酸水解法提取剩余污泥蛋白质的条件优化

为充分提取污水污泥中的细胞蛋白,实现污泥的增值利用,以青岛市李村河污水处理厂剩余污泥为材料,采用酸水解法提取剩余污泥中的蛋白质. 经正交试验综合考察了水解温度、水解时间、反应体系pH和固液比(污泥样品质量(g)/加水体积(mL))等因素对剩余污泥蛋白质提取率的影响. 结果表明:水解温度和反应体系pH对蛋白质提取率的影响较大;通过试验获得的提取污泥蛋白质的最优工艺条件是水解温度为121 ℃,水解时间为5 h,反应体系pH为1.25,固液比为1∶3.0.在上述条件下,剩余污泥蛋白质提取率可达62.71%,水解后的剩余残渣经干燥后测定可知,其质量相对于原污泥样品质量(干重)削减率达到30.49%. 试验证明,选用该法不仅可以达到破解剩余污泥细胞并释放蛋白质的目的,还可以使污泥减量.      

SDS促进复合酶水解法提取剩余污泥蛋白质条件的响应面优化分析

以江苏省常州市某市政污水处理厂的污泥为原料,将十二烷基硫酸钠(SDS)作为添加剂,研究其对复合酶(碱性蛋白酶∶木瓜蛋白酶=4∶1)水解法提取剩余污泥蛋白质的促进作用,并根据前期试验结果,在确定液固比为5∶1和复合酶加酶量为5.23%的条件下,以剩余污泥蛋白质的提取率为指标,通过对SDS投加量、反应温度、初始pH值和反应时间因素进行单因素试验和响应面优化试验,确定SDS促进复合酶水解法提取剩余污泥蛋白质的最佳提取条件和各因素对SDS促进复合酶水解法提取剩余污泥蛋白质提取率的影响显著性大小。结果表明:最佳提取条件为液固比5∶1、复合酶加酶量5.23%、初始pH值7.4、反应温度56.9℃、反应时间2.6h、SDS投加量8.16%;在最佳提取条件下剩余污泥蛋白质提取率的最大值可达69.12%,比仅使用复合酶的提取率(60.83%)提高了8.29%;各因素对SDS促进复合酶水解法提取剩余污泥蛋白质的影响显著性由强至弱表现为反应温度初始pH值SDS添加量反应时间。     

热反硝化地芽孢杆菌水解催化剩余污泥提取蛋白质

为实现剩余污泥无害化处理以及资源化利用,采用从高温堆肥基质中筛选出的可产蛋白酶、淀粉酶等胞外酶的嗜热菌—热反硝化地芽孢杆菌对污泥氮源进行提取,分析反应时间、污泥含固率以及嗜热菌粗酶液接种量对蛋白质提取的影响,并确定最佳反应条件.结果表明：水解过程中各因素对蛋白质回收率作用大小为：接种量>时间>含固率,得出最优工艺条件为：pH=7、T=60℃、t=8h、污泥含固率为4%以及嗜热菌接种量为20%,在此条件下污泥蛋白质提取率达到32.05%,氨基酸含量为359.6mg/L,多肽含量为1060.1mg/L,且污泥上清液粒径随着反应的进行逐渐减小.     

从干剩余污泥中提取蛋白质的试验研究

以上海市松江区某污水处理厂的剩余污泥为原料,采用酸水解法提取干污泥中的蛋白质,考查了固液比、水解温度、水解时间、pH对蛋白质提取效果的影响。试验结果表明,水解的最佳条件为：水解液的pH为1.25;水解温度为118℃;固液比为1∶3.5;水解时间为5.5h。在此基础上,从安全性和营养性两方面考虑,对提取液中重金属和氨基酸...     

