一種用于淤泥資源化處理的復合酶制劑及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種用于淤泥資源化處理的復合酶制劑及其制備方法，屬于淤泥處理領域。為了克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供處理效率高的用于淤泥資源化處理的復合酶制劑，所述復合酶制劑100％用天然植物一次發(fā)酵而成，含有至少25種以上的酶和上千種子酶，可以在各種環(huán)境下發(fā)揮最佳效益。添加復合酶制劑不僅以及對淤泥進行除臭，同時，經(jīng)過復合酶預處理后，淤泥中的有機物大量降解，清水和底泥完全分離。
【專利說明】
一種用于淤泥資源化處理的復合酶制劑及其制備方法
技術(shù)領域
[0001] 本發(fā)明涉及一種用于淤泥資源化處理的復合酶制劑及其制備方法，屬于淤泥處理 領域。
【背景技術(shù)】
[0002] 我國中小河道淤積現(xiàn)象比較普遍，河道原有的調(diào)蓄洪水和防災減災的能力有所減 弱。近幾年國家加強了中小河道和農(nóng)村河道的治理力度，其中清淤工程作為主要措施被廣 泛實施。目前河道清淤已經(jīng)從過去的僅以提高河道防洪、排澇和灌溉能力的傳統(tǒng)水利工程 目標向生態(tài)水利目標拓展，也就是說在很多河道清淤工程的目標中都含有減少河道內(nèi)源污 染，為河道水質(zhì)改善提供保障的工程目的。例如，河涌疏浚淤泥如果不能及時處理就會散發(fā) 出惡臭，給周圍環(huán)境造成很大的生態(tài)壓力。
[0003] 河涌疏浚淤泥臭氣主要源于河涌底泥有機物含量過高，有機物消耗底泥氧氣，降 低了底泥氧化還原電位，使底泥和水體中的厭氧微生物大量繁殖，將底泥中有機物分解為 甲烷、硫化氫、氨氮和嘧啶等，其中硫化氫、氨氮和嘧啶是具有惡臭性質(zhì)的物質(zhì)，同時厭氧條 件下河道底泥和水體高價金屬離子如鐵、猛離子等被還原為低價離子如Fe 2+、Mn2+等，與水 體中存在的硫發(fā)生化學反應，形成穩(wěn)定的黑色物質(zhì)如FeS和MnS等，從而導致底泥黑臭。
[0004] 去除底泥惡臭的最好辦法就是生物處理。目前國際上最先進的生物除臭技術(shù)是利 用復合酶來分解有機物。由于淤泥中除了含有有機外，還存在著大量的微生物。這些微生物 大多數(shù)都會主動吸附其周圍的有機物，但在厭氧條件下很難繁殖。酶制劑是目前最強的催 化劑，與無機催化劑相比，酶降解有機物的速度要高出千萬倍以上。
[0005] CN103420545B公開了一種基于微生物復合酶的污泥消解方法，其中的微生物酶促 催化劑包括鳳梨素蛋白酶、游離狀三價鐵，以及煙酰胺腺嘌呤二核苷酸混合，再與酵母浸出 液在pH為10的調(diào)節(jié)范圍內(nèi)混合制得，然而其中所含有的酶較為單一，對淤泥的處理程度難 讓人滿意。CN102276124B公開了一種微生物清淤劑，其以多孔沸石顆粒為載體，由放線菌， 歐洲硝化單孢細、維氏硝化細菌等細菌組成，其中包含了多種可以消化淤泥的細菌，但其由 于淤泥的環(huán)境以及細菌的組成，致使其消化效率較低。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 為了克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供一種用于淤泥資源化處理的復合酶制劑及 其制備方法，所述復合酶制劑100%用天然植物一次發(fā)酵而成，含有至少25種以上的酶和上 千種子酶，可以在各種環(huán)境下發(fā)揮最佳效益。添加復合酶制劑不僅以及對淤泥進行除臭，同 時，經(jīng)過復合酶預處理后，淤泥中的有機物大量降解，清水和底泥完全分離。
