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。     

碱热回收污泥蛋白质的条件优化及反应动力学

为充分提取污水厂剩余活性污泥中的微生物蛋白,优化提取剩余污泥中蛋白质的工艺条件,文章以污水处理厂剩余污泥为材料,采用强碱加热水解污泥提取蛋白质。以正交试验考察了pH值、水解温度、原料含水率、水解反应时间等因素对提取蛋白质的影响,结果表明:水解过程中各因素对蛋白质回收率作用大小为:pH温度反应时间含水率,得出较优的工艺条件为:pH=13,T=100℃,t=4 h,W=90%,此条件下的蛋白质提取率为56.82%。反应动力学表明:强碱加热有利于污泥水解反应的进行,但反应温度过高会加剧氨基酸的分解速率,不利于污泥蛋白质的回收。     

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...     

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。     

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.     

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%。     

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。     

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。     

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%.     

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.     

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.     

碱辅助条件下的污泥微波热水解特性研究

向污泥中加入NaOH进行微波热水解实验.结果表明,每1 g污泥悬浮固体(SS)添加NaOH 0.1 g时,污泥中的挥发性悬浮固体(VSS)快速水解,170℃的VSS溶解率达到60%以上,热水解后污泥的有机物含量(VSS/SS)降低至25%.80、120、150和170℃热水解5 min的污泥液相COD浓度分别为9.8、12.8、15.1和14.5 g/L,相应SCOD/TCOD为24.0%、31.3%、36.9%和35.6%.随温度的升高和时间的延长热水解污泥pH越低,最低值10.5.在每1 g SS添加0~0.2g NaOH的范围内,当添加量0.05 g时,VSS和SS的溶解率增加幅度降低.分别对NaOH添加量0.05 g热水解5 min和添加量0.1 g热水解1 min的污泥进行BMP厌氧消化实验.结果表明,添加量为0.05 g时热水解污泥的厌氧消化性能提高,经150℃处理污泥的产气量最大,比未处理污泥高28.5%,而在添加量为0.1 g时,污泥的厌氧消化性能受到抑制,产气量低于未处理污泥.     

盐酸法提取污泥中蛋白质过程的研究

为了探索剩余污泥中蛋白质的提取方法,采用盐酸和氢氧化钠对污泥中蛋白质进行了提取,并对提取液进行了紫外光谱分析。结果证明盐酸提取法更有利于污泥中蛋白质的提取操作,并可以保证蛋白质质量。随后,实验考察了温度、污泥浓度、盐酸浓度以及操作时间对提取液中蛋白质浓度的影响情况。结果表明:蛋白质浓缩随温度呈先慢后快的增加趋势,随污泥浓度呈线性增加趋势,随盐酸浓度呈先快后慢增加趋势,适当延长时间有利于提升提取液中的蛋白质浓度。     

城市污水污泥微波热水解特性研究

在80～170 ℃进行1～30 min的城市污水污泥微波热水解,微波频率2 450 MHz,最大输出功率1 kW,考察挥发性悬浮固体(VSS)和悬浮固体(SS)溶解率,污泥上清液COD和TOC浓度、污泥粒径、形态变化和碳氢氮含量等污泥热水解特征,分析污泥离心脱水性能的改善和减量化效果.结果表明,微波加热使污泥有机物水解反应快速发生,水解过程受温度影响显著.热水解5 min时,150℃和170℃的VSS溶解率为15.8%和29.4%;10 min时COD溶解率达到19.07%和25.75%,COD和TOC浓度在170℃分别为9 860.0 mg/L和2 949.70 mg/L.超过5～10 min,VSS和COD水解率增加缓慢.通过扫描电镜(SEM)观察到污泥热水解后菌体细胞破裂.与碳和氢相比,污泥中氮的水解率更高,170℃微波热水解5 min氮的水解率达到67%.150℃和170℃热水解10 min离心脱水污泥含水率降低到73.1%和65.5%,脱水性能改善,相应减量化率为33.9%和51.7%.     

炼油厂剩余污泥厌氧消化优化工艺条件的确定

针对中国石油锦州石化公司污水处理厂的剩余污泥采取动态半连续流中温厌氧消化实验,进行污泥减量化及资源化的中试研究。通过实验得出石化剩余污泥厌氧消化的优化工艺条件为:在高温(53℃)下,以10%的投配率(污泥停留时间10d)投配,pH值调整到7.0～7.5的锦州石化公司生化反应剩余污泥,无须调整原污泥的C/N。