一種石化污泥的脫水方法及其使用的脫水劑的制作方法
【專利摘要】本發明公開了一種石化污泥脫水劑，所述污泥脫水劑是將人溶菌酶工程菌XD3-hLyz以1.0mmol/LIPTG誘導表達后得到，并提供了使用了此種脫水劑的石化污泥脫水方法。本發明的有益效果為：本發明提供的石化污泥的脫水方法及其使用的脫水劑，用工程菌溶菌酶作污泥調理劑，既能破壞菌膠團結構，在36-72hr的反應平衡和擴散傳質平衡期間，減少了表面吸附水和內部結合水，顯著提高脫水率32.41%，又可以殺菌，減少病原體，抑制腐化潛力，降低污水處理成本，提高污水處理的效果。
【專利說明】一種石化污泥的脫水方法及其使用的脫水劑
【技術領域】
[0001]本發明涉及污水處理領域，具體涉及一種石化污泥的脫水方法及其使用的脫水劑。
【背景技術】
[0002]石化污泥的組成成分極其復雜，污泥表面吸附水和內部結合水由于有機污染物的吸附乳化作用和微生物膜包圍束縛作用會大量地富集在污泥中，黏度較大，固相難以徹底沉降，利用機械應力脫除污泥水分的極限部分是全部自由水分和一部分間隙水分，表面吸附水和內部結合水很難脫出。
[0003]目前，石化污泥的脫水處理，通常是采用絮凝劑配合某一類物理手段，如超聲波處理等，但脫水效果不好，效率極低，難以適應越來越廣泛的社會需求。
[0004]利用人溶菌酶基因工程菌調理污泥，增加其脫水率的研究目前還尚未見有報道。
【發明內容】
[0005]本發明的目的就是針對上述現有技術中的缺陷，提供了一種能夠顯著提高脫水率的石化污泥脫水劑。
[0006]為了實現上述目的，本發明提供的技術方案為:一種石化污泥脫水劑，所述污泥脫水劑是將人溶菌酶工程菌XD3-hLyz以l.0mmol/L IPTG誘導表達后得到的。
[0007]人溶菌酶工程菌XD3_hLyz由蘭州大學謝小冬教授惠贈。
[0008]本發明的第二個目的是提供了一種石化污泥的脫水方法，包括以下步驟:` 1)將混有空氣的石化污泥加入高效絮凝劑和人溶菌酶工程菌XD3-hLyz的菌液，處理10天后得到初步處理污泥；
2)將步驟I)得到初步處理污泥中加入IPTG進行誘導表達，待反應平衡和擴散傳質平衡36-72h后，得到深度處理污泥；
3)將步驟2)得到的深度處理污泥進行靜置沉淀，沉淀后得到上層清水和下層沉淀物，將上層清水過濾后排出，下層沉淀物即為脫水石化污泥。
[0009]進一步的，上述的一種石化污泥的脫水方法，所述步驟I)中的高效絮凝劑為PFS聚合硫酸鐵；所述PFS聚合硫酸鐵是通過氯酸鈉氧化法制備的。
[0010]進一步的，上述的一種石化污泥的脫水方法，所述步驟I)中，高效絮凝劑的加入量為每100ml污泥中加入Ig高效絮凝劑，所述人溶菌酶工程菌XD3-hLyZ的菌液加入量為每100ml污泥中加入3ml菌液。
[0011]進一步的，上述的一種石化污泥的脫水方法，所述步驟2)中，IPTG的加入量為每100ml 污泥中加入 0.2383g IPTG0
[0012]進一步的，上述的一種石化污泥的脫水方法，所述步驟3)中，過濾目數為200目。
[0013]本發明的第三個目的提供了上述的一種石化污泥脫水劑在石化污泥脫水處理中的應用。[0014]DE3溶源化的菌株BL21(DE3)是最常用的表達菌株，構建好的表達載體可以直接轉入表達菌株中。本發明前期分別按照大腸桿菌和植物偏愛的密碼子設計了人溶菌酶基因，并在N-端加上信號肽序列，通過IPTG誘導，能使人溶菌酶工程菌基因表達產物以融合蛋白的形式存在于胞質中或分泌到胞外或裂解宿主菌，避免了包涵體溶解、復性導致人溶菌酶活性降低等問題。