[0007] 本發(fā)明通過下述技術(shù)方案解決上述技術(shù)問題：
[0008] -種用于淤泥資源化處理的復合酶制劑，其采用如下制備工藝制備得到：
[0009] 1)發(fā)酵培養(yǎng)基配制：按照下述配方配制發(fā)酵培養(yǎng)基:發(fā)酵培養(yǎng)基的組分為葡萄糖 10g，K2HP〇4 2g，KH2P042g，MgS〇4*7H2〇 0.2g，CaCl2 O.lg，尿素〇.5g，酵母膏0.5g，中藥提取 浸膏l(xiāng)og，pH7.2-7.5，120 °C滅菌30min，其中中藥提取浸膏的制備方法為取處方量天然植物 碎成粗粉，按照粗粉總重量的4~9倍加入體積濃度為40 %~95%的乙醇溶液，回流提取三 次，回流時間為2~5h，濾過，濾液回收乙醇，冷卻過濾，用水洗滌，干燥后即得中藥浸膏，所 述的天然植物由紫花苜蓿、鵝掌柴、百合和常春藤組成。優(yōu)選地，所述的天然植物由如下重 量份的組分組成：紫花苜蓿35-45份，鵝掌柴23-27份，百合31-39份，常春藤8-12份，進一步 優(yōu)選地，所述的天然植物由如下重量份的組分組成：紫花苜蓿40份，鵝掌柴25份，百合35份， 常春藤10份；
[0010] 2)生物發(fā)酵:發(fā)酵培養(yǎng)基滅菌后，接入10%的嗜糞紅球菌種子發(fā)酵液，控制發(fā)酵溫 度為30-32°C、通氣量為1.5-1.7111 3/11條件下培養(yǎng)40-4411，此時接入10%的米曲霉種子發(fā)酵 液，控制發(fā)酵溫度為26-29°C、通氣量為1.8-2.2m 3/h條件下培養(yǎng)26-30h，即得含酶發(fā)酵液；
[0011] 3)酶制劑提?。合蚝赴l(fā)酵液中加入5倍體積的Tris-HCl溶液調(diào)節(jié)至發(fā)酵液的pH 為5.4-6.2之間，4 °C下超聲3-5min，冷凍離心機4 °C離心取上清液，向其中加入4倍體積的預 冷丙酮，_20°C靜置16-18小時后冷凍離心，取沉淀使用丙酮洗滌兩次后，得復合酶制劑。
[0012] 上述用于淤泥資源化處理的復合酶制劑中，所述的嗜糞紅球菌和米曲霉接入發(fā)酵 液前處于對數(shù)生長期，其菌落密度不少于2X10 9cfu/mL。
[0013] 上述所述的復合酶制劑可以應用于淤泥的資源化處理。其具體的資源化處理方法 為：
[0014] 向淤泥中加入復合酶制劑進行厭氧消化，控制淤泥的溫度在26-28 °C之間，處理時 間為3-6小時，所述的復合酶制劑的加入量為5-15ppm(重量比），然后將淤泥自然沉降風干 即可。優(yōu)選地，所述的處理時間為4小時，所述的復合酶制劑的加入量為lOppm。
[0015] 本工藝中加入的復合酶制劑(胞外酶)可以將淤泥中的大分子有機物轉(zhuǎn)化為可溶 性的有機小分子，然后小分子有機物通過細胞膜滲入微生物細胞內(nèi)部，在各種內(nèi)酶的作用 下，經(jīng)過一系列復雜的酶反應，繼而被降解，一部分轉(zhuǎn)化為無機物和能量，一部分被微生物 用來合成自身物質(zhì)。對于底泥中部分難降解的有機物，微生物還會通過"協(xié)同代謝"的作用 先改變其結(jié)構(gòu)，最終將其降解。
