基于控制美拉德反應的污泥制取復合蛋白肥最佳工藝研究.pdf

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1、基于控制美拉德反應的污泥制取復合蛋白肥最佳工藝研究傅金祥（二級教授、博導傅金祥（二級教授、博導）中節能綠碳環保傅金祥傅金祥Mobile:13066624531Mobile:13066624531E-mail:E-mail:遼河院團隊簡介遼河院技術團隊66人，其中具有博士學歷36人，博士后人員8人。博士后、博士、碩士、本科唯一的四位一體學生：在讀博士后、博士、碩士研究生60多人。院士工作室：一個；創新創業公司：一個；工作室一個；研發基地：6個 核心骨干25人技術支持18人博導3人碩導12人教授8人 博士（后），二級教授，博導，國家注冊給排水工程師博士（后），二級教授，博導，國家注冊給排水工程師

2、沈陽建筑大學學術委員會副主任委員，沈陽建筑大學學術委員會副主任委員，沈陽建筑大學遼河流域水污染防治研究院院長沈陽建筑大學遼河流域水污染防治研究院院長。國務院特殊津貼專家；國務院特殊津貼專家；國家建設部有突出貢獻中青年專家；國家建設部有突出貢獻中青年專家；國家住建部水務咨詢專家國家住建部水務咨詢專家；國家最高檢察院生態環境公益訴訟技術專家國家最高檢察院生態環境公益訴訟技術專家 遼寧省環保、土木建筑、城建、水利遼寧省環保、土木建筑、城建、水利咨詢咨詢專家；專家；遼寧省高等學校學科帶頭人；遼寧省高等學校學科帶頭人；沈陽市杰出人才沈陽市杰出人才。國際水質協會（IAWQ）理事；國家土木建筑學會理事；國家

3、給水排水學會理事；中國環境學會理事、遼寧省環境學會常務理事；遼寧省規劃學會常務理事；東北給水排水學會副理事長；遼寧省給水排水學會理事長。研究方向：研究方向：污水資源化理論與技術飲用水處理理論與技術；污水處理理論與技術；市政和工業污泥處理處置理論與技術；危廢固廢處理理論與技術；水生態環境污染控制與防治理論與技術；智慧水務理論與技術。傅傅金金祥祥 喀什大學喀什大學援疆教授援疆教授中節能綠碳環保中節能綠碳環保首席技術專家首席技術專家目錄Contents穩定化、無害化減量化、資源化未來？污水廠剩余污泥處理處置污水廠剩余污泥處理處置現狀？歷史？目錄Contents6一、研究背景及選題意義二、國內外研究現

4、狀三、材料與方法四、研究內容及大綱五、研究成果1六、創新點七、結論及建議7二污泥資源化處置技術傳統資源化處置技術污泥制磚發電廠焚燒水泥窯焚燒沼氣利用新興資源化處置技術復合蛋 白 肥做吸附劑 熱解 制 肥 熱解制油污泥制氫7一8污泥作為污水廠的必然產物，帶來的污染問題尤為嚴重。傳統處理污泥的方法主要有填埋、焚燒、農業土地利用，以及遠洋傾倒和深海拋投處理，這幾種處理方法都有其難以改善的局限性，因此，探索污泥新的處理方法有著極為深遠的意義。本課題主要以剩余污泥的資源化為目標，從污泥中提取蛋白質產品，同時減少美拉德等產生嗅味副反應的發生。這樣在減量化同時，能夠達到資源化的目的。一9美拉德（Mailla

5、rd Reacting MR）反應美拉德反應指的是含游離氨基的化合物和還原糖或羰基化合物在常溫或加熱時發生的聚合、縮合等反應，經過復雜的過程，最終生成棕色甚至是棕黑色的大分子物質類黑精或稱擬黑素，所以又被稱為羰胺反應。生活中的美拉德反應一10美拉德（Maillard Reacting MR）反應在污泥制蛋白肥中的副作用污泥制蛋白肥也可能存在一些副作用，主要與美拉德反應的產物有關：l 增加致癌物質含量：增加致癌物質含量：美拉德反應過程中，會產生一些致癌物質，如丙烯酰胺和丙烯酰胺衍生物等。如果污泥制蛋白肥中過程中發生了美拉德反應，可能會增加其中的致癌物質含量，對人體健康造成危害。l 增加致敏物質含

