申请日2015.09.09
公开(公告)日2017.05.10
IPC分类号C02F3/34; C02F11/14
摘要
本披露涉及通过在常规调节和脱水操作之前添加α‑淀粉酶和蛋白酶至污泥来增强污泥脱水性能。
摘要附图
权利要求书
1.一种用于增强污泥的脱水性能的方法，包括添加α-淀粉酶和蛋白酶至该污泥，其中该α-淀粉酶与SEQ ID NO:1中所示的嗜热脂肪土芽胞杆菌α-淀粉酶具有至少90%序列一致性，并且该蛋白酶与SEQ ID NO:2具有至少90%序列一致性。
2.根据权利要求1所述的方法，其中该α-淀粉酶与SEQ ID NO:1中所示的α-淀粉酶具有至少96%序列一致性。
3.根据权利要求1所述的方法，其中该α-淀粉酶与SEQ ID NO:1具有至少97%序列一致性。
4.根据权利要求1所述的方法，其中α-淀粉酶的剂量在每干吨的总悬浮固体2和140g之间，并且蛋白酶的剂量在每干吨的总悬浮固体2和140g之间。
5.根据权利要求1所述的方法，其中α-淀粉酶的剂量在每干吨的总悬浮固体2和70g之间，并且蛋白酶的剂量在每干吨的总悬浮固体2和70g之间。
6.根据权利要求1所述的方法，其中α-淀粉酶的剂量在每干吨的总悬浮固体2和35g之间，并且蛋白酶的剂量在每干吨的总悬浮固体2和35g之间。
7.根据权利要求1所述的方法，其中α-淀粉酶的剂量在每干吨的总悬浮固体2和8g之间。
8.根据权利要求1所述的方法，其中α-淀粉酶的剂量在每干吨的总悬浮固体2和5g之间，并且蛋白酶的剂量在每干吨的总悬浮固体2和5g之间。
9.根据权利要求1所述的方法，其中允许该α-淀粉酶和蛋白酶与该污泥一起孵育1分钟至24小时。
10.根据权利要求1所述的方法，其中允许该α-淀粉酶和蛋白酶与该污泥一起孵育30分钟至12小时。
11.根据权利要求1所述的方法，其中允许该α-淀粉酶和蛋白酶与该污泥一起孵育1小时至2小时。
12.根据权利要求1所述的方法，其中该污泥是在常规城市和工业废水处理操作期间产生的。
13.根据权利要求4所述的方法，其中该污泥选自下组，该组由以下各项组成：来自初级沉淀池的初沉污泥、废活性污泥、回流活性污泥、厌氧消化污泥和需氧消化污泥。
14.根据权利要求1所述的方法，其中与一种或多种脂肪酶、纤维素酶、半纤维素酶、氧化还原酶、漆酶、糖基水解酶和/或酯酶组合，添加该a-淀粉酶和蛋白酶。
15.如权利要求1所述的方法，其中该α-淀粉酶具有α-淀粉酶活性，并且该蛋白酶具有蛋白酶活性。
16.一种处理污泥的方法，包括：
(a)用与SEQ ID NO:1中所示的α-淀粉酶具有至少95%序列一致性的α-淀粉酶和与SEQID NO:2具有至少90%序列一致性的蛋白酶接触污泥;并且
(b)从该污泥中去除水。
17.如权利要求16所述的方法，其中该α-淀粉酶与SEQ ID NO:1中所示的α-淀粉酶具有至少98%序列一致性。
18.如权利要求16所述的方法，其中该α-淀粉酶与SEQ ID NO:1中所示的α-淀粉酶具有至少99%序列一致性。
19.如权利要求16所述的方法，其中该α-淀粉酶由SEQ ID NO:1的氨基酸序列组成。
20.如权利要求16的方法，其中该蛋白酶与SEQ ID NO:2具有至少98%序列一致性。
21.如权利要求16的方法，其中该蛋白酶与SEQ ID NO:2具有至少99%序列一致性。
说明书
用于用酶处理增强污泥的脱水性能的方法
对序列表的引用
本申请包括计算机可读形式的序列表，将其通过引用结合在此。
发明领域
本发明涉及用于增强由常规废水处理操作产生的残余物(即污泥)的脱水性能(dewaterability)的方法。
发明背景