[0015]本發明的有益效果為:本發明提供的石化污泥的脫水方法及其使用的脫水劑，用工程菌溶菌酶作污泥調理劑，既能破壞菌膠團結構，在36-72hr的反應平衡和擴散傳質平衡期間，減少了表面吸附水和內部結合水，顯著提高脫水率32.41%，又可以殺菌，減少病原體，抑制腐化潛力，降低污水處理成本，提高污水處理的效果。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0016]圖1為本發明中高效絮凝劑PFS聚合硫酸鐵的合成反應路線圖。
[0017]圖2為本發明提供的石化污泥脫水方法的工業化操作流程示意圖。
[0018]其中，I區內加入有高效絮凝劑和溶菌酶工程菌，2區內加入有IPTG進行誘導表達并反應平衡，3區為沉淀區，a 口為高效絮凝劑與溶酶菌工程菌的進料口，b 口為沉淀后上層清水經過濾后 的排出口。
[0019]圖3為利用1.0mmoI/L IPTG對工程菌XD3_hLyz進行誘導表達和對照(無IPTG誘導)的對比結果圖。
[0020]其中，Lane 1:空pET_28a載體(購自北京天恩澤基因科技有限公司)；
Lane 2:未誘導；
Lane 3、4:分別誘導l_2hr的沉淀組分懸浮液；
Lane 5:陽性對照:卵清溶菌酶(Sigma)；
Lane 6、7:分別為37°C、25°C誘導Ihr上清可溶組分，約16kD處有目的蛋白出現； Lane 8、9:分別為37°C、25°C誘導2hr上清可溶組分，約16kD處有目的蛋白出現； Lane 10:Marker:97、66、45、30、20.1、14.4kD。
[0021]圖4為25°C誘導2hr上清可溶組分人溶菌酶Western Blotting檢測結果圖。
[0022]其中，I為誘導后上清可溶組分；
2為未誘導的上清可溶組分；
3為沉淀組分。
[0023]圖5為本發明提供的人溶菌酶誘導表達和污泥的脫水率的關聯關系數據圖。
【具體實施方式】
[0024]實施例1:
一種石化污泥脫水劑，所述污泥脫水劑是將人溶菌酶工程菌XD3-hLyz以l.0mmol/LIPTG誘導表達后得到的。
[0025]一種石化污泥的脫水方法，包括以下步驟:
1)將混有空氣的石化污泥 加入高效絮凝劑和人溶菌酶工程菌XD3-hLyz的菌液，處理10天后得到初步處理污泥；
2)將步驟I)得到初步處理污泥中加入IPTG進行誘導表達，待反應平衡和擴散傳質平衡36-72h后，得到深度處理污泥；
3)將步驟2)得到的深度處理污泥進行靜置沉淀，沉淀后得到上層清水和下層沉淀物，將上層清水過濾后排出，下層沉淀物即為脫水石化污泥。
[0026]步驟I)中的高效絮凝劑為PFS聚合硫酸鐵；如圖1所示，PFS聚合硫酸鐵是通過氯酸鈉氧化法制備的；PFS聚合硫酸鐵也即是[Fe2 (OH)n(SO4) 3_n/2]m ；
如圖2所示，高效絮凝劑的加入量為每100ml污泥中加入Ig高效絮凝劑，人溶菌酶工程菌XD3-hLyz的菌液加入量為每100ml污泥中加入3ml菌液；
步驟2)中，IPTG的加入量為每100ml污泥中加入0.2383g IPTG ；
步驟3)中，過濾目數為200目。