6、量：增加致敏物質含量：美拉德反應還會產生一些致敏物質，如丙烯酰胺、三唑等。這些物質可能會殘留在污泥制蛋白肥中，進入植物體內后，可能會導致過敏反應。l 降低營養價值：降低營養價值：如果污泥制蛋白肥中的蛋白質在加熱過程中發生美拉德反應，可能會導致其中的蛋白質結構發生變化，降低其中的營養價值。l 影響感官性：影響感官性：黑褐色、臭味，嚴重影響產品的感官性狀。二污泥主要來源于污水處理廠副產物、生活垃圾廢棄物等。利用熱堿水解法得到的污泥蛋白是有價值的葉面肥，也具有較好的發泡性能，是優異的發泡材料。二12提取蛋白方法特點作者物理法高壓噴射法能夠完成細胞破碎，提高蛋白濃度；機械能損失大，污泥處理成本增加Na

7、h I WMechanical pretreatment of waste activated sludge for anaerobic digestion processJ.熱解法能實現細胞破碎，釋放細胞內有機物的同時將大分子物質水解；，停留。Shanableh AProduction and transformation of volatile fatty acids from sludge subjected to hydrothermal treatmentJ.肖本益不同預處理方法對剩余污泥性質的影響研究 J.環境科學,2008超聲法無污染，能量密度高，分解速度快，短時間內有迅速釋放細

8、胞內物質的優勢；超聲波的作用受到液體的許多參數，（溫度，粘度，表面張力等），和超聲波發生設備的Yu G H Enzyme extraction by ultrasound from sludge flocs J.吳臣軍超聲波在低聲能密度下處理污泥的實驗研究 J.環境科學與技術,2009王曉霞超聲波處理、熱處理及酸堿調節對剩余污泥溶解效果的對比研究J.環境污染與防治,2010相玉琳超聲波處理、熱處理及酸堿調節對剩余污泥溶解效果的對比研究J.環境污染與防治,201013二13污泥提取蛋白方法特點作者題目化學法堿處理堿處理可以避免腐蝕問題，對污泥的；單純堿進行溶胞處理Chishti Studies

9、on the recovery of sludge proteinJ.肖本益不同預處理方法對剩余污泥性質的影響研究 環境科學，2018趙順順堿水解法提取剩余污泥蛋白質的條件優化J.城市環境與城市生態,2008酸處理酸法水解不僅能夠改善剩余污泥的脫水性能和可生化性，還能提高污泥的后續護理效率。但是酸水解處理存在腐蝕問題，對工藝設備要求高Liu Y SPreparation of amino acids chelated trace elements(AACTE)fertilizer J.邵金星酸和熱解耦合法提取剩余污泥污泥蛋白質的研究J.武漢紡織大學學報,2015生物法生物酶法蛋白酶水解污泥蛋白

10、質具有反應、酶解、反應物及產物環保易降解會對環境造成二次污染；隨著溶菌酶量增加，蛋白質被分解為小分子物質李萍2種處理方法水解剩余污泥蛋白質的研究J.環境工程學報，2011章文鋒酶法水解提取剩余活性污泥蛋白質條件實驗J.環境科學與技術,201214二14污泥提取蛋白方法研究成果污泥研究團隊成員超低溫熱解+藥劑耦合法污水廠剩余污泥提取蛋白質試驗研究M張鳳麟馬麗萍劉子歐張延平金星魏亮劉闖侯文濤趙超越污水廠剩余污泥提取蛋白質試驗研究及嗅味值評定M氧化鈣-加熱法提取剩余污泥蛋白質及嗅味值評定的影響因素J熱堿水解污泥提取蛋白質的條件優化及反應動力學J1515二多種方法聯合熱堿超聲加堿超聲酶聯合熱酸操作簡單