常规废水处理过程期间产生的污泥，通常是在通过焚烧，土地利用，填埋，堆肥、等的处理之前脱水或浓缩。基本脱水方案涉及通过添加调节剂，如硫酸铁和/或絮凝剂(如聚合电解质)，随后是跨越重力带式增稠器、带式压滤机或离心机的机械固体/液体分离，形成强的、抗剪的污泥絮凝物。通过将污泥脱水，废水处理厂(WWTP)提高了最终必需处理掉的污泥(即饼固体(cake solids))的每体积单位的固体的量。更高的饼固体的益处包括：减少脱水污泥体积(要被被工厂“管理”的更少的污泥);降低每年运输成本(运送污泥至填埋或土地利用地);在污泥可以被焚烧前待蒸发的更少的水(当焚烧用于废热发电的目的时增加污泥的净能量值);至沼气池的更浓缩的进料;和/或减少要被填埋或被土地利用的污泥的体积。
污泥的一般组成通常是约90%-99%的水，剩余的部分是总固体，其中实际的细胞团块(即细菌细胞)占总固体的大约10%。剩余90%的总固体由胞外聚合物质(EPS)组成，它形成水合基质，细菌细胞分散在所述水合基质内。无论用于产生污泥的方式，污泥脱水性能已经很大程度上与全部污泥中的EPS部分有关。EPS由来自细胞溶解的碎片(例如核酸、脂质/磷脂、蛋白质、等)、活性分泌的胞外产物(例如多糖和蛋白质)、胞外产物、EPS结合的酶活性(例如多糖)、从废水吸收的材料(例如腐殖质、多价阳离子)组成。由于EPS这种复杂的性质和多糖及蛋白质的突出的存在，传统上按碳水化合物和蛋白质的比率(EPS碳水化合物:蛋白质)来表征EPS。尽管取决于WWTP的许多操作参数，初沉污泥和初沉污泥的EPS碳水化合物:蛋白质可以不同。但是二沉污泥内的EPS组合物有点是更消化特异性：厌氧消化污泥的EPS碳水化合物:蛋白质倾向于小于整体而好氧消化污泥EPS碳水化合物:蛋白质大于整体。在任何情况下，这些初沉组分被认为是有效地结合水并且抵抗脱水的污泥絮凝物内的关键可水合物质。
破坏污泥絮凝物的水结合能力和/或机械完整性的方法被认为在聚合絮凝时增强了全部污泥的脱水性能。大多数此类方法已经集中于破坏EPS组分和改进脱水性能的新颖化学反应(例如酸预处理、多价阳离子调节剂)和工艺(高温预处理、放电、超声处理)的能力。已有的多篇论文描述了将酶用于EPS内的选择性水解以减少污泥体积，具有不同结果。参见DE 10249081、US 2003014125、WO 9110723和DE 3713739。
感兴趣的现有技术包括美国专利公开号US-2008-0190845(通过引用以其全文结合在此)，迪路西亚(DeLozier)等人，涉及用于增强由常规废水处理操作产生的残余物(即污泥)的脱水性能方法。美国专利号4266031(通过引用以其全文结合在此)，唐(Tang)等人也是感兴趣的，因为它涉及来自地衣芽孢杆菌的蛋白酶。
由于污泥仍存在问题和脱水困难，对改进用于增强由常规废水处理操作产生的残余物(即污泥)的脱水性能的方法存在持续的需求。
发明内容
本披露涉及用于增强污泥的脱水性能的方法，包括用酶及其包括a-淀粉酶和蛋白酶的组合物接触或处理污泥。在一个优选的实施例中，本披露涉及用于增强污泥的脱水性能的方法，包括用酶组合物处理污泥，该酶组合物包括来自诺维信公司(Novozymes A/S)(巴格斯维尔德，丹麦)的AQUAZYME ULTRA1200品牌的酶组合物。在实施例中，本披露涉及用于增强污泥的脱水性能的方法，包括用酶组合物接触污泥，该酶组合物包括有效量的来自诺维信公司(Novozymes A/S)(巴格斯维尔德，丹麦)的AQUAZYME ULTRA 1200品牌的酶组合物和有效量/补充量的蛋白酶。蛋白酶的非限制性实例包括谷氨酸特异性蛋白酶。
仍在另一个实施例中，处理包括酶组合物，该酶组合物包括a-淀粉酶、蛋白酶，例如谷氨酸特异性蛋白酶，和至少一种另外的酶，例如，脂肪酶、纤维素酶、半纤维素酶、其他蛋白酶、氧化还原酶、漆酶、糖基水解酶和/或酯酶。
优选在污泥调节(即，在凝固和/或絮凝之前)和机械脱水之前添加酶处理。在实施例中，根据本披露的酶及其组合物被施用到城市污泥以帮助随后的机械脱水，导致降低了污泥体积，和/或减少用于脱水过程中的聚合物的使用。