[0016] 本工藝使用的復合酶制劑100%用天然植物一次發(fā)酵而成，含有至少25種以上的 酶和上千種子酶，是真正意義上的廣譜復合酶，可以在各種環(huán)境下發(fā)揮最佳效益。如沙河涌 的底泥，加入lOppm的復合酶，曝氣4個小時，惡臭全除。添加復合酶制劑不僅以及對淤泥進 行除臭，同時，經(jīng)過復合酶預處理后，淤泥中的有機物大量降解，清水和底泥完全分離。底泥 的物理性質(zhì)發(fā)生了改變，更容易脫水和干化。
【具體實施方式】
[0017] 以下通過具體實施例進一步描述本發(fā)明，但所述的實施例并不以任何方式限定本 發(fā)明專利保護的范圍。
[0018] 實施例1本發(fā)明用于淤泥資源化處理的復合酶制劑及其制備方法
[0019] 一種用于淤泥資源化處理的復合酶制劑，其采用如下制備工藝制備得到：
[0020] 1)發(fā)酵培養(yǎng)基配制：按照下述配方配制發(fā)酵培養(yǎng)基:發(fā)酵培養(yǎng)基的組分為葡萄糖 10g，K 2HP〇4 2g，KH2P〇42g，MgS〇4*7H20 0.2g，CaCl2 O.lg，尿素0.5g，酵母膏0.5g，中藥提取 浸膏l(xiāng)〇g，pH7.2-7.5，120 °C滅菌30min，其中中藥提取浸膏的制備方法為取處方量天然植物 碎成粗粉，按照粗粉總重量的4倍加入體積濃度為40%~95%的乙醇溶液，回流提取三次， 回流時間為4h，濾過，濾液回收乙醇，冷卻過濾，用水洗滌，干燥后即得中藥浸膏，所述的天 然植物由如下重量份的組分組成:紫花苜蓿35份，鵝掌柴23份，百合31份，常春藤8份；
[0021] 2)生物發(fā)酵:發(fā)酵培養(yǎng)基滅菌后，接入10%的嗜糞紅球菌種子發(fā)酵液，控制發(fā)酵溫 度為30°C、通氣量為1.5m3/h條件下培養(yǎng)40h，此時接入10 %的米曲霉種子發(fā)酵液，控制發(fā)酵 溫度為26°C、通氣量為1.8m3/h條件下培養(yǎng)26h，即得含酶發(fā)酵液；
[0022] 3)酶制劑提?。合蚝赴l(fā)酵液中加入5倍體積的Tris-HCl溶液調(diào)節(jié)至發(fā)酵液的pH 為5.4，4 °C下超聲3min，冷凍離心機4 °C離心取上清液，向其中加入4倍體積的預冷丙酮，-20 °C靜置16小時后冷凍離心，取沉淀使用丙酮洗滌兩次后，得復合酶制劑。
[0023]實施例2本發(fā)明用于淤泥資源化處理的復合酶制劑及其制備方法 [0024] 一種用于淤泥資源化處理的復合酶制劑，其采用如下制備工藝制備得到：
[0025] 1)發(fā)酵培養(yǎng)基配制：按照下述配方配制發(fā)酵培養(yǎng)基:發(fā)酵培養(yǎng)基的組分為葡萄糖 10g，K 2HP〇4 2g，KH2P〇42g，MgS〇4*7H20 0.2g，CaCl2 O.lg，尿素0.5g，酵母膏0.5g，中藥提取 浸膏l(xiāng)〇g，pH7.2-7.5，120 °C滅菌30min，其中中藥提取浸膏的制備方法為取處方量天然植物 碎成粗粉，按照粗粉總重量的9倍加入體積濃度為40%~95%的乙醇溶液，回流提取三次， 回流時間為5h，濾過，濾液回收乙醇，冷卻過濾，用水洗滌，干燥后即得中藥浸膏，所述的天 然植物由如下重量份的組分組成:紫花苜蓿45份，鵝掌柴27份，百合39份，常春藤12份；
