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随着城市化进程的加快,污水处理厂的数量和规模不断增加,由此产生的剩余污泥量也在与日俱增,因此污泥处理处置问题亟待解决。剩余污泥中含有大量的有机物,其蛋白质含量可达30%60%(相对于干污泥),从剩余污泥中提取蛋白质已成为当前污泥资源化利用的新途径。与目前常用的酸热法、碱热法提取污泥蛋白质相比,酶水解法不仅反应条件温和,而且处理后对环境无二次污染,但是其提取效率较低。因此,本研究采用热预处理辅助碱性蛋白酶水解的方式从污泥中提取蛋白质,并对其水解后的污泥脱水性能和污泥成分进行了分析,得到的主要结论如下:(1)以污泥水解后蛋白质提取率和污泥比阻为指标,通过单因素和响应曲面试验得到热预处理辅助碱性蛋白酶催化污泥水解提取蛋白质的优化条件为:热预处理温度105℃、时间3 h;酶解污泥初始pH10.5、酶反应温度为55℃、时间3 h、酶加量3000 U/g干泥;污泥含水率95.5%。在此条件下,水解后污泥上清液中蛋白质浓度为11277 mg/L,蛋白质提取率为56.48%,SCOD浓度及溶出率分别为16800 mg/L、52.57%,污泥比阻值为3.387×10 9 S 2/g,污泥的脱水性能比原污泥提高了62.73%。与单独酶水解污泥相比,该水解方法污泥上清液中蛋白质浓度提高了43.6%,并且污泥比阻值减小了22.5%。(2)对优化条件下对热预处理辅助酶催化污泥水解过程中蛋白质浓度的变化进行了动力学分析,并与单独酶法水解污泥做对比。结果表明:热预处理辅助酶催化污泥水解前3 h反应符合一级反应动力学,其方程为:=00)-0.179,其水解速率常数(kh=0.179)较单独酶法(kh=0.048)高出2倍以上,表明热预处理有效提高了污泥酶解的速率。(3)分别从污泥水解效果、水解过程药耗及能耗、水解后污泥成分变化三方面将热预处理辅助酶法与碱热法、酸热法、酶法、超声波辅助酶法等进行比较。从提取效果上来说,化学水解法(酸热法和碱热法)的蛋白质提取率最高,但是其能耗较生物水解法(酶法、热预处理辅助酶法和超声波辅助酶法)平均高出50%以上;热预处理辅助酶法及超声波辅助酶法等强化酶法的蛋白提取效果较单独酶法可提高30%以上,且二者的蛋白提取率相当。考虑到热处理工艺设备相对比较成熟,更具工程应用前景,因此热预处理辅助酶法可作为污泥蛋白质提取的有效方法之一。(4)进一步对上述不同水解方法得到的污泥上清液及残渣的成分进行比较可以看出,化学法对污泥的水解更为彻底。对多肽和氨基酸含量进行分析可以看出,单独酶法及超声波辅助酶法所获得水解污泥中氨基酸含量较高,其蛋白产品适合用作动物饲料及液态肥等;而热预处理辅助酶法的多肽含量更高,其蛋白产品适宜作为蛋白发泡剂使用。