剩余污泥蛋白質(zhì)提取及其作為動(dòng)物飼料添加劑的可行性研究.pdf

1、城市污水處理廠的興建與運(yùn)行，是保護(hù)水資源和防治水體污染的重要舉措。但是上個(gè)世紀(jì)九十年代以來(lái)，隨著我國(guó)城市化進(jìn)程的加快，城市污水處理率逐年提高，城市污水處理廠的污泥產(chǎn)量也急劇增加。大量的污泥因無(wú)穩(wěn)定合理的處置出路，侵占人們本來(lái)就緊張的生活空間，而未經(jīng)適當(dāng)處理處置的污泥進(jìn)入環(huán)境后，直接給水體和大氣帶來(lái)二次污染，不但降低了污水處理系統(tǒng)的有效處理能力，而且對(duì)生態(tài)環(huán)境和人類活動(dòng)構(gòu)成了嚴(yán)重威脅。按照減量化、無(wú)害化和資源化的要求，污泥應(yīng)被視為一種資源

2、加以有效利用，在治理污染的同時(shí)變廢為寶。因此，剩余污泥的處理處置及其資源化利用等問(wèn)題日益受到人們的關(guān)注。 青島市現(xiàn)有規(guī)模較大的污水處理廠四座(李村河、海泊河、團(tuán)島、麥島)，其中，除了麥島污水處理廠采用污水一級(jí)處理工藝外(無(wú)剩余污泥產(chǎn)生)，其余三座均采用二級(jí)生化處理工藝(產(chǎn)生剩余污泥)。這些污水處理廠每天產(chǎn)出大量剩余污泥堆放在廠區(qū)，定期運(yùn)送到垃圾填埋場(chǎng)填埋或?qū)⑹Ｓ辔勰嘧匀伙L(fēng)干脫水后，焚燒供熱。這些處理方式不僅使污泥中的有害成分對(duì)環(huán)

3、境造成二次污染，而且污泥中的營(yíng)養(yǎng)成分得不到有效利用，浪費(fèi)了資源，因此，需要探討一種合適的處理處置方法以實(shí)現(xiàn)剩余污泥的減量化、無(wú)害化和資源化。 本研究首先對(duì)李村河、海泊河、團(tuán)島三座污水處理廠剩余污泥的物理、化學(xué)性質(zhì)和成分進(jìn)行分析。結(jié)果表明，三座污水處理廠的污泥均呈灰黑色，粘著成塊狀，不易分散。pH值呈堿性(pH=8.68～8.81)，含水率(70％～83％)較高。污泥中有機(jī)質(zhì)、氮、磷、鉀含量豐富，重金屬和硼的含量較低，符合國(guó)家《農(nóng)

4、用污泥中污染物控制標(biāo)準(zhǔn)》。依據(jù)污泥的上述特征，結(jié)合青島市歷史上污泥處理利用中出現(xiàn)的問(wèn)題以及經(jīng)濟(jì)、安全方面的考慮，提出污泥最為適宜的利用方式是在堆肥穩(wěn)定化處理后，作為林地、花卉、苗圃、草地的肥料。同時(shí)，根據(jù)生態(tài)工程中通過(guò)"加環(huán)"延長(zhǎng)食物鏈的原理，提出污泥利用的新途徑，即首先將污泥中的細(xì)胞蛋白提取后作為飼料蛋白添加劑，剩余部分再用作肥料。 然后，對(duì)污泥中的細(xì)胞蛋白提取和沉淀分離技術(shù)進(jìn)行了研究。采用正交試驗(yàn)優(yōu)化了酸水解、堿水解、超聲波

5、與堿耦合三種方法提取污泥蛋白的工藝條件。其中，酸水解法的適宜條件為：水解溫度121℃、水解時(shí)間5h、體系pH值1.25、加水體積為樣品質(zhì)量的2.5～3倍；堿水解法的適宜條件為：水解溫度70℃、水解時(shí)間5h、體系pH值12.5、加水體積為樣品質(zhì)量的4～4.5倍；超聲波與堿耦合法的適宜條件為：超聲功率650W、超聲時(shí)間35min、體系pH值12.0、加水體積為樣品質(zhì)量的6～6.5倍。在每種提取方法的優(yōu)化條件下，分別對(duì)三座污水處理廠的脫水污泥

6、進(jìn)行重復(fù)提取，結(jié)果表明，李村河污泥適于采用超聲波與堿耦合提取方法；海泊河污泥蛋白提取適于采用酸水解法；而團(tuán)島污泥提取適于采用堿水解法。蛋白質(zhì)提取效率為62.71％～69.60％，污泥消減率可達(dá)到29.95％～34.21％，剩余污泥體積可減少將近1/3。三座污水處理廠剩余污泥提取液中的蛋白質(zhì)等電點(diǎn)均為5.5。沉淀物中蛋白質(zhì)純度(干基)分別為：團(tuán)島83.52％，李村河81.85％，海泊河79.66％。 最后，對(duì)蛋白質(zhì)沉淀物的營(yíng)養(yǎng)性和

7、安全性進(jìn)行分析。蛋白質(zhì)沉淀物中的氨基酸含量較高，約占粗蛋白質(zhì)量的55％～65％。除色氨酸測(cè)定時(shí)被破壞外，人體和動(dòng)物生長(zhǎng)所需要的另外七種必需氨基酸均可以檢測(cè)到，且含量很高，為沉淀物干重的21％～24％，約占所有檢出氨基酸總量的50％。另外，在蛋白質(zhì)沉淀物中還檢測(cè)出八種非必需氨基酸，占所有檢出氨基酸總量的50％左右。蛋白質(zhì)沉淀物中重金屬含量非常少，Pb、Cd含量符合國(guó)家《飼料衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》；Zn含量符合《飼料中鋅的允許量》(NY929-2005