隨著我國(guó)城鎮(zhèn)污水處理規(guī)模的不斷擴(kuò)大,副產(chǎn)物剩余污泥的產(chǎn)量不斷增加,剩余污泥的處理處置已成為污水處理廠面臨的主要問題之一。 一方面,填埋、焚燒、堆肥等傳統(tǒng)污泥處理方法成本較高,處理效果有待改進(jìn),處理過程中污泥所含有害成分易對(duì)環(huán)境造成二次污染;另一方面,污泥含有豐富的可利用有機(jī)物,以蛋白質(zhì)為例,我國(guó)污水處理廠剩余污泥中粗蛋白有時(shí)高達(dá)40%,如能將其回收利用,可較好的實(shí)現(xiàn)污泥資源化、減量化,可為城市污水能源資源開發(fā)及氮磷深度控制技術(shù)提供有力支撐。
近年來,國(guó)內(nèi)外研究人員對(duì)污泥蛋白質(zhì)提取關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行了深入的研究。 如Pervaiz M.(2012)等研究了從造紙廠廢水二次污泥中提取蛋白質(zhì)及其作為木材膠粘劑的應(yīng)用, 在最佳堿度條件下使蛋白質(zhì)溶解到水相中,使用不同的酸性介質(zhì)蛋白質(zhì)溶解液進(jìn)行沉淀回收,優(yōu)化研究表明,在pH 12 時(shí)可以最好地從污泥中獲得胞內(nèi)物質(zhì);在所有使用的沉淀劑中,證明硫酸最有效可回收90%的溶出蛋白質(zhì);弗式壓榨和超聲處理組合技術(shù)對(duì)污泥蛋白(RSP)的總回收率顯著提高。 Xiao KK(2017)等系統(tǒng)地評(píng)估不同的污泥分解方法(超聲波、堿性和熱處理),以便實(shí)現(xiàn)剩余污泥中蛋白質(zhì)的溶出。 與未處理的對(duì)照相比,在最佳處理?xiàng)l件下(1 W/ mL 的超聲處理,pH 12 的堿處理和80 ℃的熱處理), 可溶性蛋白質(zhì)濃度分別增加了11、23 和12倍。 中國(guó)專利CN201511004018.X 公開了一種蛋白質(zhì)的生產(chǎn)方法、系統(tǒng)和產(chǎn)品,其將有機(jī)固體廢棄物加水調(diào)節(jié)為10~100 g/L 的混合液;將混合液水解,添加質(zhì)量百分比0.5%~5%的酶,酶解1~3 h,然后將混合液加熱至55~100 ℃,調(diào)節(jié)pH 值至10~13,熱堿水解1~3 h,破胞使微生物蛋白質(zhì)溶出得到第一蛋白質(zhì)溶出液;將第一蛋白質(zhì)溶出液進(jìn)行固液分離,得到第一清液和殘?jiān)?;將第一清液沉淀,得到蛋白質(zhì)產(chǎn)品和第二清液。CN201811336704.0 公開了一種剩余污泥中提取微生物蛋白的方法,包括預(yù)處理單元、水解單元、固液分離單元、濃縮單元、樹脂提取單元和收集單元,采用堿性低溫水解方法對(duì)污泥進(jìn)行處理,可直接使得污泥中微生物細(xì)胞壁破碎,蛋白質(zhì)得到充分釋放并進(jìn)一步降解成為小分子肽和氨基酸,便于后續(xù)的分離提取;另外還采用大孔陰離子交換樹脂對(duì)濾液進(jìn)一步精制,以得到程度更高的蛋白質(zhì)溶液。 CN201210501795.5 公開了一種生物污泥中蛋白質(zhì)提取方法,主要包括:污泥酸洗、高溫酸溶胞、等電點(diǎn)確定、等電點(diǎn)結(jié)晶、有機(jī)溶劑洗滌和低溫干燥環(huán)節(jié)。分離得到的蛋白質(zhì)固體呈淡黃色粉末,蛋白質(zhì)采用以牛血清蛋白為標(biāo)準(zhǔn)的紫外分光光度法監(jiān)測(cè)的純度可大于99.8%。 產(chǎn)品的紅外光譜證明該固體粉末具有顯著的蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)特征。 產(chǎn)品的X-射線熒光分析表明該方法分離得到的蛋白質(zhì)無重金屬汞、鎘、鉻以及有毒元素砷,僅含有少量的鉛,且鉛質(zhì)量含量小于0.03%,符合蛋白質(zhì)飼料對(duì)該指標(biāo)的要求。 CN201811136640.X 提供了一種降低污泥中提取的蛋白質(zhì)上清液中重金屬含量的方法,包括如下步驟:選取海泡石和粉煤灰中的至少一種作為鈍化劑,并加以改性處理;利用改性鈍化劑鈍化污泥中的重金屬;采用超聲波與木瓜蛋白酶聯(lián)合提取鈍化后的污泥中的蛋白質(zhì)上清液。 施正華(2016)等研究采用等電點(diǎn)沉淀法回收市政污泥水解液中的蛋白質(zhì),當(dāng)pH 為3.5、沉淀溫度為5 ℃、離心轉(zhuǎn)速為3 000 r/min 和蛋白質(zhì)質(zhì)量濃度為6 000 mg/L 時(shí),市政污泥水解液中的蛋白質(zhì)回收率為87.46%。 宋小莉(2019)等研究酶解技術(shù)聯(lián)合熱堿方法水解剩余污泥,進(jìn)而高效溶出蛋白質(zhì)。結(jié)果表明,與酶解技術(shù)結(jié)合,熱堿水解對(duì)剩余污泥蛋白質(zhì)的溶出有明顯的促進(jìn)作用。李哲(2019)等研究熱堿解-水解聯(lián)合工藝預(yù)處理剩余污泥,考察了溫度、pH、反應(yīng)時(shí)間對(duì)剩余污泥熱堿解破胞效果的影響,以確定適宜的熱堿解條件。
在當(dāng)前綠色經(jīng)濟(jì)、循環(huán)經(jīng)濟(jì)的指導(dǎo)思想下,如何在安全高效的處理基礎(chǔ)上,將污泥資源化已成為環(huán)境科技領(lǐng)域的研究重點(diǎn)。