11、、反應溫度低，但較堿熱法而言，其蛋白提取率較低提高水解效率，反應溫度較低，降低能耗，蛋白提取率沒有熱堿法高，但熱酸條件“美拉德”反應較少提高水解效率，比單獨加熱所需溫度低，降低能耗，蛋白提取率提高，但熱堿容易加劇“美拉德”反應水解效率提高，明顯優于單獨使用超聲波或者單獨使用堿，但蛋白提取率低于熱堿法二污泥蛋白質中具有惡臭氣味的物質主要有：有機氨、硫化氫、硫醇、吲哚和糞臭素等。應用污泥蛋白開發產品，嘗試采用下面多種方法進行除臭處理，結論效果差和成本高。除嗅法除嗅法生物除臭生物除臭植物噴淋液植物噴淋液離子反應離子反應化學氧化法化學氧化法機理將微生物固定在濾材上，生物法處理植物液霧化后的分子分散在空

12、氣中，進行化學反應通過電離現象產生氧離子，進行化學反應。通過氧化反應，破話臭味物質結構。處理惡臭濃度中、低中、低低高優點工況連續正常運轉時，成本較低。工藝靈活，便于管理，不產生毒副產物，沒有二次污染，安全性高。對乙酸，醛等有機臭氣成分去除性強耐沖擊，負荷強，可間歇工作，工作方式靈活。缺點對濕度、溫度、pH、填料孔隙率、停留時間等指標控制比較嚴格。原料一次性，成本較高。對二氧化硫和氨氣去除率不高，其離子發生器的關鍵元件離子管使用一段時間后離子強度會下降，濕度較大環境除臭效率低。難以用單一化學反應來消除臭味，有待進一步完善。三17蛋白質測蛋白質測定方法定方法原理原理材料材料靈敏度靈敏度優缺點優缺點

13、紫外-可見分光光度法蛋白質中酪氨酸和色氨酸殘基的苯環含有共軛雙鍵，可吸收紫外線的性質，作定量測定。紫外可見光分光光計。根據其純度配制5.00mg/mL 的溶液。0.9%NaCl溶液。50100mg氮迅速、簡便、不消耗樣品，低濃度鹽類不干擾測定。但儀器昂貴，靈敏度低，受外界條件影響大。雙縮脲法在強堿性溶液中，蛋白質分子中的肽鍵也與銅離子發生雙縮脲反應，用來測定蛋白質含量。（1）標準蛋白質溶液（2）雙縮脲試劑1 20mg氮干擾相對較少，較快：靈敏度低、所需樣品量大。凱式定氮法蛋白質與硫酸和催化劑一同加熱消化，根據酸的消耗量乘以換算系數，換算成蛋白質含量。1硫酸銅。2 硫酸鉀。3 硫酸。4 2%硼酸

14、溶液。5 混合指示液。0.2 1.0mg氮優點是干擾少，準確，用于標準蛋白含量的測定缺點是操作復雜，費時考馬斯亮蘭法考馬斯亮蘭G-250染料，在酸性溶液中與蛋白質結合，與蛋白質濃度成正比。（1）標準蛋白質溶液（2）考馬斯亮蘭G250染料試劑15ug氮優點是靈敏度高、測定快速、簡便、干擾物質少；但不同蛋白質測定時有較大偏差18三污泥中蛋白質含量測定采用半微量凱式定氮法，提取液中蛋白濃度采用考馬斯亮藍法測定。凱氏定氮裝置三19主要實驗裝置：快開反應釜、水浴加熱鍋、臺式離心機、紫外可見光分光光度計、pH計、電熱干燥箱、電子天平、酸度計、半微量凱氏定氨蒸餾裝置。反應裝置：快開反應釜反應裝置：水浴加熱鍋

