚燒用于廢熱發(fā)電的目的時增加污泥的凈能量值);至沼氣池的更濃縮的進(jìn)料;和/或減少要被填埋或被土地利用的污泥的體積。
污泥的一般組成通常是約90%-99%的水，剩余的部分是總固體，其中實際的細(xì)胞團(tuán)塊(即細(xì)菌細(xì)胞)占總固體的大約10%。剩余90%的總固體由胞外聚合物質(zhì)(EPS)組成，它形成水合基質(zhì)，細(xì)菌細(xì)胞分散在所述水合基質(zhì)內(nèi)。無論用于產(chǎn)生污泥的方式，污泥脫水性能已經(jīng)很大程度上與全部污泥中的EPS部分有關(guān)。EPS由來自細(xì)胞溶解的碎片(例如核酸、脂質(zhì)/磷脂、蛋白質(zhì)、等)、活性分泌的胞外產(chǎn)物(例如多糖和蛋白質(zhì))、胞外產(chǎn)物、EPS結(jié)合的酶活性(例如多糖)、從廢水吸收的材料(例如腐殖質(zhì)、多價陽離子)組成。由于EPS這種復(fù)雜的性質(zhì)和多糖及蛋白質(zhì)的突出的存在，傳統(tǒng)上按碳水化合物和蛋白質(zhì)的比率(EPS碳水化合物:蛋白質(zhì))來表征EPS。盡管取決于WWTP的許多操作參數(shù)，初沉污泥和初沉污泥的EPS碳水化合物:蛋白質(zhì)可以不同。但是二沉污泥內(nèi)的EPS組合物有點是更消化特異性：厭氧消化污泥的EPS碳水化合物:蛋白質(zhì)傾向于小于整體而好氧消化污泥EPS碳水化合物:蛋白質(zhì)大于整體。在任何情況下，這些初沉組分被認(rèn)為是有效地結(jié)合水并且抵抗脫水的污泥絮凝物內(nèi)的關(guān)鍵可水合物質(zhì)。
破壞污泥絮凝物的水結(jié)合能力和/或機(jī)械完整性的方法被認(rèn)為在聚合絮凝時增強(qiáng)了全部污泥的脫水性能。大多數(shù)此類方法已經(jīng)集中于破壞EPS組分和改進(jìn)脫水性能的新穎化學(xué)反應(yīng)(例如酸預(yù)處理、多價陽離子調(diào)節(jié)劑)和工藝(高溫預(yù)處理、放電、超聲處理)的能力。已有的多篇論文描述了將酶用于EPS內(nèi)的選擇性水解以減少污泥體積，具有不同結(jié)果。參見DE 10249081、US 2003014125、WO 9110723和DE 3713739。
感興趣的現(xiàn)有技術(shù)包括美國專利公開號US-2008-0190845(通過引用以其全文結(jié)合在此)，迪路西亞(DeLozier)等人，涉及用于增強(qiáng)由常規(guī)廢水處理操作產(chǎn)生的殘余物(即污泥)的脫水性能方法。美國專利號4266031(通過引用以其全文結(jié)合在此)，唐(Tang)等人也是感興趣的，因為它涉及來自地衣芽孢桿菌的蛋白酶。
由于污泥仍存在問題和脫水困難，對改進(jìn)用于增強(qiáng)由常規(guī)廢水處理操作產(chǎn)生的殘余物(即污泥)的脫水性能的方法存在持續(xù)的需求。
發(fā)明內(nèi)容
本披露涉及用于增強(qiáng)污泥的脫水性能的方法，包括用酶及其包括a-淀粉酶和蛋白酶的組合物接觸或處理污泥。在一個優(yōu)選的實施例中，本披露涉及用于增強(qiáng)污泥的脫水性能的方法，包括用酶組合物處理污泥，該酶組合物包括來自諾維信公司(Novozymes A/S)(巴格斯維爾德，丹麥)的AQUAZYME ULTRA1200品牌的酶組合物。在實施例中，本披露涉及用于增強(qiáng)污泥的脫水性能的方法，包括用酶組合物接觸污泥，該酶組合物包括有效量的來自諾維信公司(Novozymes A/S)(巴格斯維爾德，丹麥)的AQUAZYME ULTRA 1200品牌的酶組合物和有效量/補(bǔ)充量的蛋白酶。蛋白酶的非限制性實例包括谷氨酸特異性蛋白酶。
仍在另一個實施例中，處理包括酶組合物，該酶組合物包括a-淀粉酶、蛋白酶，例如谷氨酸特異性蛋白酶，和至少一種另外的酶，例如，脂肪酶、纖維素酶、半纖維素酶、其他蛋白酶、氧化還原酶、漆酶、糖基水解酶和/或酯酶。
