外加酶促进剩余污泥热水解的研究

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1、外力¨酶促上堕剩余污泥热水解的研究摘要活性污泥法是目前世界上应用最广泛的污水处理技术，而产生的剩余污泥量约占总处理污水量的O．3％～0．5％(按含水率97％计)，如进行深度处理，污泥量还可能增加0．5．1．0倍。在污水处理厂的全部基建费用中，用于处理污泥的约20％．50％，甚至达到70％，所以污泥处理是污水处理系统的重要组成部分。但是，传统的污泥好氧消化时问长，动力消耗大；而水解是污泥厌氧消化的限速步骤，剩余污泥的可降解性差又是制约其厌氧消化的瓶颈问题。相对于物理法(热处理、超声波等)、化学法(臭氧

2、氧化、碱处理等)和生物法，外加水解酶(如淀粉酶、蛋白酶和脂肪酶等)的污泥处理方法，不但可以缩短污泥水解时间，改善污泥的脱水和消化性能，有利于污泥的后续处理，且对环境无二次污染。结合后续工艺不仅可以实现污泥的“零排放”，还可实现废水的高效生物降解和沼气产能的增加，应用前景良好。而相对于厌氧水解，微好氧条件则操作简单，反应后污泥没有臭味，此外有氧存在的条件下，一方面外加酶可以促进污泥的水解，另一方面污泥中嗜热菌可以通过隐性生长实现污泥减量化。本研究采用向污泥中外加淀粉酶强化剩余污泥热水解的处理方式，考察

3、了微好氧条件下淀粉酶(投加量分别为0．25、O．5、1．O、1．5g酶／L污泥)对剩余污泥热水解的影响，以及水解过程中污泥上清液各成分的变化情况，并对酶水解过程的动力学进行了分析。实验结果表明：淀粉酶对污泥热水解有促进作用。最适宜温度50℃，最佳投加量0．59／L下反应4h后，污泥中SCOD／TCOD达到30．98％，比未加酶时高7．68％。在淀粉酶催化作用和热水解的共同作用下，污泥固体溶解，大分子碳水化合物被水解成小分子糖类，固相蛋白质溶出，并进一步水解。污泥水解过程中，上清液中糖、蛋白质浓度都是

4、先增加后降低。加酶后污泥上清液中糖浓度于4h达到最大值271．43mg／L，蛋白质浓度于6h达到最大值1437．37mg／L。污泥水解反应前4h内，VSS溶解率和SCOD／TCOD增加迅速，符合一级反应动力学，4h后反应趋于平衡。4h时VSS溶解率达到22．01％。本研究主要考察了微好氧条件下复合酶(a．淀粉酶和中性蛋白酶)对剩余污泥的水解效果。结果表明，控制投加酶总量为O．5∥L污泥时，复合酶对污泥的水解效果优于投加单酶。在所选的温度范围40-50。C内，随着温度升高，污泥固体溶解效果越好。在微好

5、氧条件下，控制总酶量0．59／I．圬泥，反应温度50℃，淀粉酶：蛋白酶为2：1时，反应4h后污泥水解效果最好，SCOD／TCOD和VSS溶解率分别达至1J33．5％和25．4％，污泥上清液中糖、蛋白质的积累量分别为379．3mg／L、1479．5mg／L。低温有利于蛋白酶的催化活性，使氨氮得到有效积累。45℃时复合酶处理与投加单酶后氨氮浓度在Ⅱ硕l‘学位论文84～88mg／L之fnJ，相差不大；40℃下配比1：3时，氨氮浓度累积量为最大86．4mg／L。本研究还选取温度、投加酶总量、复合酶配比和反应

6、时间四个因素，建立一组四因素三水平的正交试验，通过对试验结果的极差分析和方差分析，考察了各因素对污泥水解效果及水解产物的影响主次顺序，并得出了外加酶促进剩余污泥热水解的最佳处理条件。直观分析和方差分析结果表明，影响污泥SCOD的溶出和污泥VSS溶解率的主要因素是温度和反应时间。直观分析表明，各因素对水解产物糖的累积影响主次顺序为温度>总量>配比>时间；对蛋白质累积量的影响主次顺序为温度>时间>总量>配比；对氨氮累积量的影响主次顺序为时间>配比>温度>总量。综合考虑经济性和高效性，得出外加酶水解污泥的

7、最佳处理条件为反应温度50"(2，酶总量0．59／L污泥，复合酶配比(淀粉酶：蛋白酶)2：1，反应时间4h。关键词：剩余污泥；淀粉酶；微好氧；污泥水解；蛋白酶；复合酶．III外加酶促j2[剩余污泥热水解的研究AbstractActivatedsludgeisthemostwidelyusedwastewatertreatmenttechnology，andtheexcesssludgeitproducedisabout0．3％to0．5％ofthetotalamountofsewage(calcul

8、atedby97％ofwatercontent)．Sludgemayincreaseby0．5to1．0timesifthesewagewastreatedin—depth．Thesewagesludgetreatmentisanimportantcomponentofthesystem，inwhichexcesssludgetreatmentaccountsforabout20—50％oreven70％ofthetotaloperationcosts．However