中性蛋白酶催化水解污泥提取蛋白质的研究

为解决污泥二次污染问题并增加蛋白质来源,利用中性蛋白酶催化水解污泥提取蛋白质,分析了pH、酶浓度、反应时间、温度、底物含固率等因素对酶催化作用的影响,并确定酶作用时的最佳条件。结果表明:在pH=7.4、酶加量4 000 U/g污泥、反应时间4 h、温度50℃、含固率4%的条件下,污泥蛋白质提取达到27.4%,氨基酸含量为373 mg/L,多肽含量为912 mg/L;利用蛋白酶作为污泥处理剂获取蛋白质、氨基酸和多肽,具有探索意义和应用价值。     

正交优化制备污泥水解蛋白质的实验研究

以武汉市污水处理厂剩余活性污泥为原料,在不同加水量、温度和催化条件下水解制备水解蛋白质,并通过正交试验优化了剩余污泥水解的反应条件。结果表明,当时间固定在6h时,以固液比(此为鲜泥与加水量的质量之比)为1∶2,温度1200℃,盐酸催化(pH为1.5)为水解反应的最佳条件。本研究为污泥水解蛋白液的制备及污泥处理的减量化、无害化和资源化提供了理论支持和数值依据。     

酶法水解提取剩余活性污泥蛋白质条件实验

以凯式定氮法为测试方法,对6种蛋白酶在各自最优条件下水解剩余活性污泥蛋白质,进行污泥提蛋白实验。实验结果表明,碱性蛋白酶水解效果最好,最佳水解条件是:pH值为8.0,温度55℃,加酶量为2%,反应时间4 h,液固比4:1。最佳工作条件下,污泥蛋白质提取率为52.5%。污泥蛋白提取液中重金属及有害金属含量低于国家饲料卫生标准。     

淀粉酶促进剩余污泥热水解的研究

考察了微好氧条件下,外加淀粉酶对污水处理剩余污泥热水解的影响,以及水解过程中污泥上清液各成分的变化情况,并对酶水解过程的动力学进行了分析.结果表明,淀粉酶的加入对剩余污泥的热水解有促进作用.在最适温度50℃,酶投加量0.5g/L条件下,水解4h后,污泥中SCOD/TCOD达到30.98%,比未加酶时高7.68%.在淀粉酶催化作用和热水解的共同作用下,污泥固体溶解,大分子碳水化合物被水解成小分子糖类,固相蛋白质溶出,并进一步水解.污泥水解过程中,上清液糖、蛋白质浓度均呈现先增加后降低趋势.加酶后污泥上清液中糖、蛋白质浓度分别于4h、6h达到最大值271.43mg/L和1437.37mg/L.污泥水解反应前4h内,VSS溶解率和SCOD/TCOD增加迅速,符合一级反应动力学,4h后反应趋于平衡.4h时VSS溶解率达到22.01%.     

市政污泥热水解-深度脱水工艺工程化应用研究

从温度、压力、pH、滤布孔隙大小、反应时间、进泥含固率、搅拌转速和保压时间这几个因素出发研究了污泥热水解反应,得出最佳工艺条件为:进泥含固率20%、有机物质量分数60%的市政污泥30 L,不添加外界压力的情况下保持转速30 r/min、200℃反应30 min,再经深度脱水至无水产生为止(约2~3 h)。通过影响因素研究得出市政污泥通过热水解-深度脱水后含固率达65%,可取代热干化工艺,实现污泥资源化处理。     

市政污泥热水解-深度脱水工艺工程化应用研究

从温度、压力、pH、滤布孔隙大小、反应时间、进泥含固率、搅拌转速和保压时间这几个因素出发研究了污泥热水解反应,得出最佳工艺条件为:进泥含固率20%、有机物质量分数60%的市政污泥30 L,不添加外界压力的情况下保持转速30 r/min、200℃反应30 min,再经深度脱水至无水产生为止(约2~3 h)。通过影响因素研究得出市政污泥通过热水解-深度脱水后含固率达65%,可取代热干化工艺,实现污泥资源化处理。     

酸-低热联合处理对剩余污泥脱水性能的影响

为有效降低城市污水处理厂剩余污泥含水率,通过酸-低热（温度 < 100℃）联合处理污泥,探索该方法对污泥的脱水性能.研究不同pH、反应温度、反应时间对污泥脱水性能的影响,并对污泥上清液中SCOD、蛋白质、多糖的浓度以及污泥Zeta电位和污泥形貌进行分析,初步探讨其脱水的作用机理.结果表明:①酸-低热联合处理污泥时,污泥溶解性有机质大量释放,经过40 min反应,上清液中SCOD浓度达到925.76 mg/L,表明该方法能有效破解污泥EPS（胞外聚合物）,释放内部结合水.②原污泥Zeta电位为-14.10 mV,酸-低热联合处理后降至-3.49 mV,污泥颗粒之间的静电斥力显著降低.③酸-低热联合处理有利于污泥的絮凝作用,显微镜观察处理后的污泥絮凝物大且结构紧密,污泥脱水性能得到改善.④试验获得的最佳处理条件为pH 3、温度90℃、加热时间40 min,在该条件下,污泥真空脱水初始速率可达20.67 mL/min（以80 g原泥计）,泥饼真空抽滤后含水率可降至63.05%.研究显示,酸-低热联合处理可有效提高剩余污泥脱水性能,并能释放较多溶解性有机质,抽滤后污泥含水率可降至接近60%,是一种可行的低能耗污泥脱水方法.      