15、20三20蛋白檢測裝置：凱氏定氮裝置分離裝置：離心機21三21量取20g剩余污泥10份，分別稀釋至其質量的1001000倍，邀請多位人員感受并記錄該稀釋倍數下的嗅味值，通過稀釋的倍數的不同對污泥的惡臭等級進行區分。在提取蛋白質后立刻邀請多位人員感受污泥提取液的嗅味并進行描述，嗅辨結果應當以全部成員達成共識的結果為準。等級 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1強度 非常強 強 比較強 中等偏強 中等 中等偏弱 比較弱 弱 非常弱 無嗅味嗅味等級的測定四22（1）研究復合藥劑A中溫水解污泥提取污泥蛋白質時，溫度，pH值，污泥含水率及反應時間對蛋白質提取和嗅味產生的影響，并確定最佳回收條件。（2

16、）研究復合藥劑B低溫水解污泥提取污泥蛋白質時，溫度，復合藥劑B投加量，污泥含水率及反應時間對蛋白質提取和嗅味產生的影響，并確定最佳回收條件。（3）研究提取污泥蛋白質過程中細胞破壁過程以及水解后污泥蛋白質進一步分解過程的反應動力學。分析了污泥水解過程中反應活化能以及反應速率常數與水解過程復合藥劑B投加量以及反應溫度T的關系,推導得出各反應過程的反應速率常數方程以及活化能方程。（4）從試驗操作簡便程度、蛋白質提取率、提取污泥發生副反應的劇烈程度、嗅味值的大小、反應動力學等方面將兩種方法進行對比，比較得出污泥蛋白質最佳回收方法。四23剩余污泥剩余污泥復合藥劑復合藥劑A中溫加熱中溫加熱復合藥劑復合藥劑

17、B中溫加熱中溫加熱蛋白質提取率蛋白質提取率嗅味值嗅味值復合蛋白肥制備優化參數復合蛋白肥制備優化參數反應動力學反應動力學最優方案最優方案美美拉拉德德 MR反反應應控控制制目目標標2424五實驗號pHT（）W（%）t（h）蛋白濃度（mg/l）蛋白提取率（%）嗅味值1101000.88119878.2152101100.9216219.0173101200.92317539.6384101300.94410139.3495111200.884574618.6486111300.9311258.7297111000.92218147.4168111100.94111587.0879121300.882

18、505416.33910121200.91594320.34911121100.924556834.77812121000.943408831.29613131100.8831277548.73714131000.941735263.47615131300.921695138.541016131200.942921751.399各因素對嗅味值影響大小依次為：溫度、pH、含水率、反應時間各因素對蛋白質提取率影響大小依次為：pH、反應時間、溫度、含水率2525結論：（1）通過正交實驗結果可以確定，水解過程中各因素對蛋白質提取率作用大小為：pH反應時間t反應溫度T物料含水率W，反應體系pH在反應過程

19、中起關鍵作用。水解過程中各因素對嗅味值影響大小為：反應溫度TpH物料含水率W反應時間t，反應溫度T在反應過程中起關鍵作用。（2）復合藥劑A加熱回收污泥蛋白質的最優工藝條件為：pH為13，反應時間為4h，反應溫度為110，物料含水率為90%。（3）復合藥劑A加熱的水解污泥的方法，污泥蛋白質的回收率為63.47%，嗅味值為6。產生的嗅味比較強烈，提取后得到的污泥混合液顏色較深。五五26各因素對蛋白質提取率影響大小依次為：復合藥劑B投加量、溫度、反應時間、含水率實驗號復合藥劑B投加量（mg/l）T（）W（%）t（h）蛋白濃度（mg/l）蛋白回收率（%）嗅味值11900.88115544.832211

20、000.9212595.69331800.92311614.91241700.9446223.53153700.88432089.72163800.9323327.03273900.922285012.793831000.941158310.45395800.88230869.352105700.915031.6231151000.924550526.115125900.943326421.9431371000.8831198735.643147900.941087642.224157700.921376717.082167800.942432027.462各因素對嗅味值影響大小依次為：溫度、