[0026] 2)生物發(fā)酵:發(fā)酵培養(yǎng)基滅菌后，接入10%的嗜糞紅球菌種子發(fā)酵液，控制發(fā)酵溫 度為32°C、通氣量為1.7m 3/h條件下培養(yǎng)44h，此時接入10 %的米曲霉種子發(fā)酵液，控制發(fā)酵 溫度為29°C、通氣量為2.2m3/h條件下培養(yǎng)30h，即得含酶發(fā)酵液；
[0027] 3)酶制劑提?。合蚝赴l(fā)酵液中加入5倍體積的Tris-HCl溶液調(diào)節(jié)至發(fā)酵液的pH 為6.2，4 °C下超聲5min，冷凍離心機4 °C離心取上清液，向其中加入4倍體積的預冷丙酮，-20 °C靜置18小時后冷凍離心，取沉淀使用丙酮洗滌兩次后，得復合酶制劑。
[0028]實施例3本發(fā)明用于淤泥資源化處理的復合酶制劑及其制備方法 [0029] 一種用于淤泥資源化處理的復合酶制劑，其采用如下制備工藝制備得到：
[0030] 1)發(fā)酵培養(yǎng)基配制：按照下述配方配制發(fā)酵培養(yǎng)基:發(fā)酵培養(yǎng)基的組分為葡萄糖 10g，K 2HP〇4 2g，KH2P〇42g，MgS〇4*7H20 0.2g，CaCl2 O.lg，尿素0.5g，酵母膏0.5g，中藥提取 浸膏l(xiāng)〇g，pH7.2-7.5，120 °C滅菌30min，其中中藥提取浸膏的制備方法為取處方量天然植物 碎成粗粉，按照粗粉總重量的6倍加入體積濃度為40%~95%的乙醇溶液，回流提取三次， 回流時間為4h，濾過，濾液回收乙醇，冷卻過濾，用水洗滌，干燥后即得中藥浸膏，所述的天 然植物由如下重量份的組分組成:紫花苜蓿40份，鵝掌柴25份，百合35份，常春藤10份；
[0031] 2)生物發(fā)酵:發(fā)酵培養(yǎng)基滅菌后，接入10%的嗜糞紅球菌種子發(fā)酵液，控制發(fā)酵溫 度為32°C、通氣量為1.6m 3/h條件下培養(yǎng)42h，此時接入10%的米曲霉種子發(fā)酵液，控制發(fā)酵 溫度為28°C、通氣量為2.0m3/h條件下培養(yǎng)28h，即得含酶發(fā)酵液；
[0032] 3)酶制劑提取：向含酶發(fā)酵液中加入5倍體積的Tris-HCl溶液調(diào)節(jié)至發(fā)酵液的pH 為5.8之間，4°C下超聲4min，冷凍離心機4 °C離心取上清液，向其中加入4倍體積的預冷丙 酮，-20°C靜置17小時后冷凍離心，取沉淀使用丙酮洗滌兩次后，得復合酶制劑。
[0033]實施例4本發(fā)明用于淤泥資源化處理的復合酶制劑及其制備方法 [0034] 一種用于淤泥資源化處理的復合酶制劑，其采用如下制備工藝制備得到：
[0035] 1)發(fā)酵培養(yǎng)基配制：按照下述配方配制發(fā)酵培養(yǎng)基:發(fā)酵培養(yǎng)基的組分為葡萄糖 10g，K 2HP〇4 2g，KH2P〇42g，MgS〇4*7H20 0.2g，CaCl2 O.lg，尿素0.5g，酵母膏0.5g，中藥提取 浸膏l(xiāng)〇g，pH7.2-7.5，120 °C滅菌30min，其中中藥提取浸膏的制備方法為取處方量天然植物 碎成粗粉，按照粗粉總重量的9倍加入體積濃度為40%~95%的乙醇溶液，回流提取三次， 回流時間為2h，濾過，濾液回收乙醇，冷卻過濾，用水洗滌，干燥后即得中藥浸膏，所述的天 然植物由如下重量份的組分組成:紫花苜蓿45份，鵝掌柴23份，百合39份，常春藤8份；
