Métodos para mejorar la deshidratación de lodo con tratamiento con alfa-amilasa.

Método para mejorar la deshidratación de lodo que comprende la adición de una alfa-amilasa al lodo antes del equipo de deshidratación mecánica,

donde la alfa-amilasa es una alfa-amilasa con una secuencia de aminoácidos que tiene al menos 90% de identidad a la alfa-amilasa mostrada en SEC ID nº: 1, y donde la alfa-amilasa es derivada de una cepa de Geobacillus stearothermophilus.

Métodos para mejorar la deshidratación de lodo con tratamiento con alfa-amilasa

Campo de la invención 5

La presente invención se refiere a métodos para el aumento de la deshidratación de residuos (es decir lodo) generado por operaciones de tratamiento de aguas residuales convencionales.

Antecedentes de la invención 10

Lodo, generado durante el curso de tratamiento de aguas residuales convencionales, es normalmente deshidratado (es decir concentrado) antes de la disposición a través de la incineración, aplicación sobre el terreno, depósito sobre el terreno, compostaje, etc. Un escenario de deshidratación básica implica formar fuertes flóculos de lodo resistentes a fuerte cizalladura a través de la adición de un agente de preparación (por ejemplo sulfato férrico) y/o un 15 agente floculante (por ejemplo polielectrolito) seguido de separación mecánica de sólido/líquido a través de espesadores en cinta por gravedad, prensas de cinta coladora, o centrifugadoras. Por la deshidratación del lodo, la planta de tratamiento de aguas residuales (WWTP) mejora la cantidad de sólidos por unidad volumétrica de lodo (es decir sólidos de la torta) que en última instancia debe ser dispuesta. Los beneficios de sólidos de la torta mayores incluyen: volumen de lodo deshidratado reducido (menos lodo para ser "gestionado" por la planta) ; costes anuales de transporte inferiores 20 (transporte del lodo a vertederos o sitios de aplicación sobre el terreno) ; menos agua para ser evaporada antes de que el lodo pueda ser incinerado (aumentando el valor de energía neta del lodo cuando la incineración se usa para fines de cogeneración) ; una alimentación más concentrada a digestores; y volumen reducido de lodo para ser depositado o aplicado sobre el terreno.

La composición genérica de lodo es generalmente aproximadamente 90-99% de agua, la parte restante siendo sólidos totales, con masa celular real (es decir células bacterianas) que representa aproximadamente 10% de los sólidos totales. El 90% restante de los sólidos totales consiste en sustancia polimérica extracelular (EPS, por sus siglas en inglés) que forma una matriz hidratada dentro de la cual las células bacterianas son dispersadas. Deshidratación de lodo, independientemente de los medios usados para generar el lodo, ha sido en gran medida asociada a la fracción de 30 EPS del lodo entero. EPS está compuesta de detrito de lisis celular (por ejemplo ácido nucleico, lípidos/fosfolípidos, proteína, etc.) , productos extracelulares activamente segregados (por ejemplo polisacáridos y proteínas) , productos de actividad enzimática extracelular enlazada a EPS (por ejemplo polisacáridos) , material adsorbido de aguas residuales (por ejemplo sustancias húmicas, cationes polivalentes) . Debido a esta naturaleza compleja de EPS y la presencia predominante de polisacáridos y proteína, EPS es generalmente caracterizado por la proporción de carbohidratos a 35 proteínas (EPScarb:prot) . Mientras EPScarb:prot puede variar desde el lodo primario al lodo primario dependiente de numerosos parámetros operativos del WWTP, la composición de EPS dentro de lodos secundarios es algo más específica de la digestión: lodo anaeróbicamente digerido EPScarb:prot tiende a ser menor que la unidad mientras que el lodo aeróbicamente digerido EPScarb:prot es mayor que la unidad. En cualquier caso, estos componentes primarios se consideran ser sustancias hidratables claves dentro de flóculos de lodo que eficazmente enlazan el agua y resisten a la 40 deshidratación.