[0027]工業化操作流程為圖2:從生物調節池泵至混合器的污水中混入空氣，再將帶有空氣的污水導入至生物氧化池，在I區中，由a 口加入高效絮凝劑和溶菌酶工程菌，污水在I區停留10天，而后導入2區，2區用IPTG誘導表達，反應平衡和擴散傳質平衡36-72小時候導入3區，進行沉淀，3區上層清水經過濾后自b 口排出，沉淀物由脈沖器再次泵入調節池繼續消化分解。
[0028]人溶菌酶具有很強的破壞細菌細胞壁結構和抑制有害微生物繁殖生長的功能，利用1.0mmoI/L IPTG對工程菌XD3_hLyz進行誘導表達，發現在l_2hr誘導期內，如圖3所示，培養液逐漸由混濁變得比對照(無IPTG誘導)透明，2h后，培養液與未接種的培養液基本一樣，上清可溶組分中約16kD處有目的蛋白出現，Western Blotting檢測結果如圖4所示，顯示為誘導后上清可溶組分中顯現明顯的免疫印跡條帶圖，平均活性為2448 U/mg，抑菌效果顯著。而未誘導菌和沉淀組分沒有同樣大小的特征帶。說明沉淀組分是被裂解掉的細菌細胞碎片。可見工程菌XD3-hLyz必須經IPTG誘導，上清可溶組分中才有溶菌酶基因表達產物一人溶菌酶，可以裂解宿主細菌，避免了包涵體溶解、復性導致人溶菌酶活性降低，工藝繁瑣等問題，使得抗菌活性充分發揮作用。
[0029]如圖5所示，當脫水率提高到32.41%時，污泥含水量從98%或95%下降到66%以下，其體積為:V1/V2= (100-98)/ (100-66)=1/17 或 V1/V2= (100-95)/ (100-66)=10/68,即體積減容17-6.8倍。
[0030]表1為XD3_hLyz表達產物對不同菌體抑制活性的檢測結果。
[0031]表1
【權利要求】
1.一種石化污泥脫水劑，其特征在于，所述污泥脫水劑是將人溶菌酶工程菌XD3-hLyZ以l.0mmol/L IPTG誘導表達后得到的。
2.一種石化污泥的脫水方法，其特征在于，包括以下步驟: O將混有空氣的石化污泥加入高效絮凝劑和人溶菌酶工程菌XD3-hLyz的菌液，處理10天后得到初步處理污泥； 2)將步驟I)得到初步處理污泥中加入IPTG進行誘導表達，待反應平衡和擴散傳質平衡36-72h后，得到深度處理污泥； 3)將步驟2)得到的深度處理污泥進行靜置沉淀，沉淀后得到上層清水和下層沉淀物，將上層清水過濾后排出，下層沉淀物即為脫水石化污泥。
3.根據權利要求2所述的一種石化污泥的脫水方法，其特征在于，所述步驟I)中的高效絮凝劑為PFS聚合硫酸鐵；所述PFS聚合硫酸鐵是通過氯酸鈉氧化法制備的。
4.根據權利要求3所述的一種石化污泥的脫水方法，其特征在于，所述步驟I)中，高效絮凝劑的加入量為每100ml污泥中加入Ig高效絮凝劑，所述人溶菌酶工程菌XD3-hLyz的菌液加入量為每100ml污泥中加入3ml菌液。
5.根據權利要求4所述的一種石化污泥的脫水方法，其特征在于，所述步驟2)中，IPTG的加入量為每100ml污泥中加入0.2383g IPTG0
6.根據權利要求5所述的一種石化污泥的脫水方法，其特征在于，所述步驟3)中，過濾目數為200目ο
7.根據權利要求1所述 的一種石化污泥脫水劑在石化污泥脫水處理中的應用。
【文檔編號】C02F11/12GK103663921SQ201310738462
【公開日】2014年3月26日 申請日期:2013年12月30日 優先權日:2013年12月30日
【發明者】張滿效, 謝小冬, 張威, 陳拓, 劉光琇 申請人:蘭州石化職業技術學院