[0036] 2)生物發(fā)酵:發(fā)酵培養(yǎng)基滅菌后，接入10%的嗜糞紅球菌種子發(fā)酵液，控制發(fā)酵溫 度為32°C、通氣量為1.5m 3/h條件下培養(yǎng)44h，此時接入10 %的米曲霉種子發(fā)酵液，控制發(fā)酵 溫度為26°C、通氣量為2.2m3/h條件下培養(yǎng)26，即得含酶發(fā)酵液；
[0037] 3)酶制劑提?。合蚝赴l(fā)酵液中加入5倍體積的Tris-HCl溶液調(diào)節(jié)至發(fā)酵液的pH 為6.2，4 °C下超聲3min，冷凍離心機4 °C離心取上清液，向其中加入4倍體積的預冷丙酮，-20 °C靜置18小時后冷凍離心，取沉淀使用丙酮洗滌兩次后，得復合酶制劑。
[0038]實施例5本發(fā)明用于淤泥資源化處理的復合酶制劑及其制備方法 [0039] 一種用于淤泥資源化處理的復合酶制劑，其采用如下制備工藝制備得到：
[0040] 1)發(fā)酵培養(yǎng)基配制：按照下述配方配制發(fā)酵培養(yǎng)基:發(fā)酵培養(yǎng)基的組分為葡萄糖 10g，K 2HP〇4 2g，KH2P〇42g，MgS〇4*7H20 0.2g，CaCl2 O.lg，尿素0.5g，酵母膏0.5g，中藥提取 浸膏l(xiāng)〇g，pH7.2-7.5，120 °C滅菌30min，其中中藥提取浸膏的制備方法為取處方量天然植物 碎成粗粉，按照粗粉總重量的4~9倍加入體積濃度為40 %~95%的乙醇溶液，回流提取三 次，回流時間為2~5h，濾過，濾液回收乙醇，冷卻過濾，用水洗滌，干燥后即得中藥浸膏，所 述的天然植物由如下重量份的組分組成：紫花苜蓿35份，鵝掌柴27份，百合31份，常春藤12 份；
[0041] 2)生物發(fā)酵:發(fā)酵培養(yǎng)基滅菌后，接入10%的嗜糞紅球菌種子發(fā)酵液，控制發(fā)酵溫 度為30°C、通氣量為1.5m3/h條件下培養(yǎng)44h，此時接入10 %的米曲霉種子發(fā)酵液，控制發(fā)酵 溫度為26°C、通氣量為2.2m3/h條件下培養(yǎng)26-30h，即得含酶發(fā)酵液；
[0042] 3)酶制劑提?。合蚝赴l(fā)酵液中加入5倍體積的Tris-HCl溶液調(diào)節(jié)至發(fā)酵液的pH 為6.2，4 °C下超聲3min，冷凍離心機4 °C離心取上清液，向其中加入4倍體積的預冷丙酮，-20 °C靜置18小時后冷凍離心，取沉淀使用丙酮洗滌兩次后，得復合酶制劑。
[0043]實施例6所述的復合酶制劑應用于淤泥的資源化處理的處理效果 [0044] 所述的復合酶制劑可以應用于淤泥的資源化處理的資源化處理方法為：向淤泥中 加入復合酶制劑進行厭氧消化，控制淤泥的溫度在26-28Γ之間，處理時間為4小時，所述的 復合酶制劑的加入量為10ppm(重量比），然后將淤泥自然沉降風干即可。同時設置對比實施 例，對比實施例的酶菌復合劑按照CN 102250768 B實施例1所述的制備方法制備得到。 [0045] 表1復合酶制劑應用于淤泥的資源化處理的處理效果
[0046]
[0047] 與對比實施例相比，*P<0 · 05，**P<0 · 01
[0048] 由表1可以看出，所述的復合酶制劑用于淤泥的資源化處理后臭味全部除去，對淤 泥取樣的內(nèi)部分析可以看出，所述的復合酶制劑對于COD、B0D、SS以及NH3-N均有很好的處 理效果顯著優(yōu)于對比實施例所述的酶菌復合劑，其中以實施例3所制備的復合酶制劑處理 效果最佳。
【主權(quán)項】