在实施例中，在本披露的组合物中的活性酶包括来自嗜热脂肪芽孢杆菌的α-淀粉酶和谷氨酸特异性蛋白酶组分。与类似的条件下单独施用α-淀粉酶相比，本披露的组合物人意料地增强了残余物的脱水性能。在实施例中，披露了用于增强污泥的脱水性能的方法，包括用α-淀粉酶和蛋白酶接触污泥或添加它们至污泥的步骤，其中该α-淀粉酶与SEQ IDNO:1中所示的嗜热脂肪土芽胞杆菌α-淀粉酶具有至少90%序列一致性，并且该蛋白酶与SEQ ID NO:2具有至少90%序列一致性。在实施例中，该α-淀粉酶与SEQ ID NO:1中所示的α-淀粉酶具有至少96%序列一致性。在实施例中，该α-淀粉酶与SEQ ID NO:1中所示的α-淀粉酶具有至少97%序列一致性。在实施例中，该α-淀粉酶与SEQ ID NO:1中所示的α-淀粉酶具有至少99%序列一致性。在实施例中，该α-淀粉酶包括SEQ ID NO:1中所示的α-淀粉酶或由其组成。在实施例中，该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。在实施例中，该蛋白酶与SEQ ID NO:2具有至少95%序列一致性。在实施例中，该蛋白酶与SEQ ID NO:2具有至少96%序列一致性。在实施例中，该蛋白酶与SEQ ID NO:2具有至少97%序列一致性。在实施例中，该蛋白酶与SEQ ID NO:2具有至少98%序列一致性。在实施例中，该蛋白酶与SEQ ID NO:2具有至少99%序列一致性。在实施例中，该蛋白酶包括SEQID NO:2中所示的蛋白酶或由其组成。在实施例中，该蛋白酶是SEQ ID NO:2中所示的蛋白酶的成熟形式或其功能片段。
在实施例中，α-淀粉酶的剂量在每干吨的总悬浮固体2和140g之间，并且蛋白酶的剂量在每干吨的总悬浮固体2和140g之间。在实施例中，α-淀粉酶的剂量在每干吨的总悬浮固体2和70g之间，并且蛋白酶的剂量在每干吨的总悬浮固体2和70g之间。在实施例中，α-淀粉酶的剂量在每干吨的总悬浮固体2和35g之间，并且蛋白酶的剂量在每干吨的总悬浮固体2和35g之间。在实施例中，α-淀粉酶的剂量在每干吨的总悬浮固体2和8g之间。在实施例中，α-淀粉酶的剂量在每干吨的总悬浮固体2和5g之间，并且蛋白酶的剂量在每干吨的总悬浮固体2和5g之间。在实施例中，允许α-淀粉酶和蛋白酶与污泥一起孵育1分钟至24小时。
在实施例中，允许α-淀粉酶和蛋白酶与污泥一起孵育30分钟至12小时。在实施例中，允许α-淀粉酶和蛋白酶与污泥一起孵育1小时至2小时。在实施例中，污泥是在常规城市和工业废水处理操作期间产生的。
在实施例中，本披露涉及处理污泥的方法，包括：
(a)用与SEQ ID NO:1中所示的α-淀粉酶具有至少90%序列一致性的α-淀粉酶和与SEQ ID NO:2具有至少90%序列一致性的蛋白酶接触污泥;并且
(b)从该污泥中去除水。在实施例中，该α-淀粉酶与SEQ ID NO:1中所示的α-淀粉酶具有至少98%序列一致性。在实施例中，该α-淀粉酶与SEQ ID NO:1中所示的α-淀粉酶具有至少99%序列一致性。在实施例中，该蛋白酶与SEQ ID NO:2中所示的蛋白酶具有至少98%序列一致性。在实施例中，该蛋白酶与SEQ ID NO:2中所示的蛋白酶具有至少99%序列一致性。在实施例中，该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，并且该蛋白酶是SEQ ID NO:2的蛋白酶的成熟形式。
术语“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个或多个(例如若干个)氨基酸的多肽;其中该片段具有活性。