Métodos que interrumpen la capacidad higroscópica y/o integridad mecánica de flóculos de lodo se considera que mejoran la deshidratación del lodo entero tras la floculación polimérica. La mayor parte de tales métodos se han focalizado en la capacidad de químicas nuevas (por ejemplo pretratamiento con ácido, acondicionadores catiónicos 45 polivalentes) y procesos (pretratamiento de alta temperatura, descarga eléctrica, sonicación) para interrumpir componentes EPS y mejorar la deshidratación. Existen varios documentos que describen el uso de enzimas para hidrólisis selectiva en la EPS para reducir el volumen de lodo, con resultados variables. Ver DE 10249081, US 2003/014125, WO 91/10723, y DE 3713739.

EP 291665 (Röhm GmbH) divulga un método para deshidratar el lodo biológico por tratamiento del lodo con enzimas hidrolíticas, y posteriormente con un agente floculante sintético.

Resumen de la invención [0006] La presente invención se refiere a métodos para el aumento de la deshidratación de lodo que comprende el tratamiento del lodo antes de la deshidratación mecánica con una composición enzimática que incluye una alfa-amilasa con al menos 90% de identidad a la alfa-amilasa mostrada en SEC ID nº : 1, donde la alfa-amilasa es derivada de una cepa de Geobacillus stearothermophilus. En una forma de realización preferida, la invención se refiere a métodos para el aumento de la deshidratación de lodo que comprende tratar el lodo con una composición enzimática que comprende 60 una alfa-amilasa de Geobacillus stearothermophilus.

En otra forma de realización, el tratamiento comprende una composición enzimática que incluye una alfa-amilasa y al menos una enzima adicional, tal como, una proteasa, una lipasa, una celulasa, una hemicelulasa, una oxidorreductasa, una lacasa, una glicosil hidrolasa y/o una esterasa. 65

El tratamiento enzimático es preferiblemente adicionado antes de la preparación de lodo (es decir, antes de la coagulación y/o floculación) .

Breve descripción de los dibujos [0009]

Fig. 1 muestra sólidos de la torta deshidratados como función del aumento de niveles de pretratamiento de alfa-amilasa de G. stearothermophilus.

Fig. 2 muestra volumen de la torta deshidratado generado por unidad de tiempo como función de dosis de alfa-amilasa 10 de G. stearothermophilus.

Fig. 3 muestra sólidos de la torta deshidratados como función del pretratamiento enzimático.

Fig. 4 muestra volumen de la torta deshidratado como función del pretratamiento enzimático.

Fig. 5 muestra sólidos de la torta deshidratados como función del pretratamiento enzimático.

Fig. 6 muestra volumen de la torta deshidratado como función del pretratamiento enzimático. 15

Fig. 7 muestra sólidos de la torta deshidratados como función del pretratamiento enzimático.

Descripción detallada de la invención

La presente invención se refiere a un medio enzimático para facilitar y/o mejorar el proceso de deshidratación de 20 lodos, tal como, lodos generados durante el tratamiento convencional de aguas residuales.

Los varios procesos para tratar aguas residuales industriales y municipales frecuentemente generan lodo como un subproducto de operación apropiada. Los lodos generados por la industria del tratamiento de aguas residuales son clasificados no solo por la fuente de aguas residuales (es decir municipales o industriales) sino también por estadios 25 específicos del proceso del tratamiento de aguas residuales. En la clasificación más amplia, el lodo es considerado primario, secundario o terciario. Lodos primarios son normalmente considerados "crudos" puesto que son frecuentemente el resultado del asentamiento de sólidos de aguas residuales crudas influyentes pasados a través de depuradores primarios. En la mayoría de casos, agua aclarada es luego enviada a cuencas de lodo activado (ASB, por sus siglas en inglés) donde los flóculos suspendidos de microorganismos eliminan contaminantes solubles del agua. 30 Como los microorganismos se replican, ellos deben ser periódicamente eliminados del ASB para evitar un crecimiento excesivo. Su eliminación tiene lugar en depurador secundario que recibe el afluente del ASB. Este "lodo secundario" es considerado "lodo activado de residuo" (WAS, por sus siglas en inglés) y tiene una presencia relativamente universal a WWTPs utilizando sistemas de eliminación de nutrientes biológicos (BNR, por sus siglas en inglés) . Para reducir el volumen de (y estabilizar) este lodo secundario, el lodo se puede enviar a digestores aeróbicos (aireación ambiental u 35 oxígeno puro) o anaeróbicos que se pueden accionar bajo condiciones bien mesofílicas o termofílicas. El lodo "terciario" resultante es luego conocido como "lodo digerido" y puede ser además clasificado según las características de digestión (por ejemplo lodo termofílico digerido aeróbicamente) . Así, como se puede observar, se producen innumerables tipos de lodo durante el tratamiento de aguas residuales. No obstante, pueden ser agrupados libremente como:

