污水处理技术工艺

城市污泥中蛋白质资源化的研究方向

发布日期:2019-06-11 / 发布者:鸿淳环保科技 / 点击:

回收是城市污泥处理和处置的必然趋势。回收污泥中丰富的蛋白质,用作动物饲料添加剂,发泡剂原料和肥料是一个新的研究方向。蛋白质资源利用包括三个步骤:污泥水解和蛋白质提取,蛋白质的纯化和分离,以及污泥蛋白质的开发和应用。其中,热碱法,热酸法,超声碱法,超声酶法提取蛋白质的方法的蛋白质提取率大于65%。蛋白质纯化过程中的循环水解和膜技术可以进一步提高提取物中蛋白质的浓度,通过盐析沉淀法和等电沉淀法可以回收85%以上的蛋白质。用作动物饲料添加剂和肥料是最有希望的提取和纯化蛋白质的应用。最后,提出了城市污泥中蛋白质资源研究方向的建议和展望。

1。综述了污泥蛋白回收的研究进展。综述了污泥水解过程中蛋白质的提取、蛋白质的纯化与分离以及污泥蛋白质的开发与应用。

2.污泥蛋白被广泛应用。作为动物饲料添加剂和肥料,是提取纯化蛋白质最有前景的应用方法。对城市污泥中蛋白质资源的研究提出了建议和展望。

主要内容

综述了城市污泥中蛋白质利用的研究进展,为今后的研究提供参考。图1总结了污泥蛋白质回收的技术路线,包括三个重要步骤:污泥水解、蛋白质提取、蛋白质纯化分离、污泥蛋白质开发与应用。

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1 污泥水解提取蛋白质

从污泥中提取蛋白质的关键是找到一种方便、有效地水解污泥、破坏微生物细胞、释放细胞内蛋白质而不大量破坏污泥的方法。表1总结了现有的污泥水解方法和蛋白质提取结果。

由此可见,联合处理法比物理法、化学法、生物法等提取蛋白质的方法有更好的效果。其中,热碱法、热酸法、超声碱法、超声酶法是目前最有效的方法。提取率可达65或以上。

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2 蛋白质的纯化分离

污泥水解制得的蛋白质提取物是一种含有蛋白质、多糖、脂肪、重金属等物质的混合溶液。蛋白质分离是制备后续产品的先决条件。污泥蛋白的纯化和分离往往通过沉淀和结晶来实现。为了提高沉淀效果,提取液一般都是浓缩的,蛋白质浓度增加。具体技术路线见图2。

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污泥蛋白的开发与应用

污泥蛋白有多种用途,可作为动物饲料添加剂。也可用作泡沫混凝土和泡沫灭火剂的发泡剂和肥料,以及造纸增强剂和木材粘合剂。

3.1 动物饲料添加剂

中国的蛋白质饲料资源短缺,对进口的依赖性正在增加。提取富含污泥的蛋白质作为饲料添加剂具有实际意义。污泥蛋白必须至少满足以下两个条件:

1)污泥蛋白具有与传统饲料添加剂相同的营养价值。

2)污泥蛋白饲料产品是安全的,不会对动物、人类和生态造成不利影响。

如表3所示,污泥蛋白质产品中必需氨基酸的总含量高于三种常用的蛋白质饲料添加剂(除了通过酸水解检测蛋白质水解过程中色氨酸的破坏,检测到所有必需氨基酸。),非必需氨基酸在总质量中的比例也很高。此外,污泥蛋白产品的粗蛋白含量与啤酒酵母和骨粉相似,总消化营养素和净能量均高于主要饲料。可以看出,污泥蛋白有可能在营养价值中用作饲料添加剂。

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3.2 发泡剂

污泥蛋白发泡剂优于植物蛋白发泡剂,发泡性能不稳定。动物蛋白发泡剂在制备过程中原料来源有限,污染严重,引起了人们的广泛关注。污泥蛋白发泡剂可用于制备泡沫灭火剂和泡沫混凝土(图3)。

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3.3 肥 料

污泥堆肥可接受性高,应用广泛,但存在重金属和其他有毒有害物质积累等问题。从污泥中提取蛋白质或氨基酸用于肥料是安全的。

除了上述用途之外,据报道,在污泥蛋白质改性处理之后,它还可以用作瓦楞纸原纸增强剂,以及作为环保木材粘合剂。

重要结论

综述了目前国内外污泥蛋白回收的研究进展。综述了污泥蛋白水解提取、蛋白质纯化分离及污泥蛋白的开发应用三个方面。对污泥中蛋白质的提取进行了综合研究。热碱法、热酸法、超声波碱法和超声波酶法效果最好,蛋白质提取率可达65%以上。通过循环水解或膜处理可使提取物高度浓缩,盐析沉淀或等电点沉淀可分离85%以上的蛋白质。

污泥蛋白的应用非常丰富。实际生产了化肥、泡沫蛋白灭泡剂和泡沫混凝土作为发泡剂,产品质量优良。虽然用作动物饲料添加剂,但仍处于实验室研究阶段,但营养已完全达到标准。在严格控制重金属和其他有害物质的前提下,污泥蛋白对动物是安全的。污泥蛋白也有发展其他用途的潜力。就目前市场需求、生产效率和可溶性污泥量而言,制备肥料和动物饲料添加剂的前景最为广阔。

未来的研究需要注意以下几点:1)部分污泥水解技术对污泥裂解有显着影响,但其蛋白质提取效率未知。后来,更多的水解方法可用于提高蛋白质提取率; 2)蛋白质提取溶液有许多浓缩方法。目前的研究仅涉及两种膜处理和循环水解。应加强对污泥蛋白提取物最佳浓缩方法的研究。 3)深入研究循环水解过程中蛋白质的提取和破坏,寻找它优化工艺条件; 4)注意不同蛋白质提取方法和分离纯化技术的效果,加强对处理过程中有毒有害物质迁移和去除的探索; 5)进一步研究污泥蛋白饲料的生态安全性,建立科学的标准和使用方法,促进污泥蛋白作为饲料添加剂的广泛应用。

城市污泥中蛋白质资源化的研究方向

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