剩余活性污泥中微生物蛋白质的提取工艺研究

利用剩余活性污泥中含有大量的微生物的特点,从中提取蛋白质是有效减少污泥二次污染的重要途径。运用单因素实验的方法,以蛋白质的"盐提-酸沉"为主要提取思路,同时结合研磨、离心、搅拌等多种工艺手段。改变提取液盐浓度、提取pH、样品和提取液的体积比、提取温度、沉淀pH、沉淀温度等参数对活性污泥中提取蛋白质效果的影响进行了研究。     

pH值对剩余污泥暗发酵产氢的影响

pH值是影响剩余污泥暗发酵产氢的重要因素,为了寻求暗发酵产氢的最佳pH条件,试验研究了中温(37±2)℃条件下不同pH值(4~11)对剩余污泥暗发酵产氢的影响。结果表明,当pH=10时剩余污泥的H2产量最大,发酵132 h时累积H2产量为21.1 mL/gVSS。剩余污泥暗发酵水解、酸化和产甲烷阶段的试验分析表明:pH=10时H2产量最大的主要原因是pH=10的条件促进了污泥的水解和产酸,却抑制了产甲烷菌的活性,因此H2的产量显著增加。     

剩余污泥水解酸化过程中胞外聚合物的影响因素研究

为了解胞外聚合物(EPS)对污泥水解酸化处理的影响,采用批量试验研究了污泥厌氧水解酸化处理过程中EPS的变化以及温度、pH值、污泥来源、污泥浓度对其的影响.结果表明,pH值和污泥来源对EPS产率、成分有显著的影响.强酸性和强碱性条件下污泥水解过程中溶解性EPS产率是中性条件下的2倍多;强酸性条件下细胞破裂较多,DNA物质占总EPS含量的20%左右;强碱性条件多糖类物质溶出量占总EPS的80%以上.A/O工艺污泥水解酸化EPS产率最大,平均值为41.1mg/gVSS;其次为SBR、氧化沟(OD)和A2/O工艺污泥,其中OD工艺污泥水解酸化产生的EPS中糖类与蛋白质的质量比(φ)值远小于其他工艺污泥.温度由18℃升高至35℃时,溶解性EPS产率增加近50%,多糖所占比例逐渐增大.污泥浓度由2000mg/L升高至6000mg/L,EPS产率增大至38.1mg/gVSS,当污泥浓度达到8000mg/L时,EPS产率明显减少(23.1mg/gVSS).     

超声波与复合酶联合提取剩余污泥蛋白的研究

在单酶水解法提取剩余活性污泥中蛋白质研究的基础上,选取3种提取率较高的酶构成3组复合酶,对3组复合酶在各自最优条件下水解提取剩余活性污泥中的蛋白质。实验结果表明,碱性蛋白酶和木瓜蛋白酶组成的复合酶水解效果最好,用这种复合酶结合超声波预处理以及单因素试验得出最佳水解条件是:超声波声能密度为1.2 W/m L,超声时间为70 min,酶配比(碱性蛋白酶∶木瓜蛋白酶)为1∶12,p H为7.0,温度为55℃,加酶量为5%,反应时间为4 h,液固比为4∶1。最优工作条件下,污泥蛋白质提取率为77.16%。     

造纸污泥中木质素的提取及其改性研究

针对木质素的特性,从造纸污泥中用酸析法提取,提取产物进行磺化改性,探讨了反应温度、时间、pH值等因素对磺化产物的影响。研究表明,磺化反应的适宜条件为木质素∶亚硫酸钠=4∶3、pH=10.5,80～90℃下加热4h,FeCl3可作为木质素磺化反应的催化剂。改性产品经测定,表面活性有明显提高,各项指标基本符合国家标准。     