1. lodo primario o crudo; 40

2. lodo secundario o activado; y

3. lodo terciario, estabilizado o digerido

1. Método para mejorar la deshidratación de lodo que comprende la adición de una alfa-amilasa al lodo antes del equipo de deshidratación mecánica, donde la alfa-amilasa es una alfa-amilasa con una secuencia de aminoácidos que tiene al menos 90% de identidad a la alfa-amilasa mostrada en SEC ID nº : 1, y donde la alfa-amilasa es derivada de una cepa 5 de Geobacillus stearothermophilus.

2. Método según la reivindicación 1, donde la alfa-amilasa tiene al menos 90% de identidad a la alfa-amilasa mostrada en SEC ID nº : 1 como se determina utilizando el método Clustal (Higgins, 1989, CABIOS 5.

15. 153) utilizando el software LASERGENE™ MEGALIGN™ (DNASTAR, Inc., Madison, Wis.) con una tabla de identidad y los siguientes 10 parámetros de alineamiento múltiple: penalización de gap de 10 y penalización de longitud de gap de 10; los parámetros de alineamiento de pares son Ktuple=1, penalización de gap=3, ventanas=5, y diagonales=5.

3. Método según la reivindicación 1 o 2, donde la alfa-amilasa tiene una secuencia de aminoácidos que tiene al menos 95% de identidad a la alfa-amilasa mostrada en la SEC ID nº : 1. 15

4. Método según la reivindicación 1 o 2, donde la alfa-amilasa tiene una secuencia de aminoácidos que tiene al menos 96% de identidad a la alfa-amilasa mostrada en la SEC ID nº : 1.

5. Método según la reivindicación 1 o 2, donde la alfa-amilasa tiene una secuencia de aminoácidos que tiene al menos 20 97% de identidad a la alfa-amilasa mostrada en la SEC ID nº : 1.

6. Método según la reivindicación 1 o 2, donde la alfa-amilasa tiene una secuencia de aminoácidos que tiene al menos 98% de identidad a la alfa-amilasa mostrada en la SEC ID nº : 1.

7. Método según la reivindicación 1 o 2, donde la alfa-amilasa tiene una secuencia de aminoácidos que tiene al menos 99% de identidad a la alfa-amilasa mostrada en la SEC ID nº : 1.

8. Método según la reivindicación 1, donde la alfa-amilasa tiene la secuencia de aminoácidos de la SEC ID nº : 1.

9. Método según la reivindicación 1, donde la dosis de alfa-amilasa está comprendida entre 2 y 140 g, preferiblemente entre 2 y 70 g, de forma más preferible entre 2 y 35 g, incluso de forma más preferible entre 2 y 8 g, o de la forma más preferible entre 2 y 5 g por tonelada de sólidos totales suspendidos en seco.

10. Método según la reivindicación 1, donde la enzima se deja incubar con el lodo durante 1 minuto hasta 24 horas, 35 preferiblemente durante 30 minutos a 12 horas, o 1 hora a 2 horas.

11. Método según la reivindicación 1, donde el lodo se genera durante operaciones de tratamiento de aguas residuales municipales e industriales convencionales.

12. Método según la reivindicación 9, donde el lodo es seleccionado del grupo que consiste en el lodo primario de depuradores primarios, lodo activado de residuos, lodo activado de retorno, lodo digerido anaeróbicamente y lodo digerido aeróbicamente.

13. Método según la reivindicación 1, donde la alfa-amilasa se añade en combinación con una o varias proteasas, 45 lipasas, celulasas, hemicelulasas, oxidorreductasas, lacasas, glicosil hidrolasas y/o esterasas.