外加酶促進(jìn)剩余污泥熱水解的研究.pdf

1、活性污泥法是目前世界上應(yīng)用最廣泛的污水處理技術(shù)，而產(chǎn)生的剩余污泥量約占總處理污水量的0.3％～0.5％(按含水率97％計(jì))，如進(jìn)行深度處理，污泥量還可能增加0.5～1.0倍。在污水處理廠的全部基建費(fèi)用中，用于處理污泥的約20％～50％，甚至達(dá)到70％，所以污泥處理是污水處理系統(tǒng)的重要組成部分。但是，傳統(tǒng)的污泥好氧消化時(shí)間長，動力消耗大；而水解是污泥厭氧消化的限速步驟，剩余污泥的可降解性差又是制約其厭氧消化的瓶頸問題。
　　 相對

2、于物理法(熱處理、超聲波等)、化學(xué)法(臭氧氧化、堿處理等)和生物法，外加水解酶(如淀粉酶、蛋白酶和脂肪酶等)的污泥處理方法，不但可以縮短污泥水解時(shí)間，改善污泥的脫水和消化性能，有利于污泥的后續(xù)處理，且對環(huán)境無二次污染。結(jié)合后續(xù)工藝不僅可以實(shí)現(xiàn)污泥的“零排放”，還可實(shí)現(xiàn)廢水的高效生物降解和沼氣產(chǎn)能的增加，應(yīng)用前景良好。而相對于厭氧水解，微好氧條件則操作簡單，反應(yīng)后污泥沒有臭味，此外有氧存在的條件下，一方面外加酶可以促進(jìn)污泥的水解，另一方面

3、污泥中嗜熱菌可以通過隱性生長實(shí)現(xiàn)污泥減量化。
　　 本研究采用向污泥中外加淀粉酶強(qiáng)化剩余污泥熱水解的處理方式，考察了微好氧條件下淀粉酶(投加量分別為0.25、0.5、1.0、1.5 g酶/L污泥)對剩余污泥熱水解的影響，以及水解過程中污泥上清液各成分的變化情況，并對酶水解過程的動力學(xué)進(jìn)行了分析。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：淀粉酶對污泥熱水解有促進(jìn)作用。最適宜溫度50℃，最佳投加量0.5g/L下反應(yīng)4h后，污泥中SCOD/TCOD達(dá)到30.98

4、％，比未加酶時(shí)高7.68％。在淀粉酶催化作用和熱水解的共同作用下，污泥固體溶解，大分子碳水化合物被水解成小分子糖類，固相蛋白質(zhì)溶出，并進(jìn)一步水解。污泥水解過程中，上清液中糖、蛋白質(zhì)濃度都是先增加后降低。加酶后污泥上清液中糖濃度于4h達(dá)到最大值271.43mg/L，蛋白質(zhì)濃度于6h達(dá)到最大值1437.37 mg/L。污泥水解反應(yīng)前4h內(nèi)，VSS溶解率和SCOD/TCOD增加迅速，符合一級反應(yīng)動力學(xué)，4h后反應(yīng)趨于平衡。4h時(shí)VSS溶解率達(dá)

5、到22.01％。
　　 本研究主要考察了微好氧條件下復(fù)合酶(a-淀粉酶和中性蛋白酶)對剩余污泥的水解效果。結(jié)果表明，控制投加酶總量為0.5g/L污泥時(shí)，復(fù)合酶對污泥的水解效果優(yōu)于投加單酶。在所選的溫度范圍40～50℃內(nèi)，隨著溫度升高，污泥固體溶解效果越好。在微好氧條件下，控制總酶量0.5g/L污泥，反應(yīng)溫度50℃，淀粉酶：蛋白酶為2:1時(shí)，反應(yīng)4h后污泥水解效果最好，SCOD/TCOD和VSS溶解率分別達(dá)到33.5％和25.4％

6、，污泥上清液中糖、蛋白質(zhì)的積累量分別為379.3mg/L、1479.5mg/L。低溫有利于蛋白酶的催化活性，使氨氮得到有效積累。45℃時(shí)復(fù)合酶處理與投加單酶后氨氮濃度在84～88mg/L之間，相差不大；40℃下配比1:3時(shí)，氨氮濃度累積量為最大86.4mg/L。
　　 本研究還選取溫度、投加酶總量、復(fù)合酶配比和反應(yīng)時(shí)間四個(gè)因素，建立一組四因素三水平的正交試驗(yàn)，通過對試驗(yàn)結(jié)果的極差分析和方差分析，考察了各因素對污泥水解效果及水解產(chǎn)

7、物的影響主次順序，并得出了外加酶促進(jìn)剩余污泥熱水解的最佳處理?xiàng)l件。直觀分析和方差分析結(jié)果表明，影響污泥SCOD的溶出和污泥VSS溶解率的主要因素是溫度和反應(yīng)時(shí)間。直觀分析表明，各因素對水解產(chǎn)物糖的累積影響主次順序?yàn)闇囟?總量>配比>時(shí)間；對蛋白質(zhì)累積量的影響主次順序?yàn)闇囟?時(shí)間>總量>配比；對氨氮累積量的影響主次順序?yàn)闀r(shí)間>配比>溫度>總量。綜合考慮經(jīng)濟(jì)性和高效性，得出外加酶水解污泥的最佳處理?xiàng)l件為反應(yīng)溫度50℃，酶總量0.5g/L污泥