低温热水解和超声联合破解污泥优化工艺的参数研究

针对国内低温热水解和超声联合技术应用于低有机质剩余污泥厌氧消化预处理领域的实验研究和工艺参数缺陷问题,探讨了低于100℃的低温热水解和超声波技术联合破解剩余污泥的技术可行性及工艺参数的优化.以热水解温度和超声能量为控制参数,以污泥破解度、溶解性蛋白质和多糖浓度为分析指标,通过Box-Behnken设计实验,并根据响应曲面法(RSM)构建了污泥破解的二次多项式预测模型,进而得到各影响因素作用下的最佳破解工艺参数.结果表明,温度对污泥破解的影响较超声能量明显.低温热水解和超声联合作用下,最佳工艺组合为温度80℃和超声能量12000kJ/kgTS,该工艺下的污泥破解结果为污泥破解度39.01%,溶解性蛋白质1360.59mg/L和多糖334.52mg/L,该结果与预测值吻合度较高,表明响应曲面模型所得参数较为可靠,能够为实际应用和推广提供参考.     

生物表面活性剂强化污泥水解的研究

为了解生物表面活性剂对剩余污泥水解效果的影响,采用向污泥中投加鼠李糖脂的方式,研究了水解时间、生物表面活性剂投加量以及pH值对污泥水解过程的影响.结果表明,鼠李糖脂显著降低了污泥水解液的表面张力,促进了悬浮固体的溶解和胞外酶的溶出,从而强化了污泥水解.污泥水解过程中,SCOD、蛋白质和还原糖的浓度均呈现先增加后降低的趋势,前6 h内符合一级反应动力学.在鼠李糖脂最佳投加剂量0.3 g.g-1下反应6 h,SCOD、蛋白质和还原糖的浓度分别由371.9、93.3和9.0 mg.L-1上升到3 994.5、800.0和401.7 mg.L-1.生物表面活性剂对污泥水解的强化作用受pH值的影响,随着pH值的增大,水解效率不断增大.当pH=11时,水解效率达到最大值,SCOD、蛋白质和还原糖的浓度分别为5 249.9、1 658.3和597.1 mg.L-1.     

碱处理促进剩余污泥解的试验研究

研究了热碱水解法对剩余污泥特性参数(溶解性化学需氧量、挥发性脂肪酸、氨氮、pH值与污泥浓度等)的影响.碱的加入减弱了污泥细胞壁对高温的抵抗力,加剧了剩余污泥细胞内有机质的释放与水解,改变了污泥的性质.在反应温度为170℃、pH 13、反应时间为75 min的条件下,溶解性化学需氧量(SCOD)达到了最大融出量17956 mg/L,此时SCOD与总化学需氧量(TCOD)之比为0.65.在pH 13,反应时间为60 min时悬浮固体(SS)、挥发性悬浮固体(VSS)均达到了最大溶解率,其值分别为67%和72%.经热碱水解处理后的剩余污泥SCOD随着原污泥浓度的增大而增大,呈现了良好的线性关系,相关系数R2达到了0.97以上,而且随着pH值的增大,融出率也不断增大,在pH 13时达到最高值672 mg/g.另外,通过正交试验可以得出170℃时各因素对SCOD影响的重要性,依次为污泥浓度、DH值、反应时间.     

废水处理厂剩余污泥水热减量及改善脱水性能的研究

采用水热法处理含有机质较高的食品加工废水处理厂剩余污泥,以期实现污泥减量并改善污泥脱水性能。研究结果表明,水热反应温度和反应时间对污泥减量影响较大,污泥初始含水率对污泥减量影响较小。污泥减量的最佳反应条件为:反应温度为220℃,反应时间为3 h,污泥初始含水率为84%;在此条件下,通过物料衡算分析可知,污泥湿重减量达到72.9%,污泥干重减量达到31.2%,污泥VSS降解率达到35.5%,水热反应结束并抽滤脱水后污泥含水率降至59.4%,所得脱水滤液ρ(COD)可达38.2 g/L且含有一定氮磷浓度,经测算该脱水滤液回流到废水处理系统时对废水处理负荷无明显影响。水热处理对食品加工废水厂剩余污泥具有显著的减量及改善脱水性能的效能。