熱預處理輔助酶催化水解提取污泥蛋白質(zhì)研究.pdf

1、隨著城市化進程的加快，污水處理廠的數(shù)量和規(guī)模不斷增加，由此產(chǎn)生的剩余污泥量也在與日俱增，因此污泥處理處置問題亟待解決。剩余污泥中含有大量的有機物，其蛋白質(zhì)含量可達30％～60％(相對于干污泥)，從剩余污泥中提取蛋白質(zhì)已成為當前污泥資源化利用的新途徑。與目前常用的酸熱法、堿熱法提取污泥蛋白質(zhì)相比，酶水解法不僅反應條件溫和，而且處理后對環(huán)境無二次污染，但是其提取效率較低。因此，本研究采用熱預處理輔助堿性蛋白酶水解的方式從污泥中提取蛋白質(zhì)，并

2、對其水解后的污泥脫水性能和污泥成分進行了分析，得到的主要結(jié)論如下:
　　(1)以污泥水解后蛋白質(zhì)提取率和污泥比阻為指標，通過單因素和響應曲面試驗得到熱預處理輔助堿性蛋白酶催化污泥水解提取蛋白質(zhì)的優(yōu)化條件為:熱預處理溫度105℃、時間3h;酶解污泥初始pH10.5、酶反應溫度為55℃、時間3h、酶加量3000U/g干泥;污泥含水率95.5％。在此條件下，水解后污泥上清液中蛋白質(zhì)濃度為11277mg/L，蛋白質(zhì)提取率為56.48％，S

3、COD濃度及溶出率分別為16800mg/L、52.57％，污泥比阻值為3.387×109S2/g，污泥的脫水性能比原污泥提高了62.73％。與單獨酶水解污泥相比，該水解方法污泥上清液中蛋白質(zhì)濃度提高了43.6％，并且污泥比阻值減小了22.5％。
　　(2)對優(yōu)化條件下對熱預處理輔助酶催化污泥水解過程中蛋白質(zhì)濃度的變化進行了動力學分析，并與單獨酶法水解污泥做對比。結(jié)果表明:熱預處理輔助酶催化污泥水解前3h反應符合一級反應動力學，其方

4、程為:Ct=C0e-0.179t，其水解速率常數(shù)(kh=0.179)較單獨酶法(kh=0.048)高出2倍以上，表明熱預處理有效提高了污泥酶解的速率。
　　(3)分別從污泥水解效果、水解過程藥耗及能耗、水解后污泥成分變化三方面將熱預處理輔助酶法與堿熱法、酸熱法、酶法、超聲波輔助酶法等進行比較。從提取效果上來說，化學水解法(酸熱法和堿熱法)的蛋白質(zhì)提取率最高，但是其能耗較生物水解法(酶法、熱預處理輔助酶法和超聲波輔助酶法)平均高出5

5、0％以上;熱預處理輔助酶法及超聲波輔助酶法等強化酶法的蛋白提取效果較單獨酶法可提高30％以上，且二者的蛋白提取率相當。考慮到熱處理工藝設備相對比較成熟，更具工程應用前景，因此熱預處理輔助酶法可作為污泥蛋白質(zhì)提取的有效方法之一。
　　(4)進一步對上述不同水解方法得到的污泥上清液及殘渣的成分進行比較可以看出，化學法對污泥的水解更為徹底。對多肽和氨基酸含量進行分析可以看出，單獨酶法及超聲波輔助酶法所獲得水解污泥中氨基酸含量較高，其蛋白