1. 一種用于淤泥資源化處理的復合酶制劑，其采用如下制備工藝制備得到： 1) 發(fā)酵培養(yǎng)基配制：按照下述配方配制發(fā)酵培養(yǎng)基:發(fā)酵培養(yǎng)基的組分為葡萄糖l〇g， K2HP〇4 2g，KH2P〇4 2g，MgS〇4.7H20 0.2g，CaCl20.1g，尿素0.5g，酵母膏0.5g，中藥提取浸膏 10g，pH7.2-7.5，120°C滅菌30min，其中中藥提取浸膏的制備方法為取處方量天然植物碎成 粗粉，按照粗粉總重量的4~9倍加入體積濃度為40 %~95 %的乙醇溶液，回流提取三次，回 流時間為2~5h，濾過，濾液回收乙醇，冷卻過濾，用水洗滌，干燥后即得中藥浸膏，所述的天 然植物由紫花苜蓿、鵝掌柴、百合和常春藤組成； 2) 生物發(fā)酵:發(fā)酵培養(yǎng)基滅菌后，接入10%的嗜糞紅球菌種子發(fā)酵液，控制發(fā)酵溫度為 30-32°C、通氣量為1.5-1.7111 3/11條件下培養(yǎng)40-4411，此時接入10%的米曲霉種子發(fā)酵液，控 制發(fā)酵溫度為26-29°(：、通氣量為1.8-2.2111 3/11條件下培養(yǎng)26-3011，即得含酶發(fā)酵液； 3) 酶制劑提?。合蚝赴l(fā)酵液中加入5倍體積的Tris-HCl溶液調(diào)節(jié)至發(fā)酵液的pH為 5.4-6.2之間，4°C下超聲3-5min，冷凍離心機4°C離心取上清液，向其中加入4倍體積的預冷 丙酮， -20°C靜置16_18小時后冷凍尚心，取沉淀使用丙酮洗滌兩次后，得復合酶制劑。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的復合酶制劑，其特征在于，所述的的天然植物由如下重量份的 組分組成:紫花苜蓿35-45份，鵝掌柴23-27份，百合31-39份，常春藤8-12份。3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的復合酶制劑，其特征在于，所述的天然植物由如下重量份的組 分組成:紫花苜蓿40份，鵝掌柴25份，百合35份，常春藤10份。4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的復合酶制劑，其特征在于，所述的嗜糞紅球菌和米曲霉接入發(fā) 酵液前處于對數(shù)生長期，其菌落密度不少于2 X 109cfu/mL。5. 權(quán)利要求1-4任一所述的復合酶制劑在淤泥的資源化處理中的應用。6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的應用，其特征在于，應用復合酶制劑對淤泥進行資源化處理的 方法具體包括如下步驟：向淤泥中加入復合酶制劑進行厭氧消化，控制淤泥的溫度在26-28 °C之間，處理時間為3-6小時，所述的復合酶制劑的加入量為5-15ppm，然后將淤泥自然沉降 風干即可。7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的應用，其特征在于，所述的處理時間為4小時，所述的復合酶制 劑的加入量為I Oppm。
【文檔編號】C12N1/20GK105886478SQ201610280269
【公開日】2016年8月24日
【申請日】2016年4月28日
【發(fā)明人】朱家立, 黃錦城, 賴佑賢, 閆曉滿, 趙志杰, 李曉作, 李東文, 陳鍵, 陳偉梁
【申請人】廣州市水電建設工程有限公司