复合酶水解剩余污泥优化及重金属迁移转化规律研究

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1、学校代码：10255学号：2131340DONGHUAUNIVERSITY东华大学硕士学位论文复合酶水解剩余污泥优化及重金属迁移转化规律研究THERESEARCHOFOPTIMIZINGTHEHYDROLYSISTHEEXCESSSLUDGEBYCOMPOUNDENZYMESANDTHERULEOFTRANSPORTATIONANDTRANSFORMATIONOFHEAVYMETAL专业名称：环境工程姓名：纪豪指导教师：李登新答辩时间：2015年5月30日东华大学硕士学位论文答辩委员会成员名单姓名职称职务工作单位备注

2、黄沈发教授答辩委员会主席上海市环境科学研究院刘建允教授答辩委员会委员东华大学许士洪副教授答辩委员会委员东华大学东华大学学位论文原创性声明本人郑重声明：我恪守学术道德，崇尚严谨学风。所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果。除文中已明确注明和引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品及成果的内容。论文为本人亲自撰写，我对所写的内容负责，并完全意识到本声明的法律结果由本人承担。学位论文作者签名：日期：年月日复合酶水解剩余污泥优化及重金属迁移转化规律研究复合酶水解剩余污泥

3、优化及重金属迁移转化规律研究摘要污泥作为污水生物处理的副产物正在急剧增加，预计2015年的污泥年产生量将突破3000万t。污泥的组分十分复杂，既有可利用的资源，又有重金属等污染物质，如若处理不善，将会对环境造成非常严重的后果，污泥资源化处理是未来的方向，也是我国可持续发展战略的必然要求。活性污泥中的蛋白质含量达到60～70%，将这些蛋白质提取出来并加以利用是很好的资源化方法。水解剩余污泥的主要方法有碱法、酸法和酶法。其中，碱法和酸法的研究较早也较多。酶法对环境更加友好，耗能更少，提取出来的蛋白质的结构更加完整，再利用

4、时更加容易被吸收，但同时也有提取率相对较低的缺点。污泥中的重金属是资源化利用过程中的一道障碍，研究清楚酶法水解过程中重金属的迁移转化规律具有非常重要的意义。本课题以提高酶法水解剩余污泥的蛋白质提取率为目标，在实验室原有单酶水解剩余污泥的基础上，尝试进行复合酶水解。本实验对这三种酶进行两两复合，并通过测定复合酶水解污泥的蛋白质提取率，水解残渣相较于污泥的有机质减少率、SCOD/TCOD的值来确定最佳的两种酶组合及比例，并且优化复合酶水解剩余污泥的最佳条件。采用改进的Tessier连续提取法对复合酶水解剩余污泥1、2、3

5、、4h时的水解残渣进行五态提取I复合酶水解剩余污泥优化及重金属迁移转化规律研究确定重金属Cd、Cr、Cu、Mn、Pb、Zn、Hg、As在水解过程中的迁移转化规律。最后，利用目前常用的沉淀分离法对复合酶水解剩余污泥制得的蛋白质提取液进行固化蛋白质研究。课题研究的主要结论如下：1.碱性蛋白酶与中性蛋白酶的复合的水解效果优于其他组合，两种酶最佳的比例是碱性蛋白酶:中性蛋白酶3:1。2.碱性蛋白酶:中性蛋白酶3:1的复合酶最佳水解条件为pH9，反应温度55℃，液固比4:1，加酶量5%，反应时间4h。在该条件下，蛋白质提取率为

6、65.89%，SCOD/TCOD的值为61.43%，有机质减少率为78.05%。经优化后酶法对污泥蛋白的提取率相比于化学法的提取率差距已不大。3.在复合酶水解剩余污泥过程中，重金属是从活性较高的结合态向稳定的结合态转化。说明酶法水解污泥有助于对污泥的处理，减少2+污泥对环境的危害。添加低浓度的Zn可以增加复合酶的水解效果，2+提高复合酶的蛋白质提取率，添加高浓度Zn会抑制污泥的水解效果，2+但是随着水解的进行，可以起到稳定Zn的作用。4.于复合酶水解剩余污泥制得的蛋白质提取液，非离子多聚物沉淀法的沉淀分离的效果最好，

7、等电点法和有机溶剂沉淀法的沉淀分离的效果较差。聚乙二醇是实验试剂中效果最好的，效果最好的比例为：聚乙二醇:蛋白质水解液为17:12，此时沉淀蛋白质的效率为63.75%。II复合酶水解剩余污泥优化及重金属迁移转化规律研究关键词：剩余污泥；复合酶；重金属；迁移转化；沉淀分离III复合酶水解剩余污泥优化及重金属迁移转化规律研究THERESEARCHOFOPTIMIZINGTHEHYDROLYSISTHEEXCESSSLUDGEBYCOMPOUNDENZYMESANDTHERULEOFTRANSPORTATIONANDTRA

8、NSFORMATIONOFHEAVYMETALAbstractSludge,asthebyproductofbiologicalsewagetreatment,isincreasingrapidly.Itisestimatedthatitsannualoutputwillbreakthrough30millionstonsin2015.Thec