21、復合藥劑B投加量、含水率、反應時間2727五結論：（1）通過正交實驗結果可以確定，水解過程中各因素對蛋白質提取率作用大小為：復合藥劑B投加量反應時間t反應溫度T物料含水率W，復合藥劑B投加量在反應過程中起關鍵作用。水解過程中各因素對嗅味值影響大小為：反應溫度T復合藥劑B投加量物料含水率W反應時間t，反應溫度T在反應過程中起關鍵作用。（2）復合藥劑B低溫熱水解污泥提取蛋白質的最優工藝條件為：復合藥劑B投加量為7mg/l，反應時間為4h，反應溫度為90，物料含水率為90%。（3）復合藥劑B低溫熱水解污泥的方法操作過程較為簡單，能在取得較高污泥提取率的同時將嗅味值控制在較低水平，污泥蛋白質的回收率高

22、達86.22%，嗅味值為4。282828五反應動力學：污泥蛋白的提取過程是污泥細胞破裂釋放其內部物質溶解進入液相的過程。進入液相中的大分子蛋白質在熱堿條件下繼續水解為小分子物質，直至氨基酸以及氨基酸的破壞。若一組元一方面作為某些基元反應的產物生成，同時又作為另一些基元反應的反應物消耗而不再生，即為連續反應，蛋白質的水解過程屬于連續反應。其反應模型為：292929五污泥中不溶性蛋白（B0）可溶性蛋白質、多肽、氨基酸（B1）氨基酸分解產物（B2）水解水解k1k2反應動力學方程組為:C0=CB0e-k1tC1=k1CB0/（k1-k2）/（e-k2t-e-k1t)C2=CB01-k2/（k1-k2）

23、e-k1t-k1/（k1-k2）e-k2tk1,k2一級反應動力學常數C0蛋白質初始濃度CB0不溶性蛋白質濃度C1中間產物濃度C2氨基酸分解產物濃度30五3005001000150020002500012345蛋白濃度(mg/l)時間/hpH10T=100T=110T=120T=13005001000150020002500012345蛋白濃度(mg/l)時間/hpH11T=100T=110T=120T=1300100020003000400050006000012345蛋白濃度(mg/l)時間/hpH12T=100T=110T=120T=130020004000600080001000012

24、000012345蛋白濃度(mg/l)時間/hpH13T=100T=110T=120T=130313131五pH T（）（h-1）（h-1）k1/k2 蛋白濃度理論最大值（g/l）達到最大值所需時間(h)101000.2875 0.1524 1.8865 3.0123 4.6981 1100.2123 0.1397 1.5197 2.6813 5.7645 1200.1658 0.1209 1.3714 6.8422 7.0338 1300.1294 0.1021 1.2674 6.4503 8.6797 111000.3622 0.1643 2.2045 3.5214 3.9945 1100

25、.2698 0.1422 1.8973 3.0142 5.0192 1200.2132 0.1245 1.7124 7.3388 6.0645 1300.1721 0.1121 1.5352 7.0610 7.1447 121000.5177 0.1823 2.8398 3.6233 3.1119 1100.4213 0.1637 2.5736 4.0214 3.6697 1200.3317 0.1452 2.2844 3.0142 4.4296 1300.2677 0.1344 1.9918 2.8462 5.1691 131000.6038 0.1947 3.1012 6.2165 2.7

26、665 1100.5124 0.1821 2.8138 5.3412 3.1322 1200.4452 0.1677 2.6547 4.0977 3.5184 1300.3397 0.1523 2.2305 3.1127 4.2807 3232五污泥水解的目的是獲得盡可能多的蛋白質，而盡量避免氨基酸的分解。從表中污泥水解的目的是獲得盡可能多的蛋白質，而盡量避免氨基酸的分解。從表中可知，反應速率常數可知，反應速率常數k k1 1、k k2 2以及速率常數比值以及速率常數比值k k1 1/k/k2 2隨著隨著pHpH值的值的增大增大逐漸增大。逐漸增大。k k1 1/k/k2 2比值越大比值越大，溶

