厭氧條件下外加酶強化剩余污泥水解的研究.pdf

1、活性污泥法是目前世界上應用最為廣泛的污水生物處理技術,但是它存在一個很大的弊端,就是會產生大量的剩余污泥。其生成的剩余污泥量一般是污水處理量的0.3％-0.5％(以含水率97％計)。目前我國污泥產生量約為2500萬婦(按含水率80％計算),若不及時進行妥善的處理與處置,將會對環(huán)境造成直接或潛在的污染。污泥處理方面的投資可占整個污水處理廠總運行費用的25％-40％,甚至高達60％。從根本上減少污泥的污泥減量技術逐漸成為國際學術界共同關心的

2、熱點領域。水解是污泥消化的限速步驟,因此強化水解是污泥減量化的重要前提和基礎。相對于物理法、化學法、生物法等污泥處理方法,外加酶水解污泥技術不但可以縮短消化時間,改善污泥消化性能,而且經濟高效,易控制,其產物對環(huán)境也無污染副作用。結合后續(xù)工藝不僅可以實現污泥的“零排放”,還可以同時實現廢水的高效生物降解和沼氣產能的增加,應用前景良好。
　　 所謂污泥減量技術,是指在保證污水處理效果的前提下,通過利用物理、化學、生化的手段減少整個

3、污水處理系統(tǒng)向外排放的生物固體量。本文綜合介紹了國內外幾種常見的污泥減量技術:降低細菌合成量的解偶聯技術、增強微生物利用二次基質進行隱性生長的各種溶胞技術、利用食物鏈作用強化微型動物對細菌捕食的技術和胞外酶強化污泥水解技術。本文主要針對胞外酶強化污泥水解,實現污泥減量化作了深入的探討。
　　 本研究采用向污泥中外加酶(a-淀粉酶和中性蛋白酶)強化污泥水解的處理方式,考察了單一酶作用時(投加量分別為0、30、60、120、180m

4、g酶/gTS,水解時間分別為4、8、12h),酶投加量和水解時間對城市污水處理廠剩余污泥破解及減量化的影響。結果表明,外加酶可以促進污泥中懸浮固體的溶解和大分子有機物的降解。在厭氧條件下,外加酶水解反應在4 h內基本完成,a-淀粉酶和中性蛋白酶的最佳投加量均為60mg酶/gTS。當酶投加量為60rag酶/gTS時,淀粉酶比蛋白酶的水解效果好,SCOD/TCOD分別提高到22.3％和18.5％,VSS去除率分別達54.24％和39.70％

5、。復合酶(a-淀粉酶和中性蛋白酶按一定配比混合)的水解效果比單一酶的效果好,當水解溫度為50℃,蛋白酶和淀粉酶的配比為1:3時,水解效果最佳,VSS去除率達68.43％,還原糖和NH4+-N濃度分別提高了377％和201.％。
　　 本研究對外加酶水解污泥過程的機理和動力學進行了分析探討。酶催化污泥水解反應在4 h內基本完成,在此過程中,反應迅速,此后水解速率緩慢。污泥在酶水解處理的前4 h,VSS溶解反應遵循一級反應動力學方程

6、。蛋白酶,淀粉酶和復合酶溶解速率常數Kh的大小分別為:0.12 h-1、0.20 h-1、0.24 h-1,分別是空白對照組的5,8,10倍。溫度和反應速率的關系符合阿侖尼烏斯方程,回歸方程為1nkh=-2428/T+5.57(R=0.964),活化能為Ea=20.19 kJ/mol,指前因子A=263 L/(mg.min)。
　　 本研究還考察了在外加酶水解污泥過程中a-淀粉酶和中性蛋白酶酶活力的變化。結果表明,在水解過程中蛋