優(yōu)選在污泥調(diào)節(jié)(即，在凝固和/或絮凝之前)和機(jī)械脫水之前添加酶處理。在實施例中，根據(jù)本披露的酶及其組合物被施用到城市污泥以幫助隨后的機(jī)械脫水，導(dǎo)致降低了污泥體積，和/或減少用于脫水過程中的聚合物的使用。
在實施例中，在本披露的組合物中的活性酶包括來自嗜熱脂肪芽孢桿菌的α-淀粉酶和谷氨酸特異性蛋白酶組分。與類似的條件下單獨施用α-淀粉酶相比，本披露的組合物人意料地增強(qiáng)了殘余物的脫水性能。在實施例中，披露了用于增強(qiáng)污泥的脫水性能的方法，包括用α-淀粉酶和蛋白酶接觸污泥或添加它們至污泥的步驟，其中該α-淀粉酶與SEQ IDNO:1中所示的嗜熱脂肪土芽胞桿菌α-淀粉酶具有至少90%序列一致性，并且該蛋白酶與SEQ ID NO:2具有至少90%序列一致性。在實施例中，該α-淀粉酶與SEQ ID NO:1中所示的α-淀粉酶具有至少96%序列一致性。在實施例中，該α-淀粉酶與SEQ ID NO:1中所示的α-淀粉酶具有至少97%序列一致性。在實施例中，該α-淀粉酶與SEQ ID NO:1中所示的α-淀粉酶具有至少99%序列一致性。在實施例中，該α-淀粉酶包括SEQ ID NO:1中所示的α-淀粉酶或由其組成。在實施例中，該α-淀粉酶是SEQ ID NO:1中所示的α-淀粉酶的成熟形式或其功能片段。在實施例中，該蛋白酶與SEQ ID NO:2具有至少95%序列一致性。在實施例中，該蛋白酶與SEQ ID NO:2具有至少96%序列一致性。在實施例中，該蛋白酶與SEQ ID NO:2具有至少97%序列一致性。在實施例中，該蛋白酶與SEQ ID NO:2具有至少98%序列一致性。在實施例中，該蛋白酶與SEQ ID NO:2具有至少99%序列一致性。在實施例中，該蛋白酶包括SEQID NO:2中所示的蛋白酶或由其組成。在實施例中，該蛋白酶是SEQ ID NO:2中所示的蛋白酶的成熟形式或其功能片段。
在實施例中，α-淀粉酶的劑量在每干噸的總懸浮固體2和140g之間，并且蛋白酶的劑量在每干噸的總懸浮固體2和140g之間。在實施例中，α-淀粉酶的劑量在每干噸的總懸浮固體2和70g之間，并且蛋白酶的劑量在每干噸的總懸浮固體2和70g之間。在實施例中，α-淀粉酶的劑量在每干噸的總懸浮固體2和35g之間，并且蛋白酶的劑量在每干噸的總懸浮固體2和35g之間。在實施例中，α-淀粉酶的劑量在每干噸的總懸浮固體2和8g之間。在實施例中，α-淀粉酶的劑量在每干噸的總懸浮固體2和5g之間，并且蛋白酶的劑量在每干噸的總懸浮固體2和5g之間。在實施例中，允許α-淀粉酶和蛋白酶與污泥一起孵育1分鐘至24小時。
在實施例中，允許α-淀粉酶和蛋白酶與污泥一起孵育30分鐘至12小時。在實施例中，允許α-淀粉酶和蛋白酶與污泥一起孵育1小時至2小時。在實施例中，污泥是在常規(guī)城市和工業(yè)廢水處理操作期間產(chǎn)生的。
在實施例中，本披露涉及處理污泥的方法，包括：
(a)用與SEQ ID NO:1中所示的α-淀粉酶具有至少90%序列一致性的α-淀粉酶和與SEQ ID NO:2具有至少90%序列一致性的蛋白酶接觸污泥;并且
(b)從該污泥中去除水。在實施例中，該α-淀粉酶與SEQ ID NO:1中所示的α-淀粉酶具有至少98%序列一致性。在實施例中，該α-淀粉酶與SEQ ID NO:1中所示的α-淀粉酶具有至少99%序列一致性。在實施例中，該蛋白酶與SEQ ID NO:2中所示的蛋白酶具有至少98%序列一致性。在實施例中，該蛋白酶與SEQ ID NO:2中所示的蛋白酶具有至少99%序列一致性。在實施例中，該α-淀粉酶是SEQ ID NO:1的α-淀粉酶的成熟形式或其功能片段，并且該蛋白酶是SEQ ID NO:2的蛋白酶的成熟形式。
術(shù)語“片段”意指具有在成熟多肽的氨基和/或羧基末端不存在的一個或多個(例如若干個)氨基酸的多肽;其中該片段具有活性。