27、液中，溶液中蛋白質濃度蛋白質濃度理論最大值理論最大值越大越大，達到理論最大值的時間越短，即，達到理論最大值的時間越短，即k k1 1/k/k2 2越大，污泥微生物細胞的破碎越快，有利于細胞內蛋白質的釋放、污泥內蛋白越大，污泥微生物細胞的破碎越快，有利于細胞內蛋白質的釋放、污泥內蛋白質的提取。質的提取。而隨著而隨著溫度升高溫度升高，k k1 1/k/k2 2逐漸減小逐漸減小，說明前期污泥中微生物細胞破碎過程的水解，說明前期污泥中微生物細胞破碎過程的水解速率大于氨基酸的分解速率，繼續加熱導致蛋白質快速水解，溫度過高不利于蛋白速率大于氨基酸的分解速率，繼續加熱導致蛋白質快速水解，溫度過高不利于蛋白質

28、的回收，即在高質的回收，即在高pHpH值適當加熱的條件下，有利于污泥水解反應的進行。值適當加熱的條件下，有利于污泥水解反應的進行。333333五活化能E是一般反應物分子成為活化分子所需的能量。阿倫尼烏斯定理表明反應速率常數對溫度有影響，該定理表達式為：dlnk/dT=E/RT2k反應速率常數；E活化能，Jmol-1；R 氣體常數，8.314 Jmol-1K-1；T 溫度該定理可以轉化為兩類不同的數學公式來表達。其一類是帶有微分的形式，另一類是不具有微分的形式，帶微分公式經過變形得出帶微分公式經過變形得出：lnk=-E/RT+lnA式中：A指前因子。由上式可知，lnk與1T呈線性關系，lnk 對

29、1T作圖。34343434五pH值E1/kJmol.1lnA1R1035213.12-12.55800.97631133740.71-11.84200.98731233098.87-11.27800.99921330859.91-10.28900.9652pH值E2/kJmol.1lnA2R1017468.55-7.52860.96661115939.6-6.90240.96281215504.78-6.62210.96681314231.07-6.09000.983535353535五=.=.=.=.-14-13-12-11-10-9-82.22.32.42.52.6lnA1lnpH-8-7

30、.5-7-6.5-6-5.5-52.22.32.42.52.6lnA2lnpH回歸分析結果顯示，活化能隨著pH值的增大逐漸降低。在污泥蛋白水解工藝中，分子的碰撞與反應溫度有關，反應溫度的升高增大了分子的碰撞幾率，同時與，即碰撞因子A為pH 值的函數。36363636五設反應活化能是pH值的函數，函數關系為：=變形為：=+，以lnE對lnpH作圖，則直線斜率為n，截距為lnE0.根據上表中計算結果，做回歸方程，回歸直線方程為：9.91010.110.210.310.410.510.62.22.32.42.52.6lnE1lnpH9.29.39.49.59.69.79.89.92.252.32.3

31、52.42.452.52.552.6lnE2lnpH=.=.=.=.37373737五將活化能公式變形得到：=將指前因子表達式和活化能表達式帶入,則得到污泥蛋白水解提取蛋白質的反應速率常數表達式為：=./=./3838結論 2：（1）高pH和適當的加熱有利于污泥水解反應的進行，反應溫度過高會加劇氨基酸的分解速率，不利于污泥蛋白質的回收。（2）污泥水解的反應表觀活化能不是常數，而是隨著pH的增大逐漸降低，堿的加入降低了反應的活化能，從而加快了反應速率。（3）熱堿水解污泥提取蛋白質的反應過程符合一級反應動力學，反應速率常數k1、k2不單是反應溫度T的函數還是pH的函數。五39五391mg/l3mg

32、/l40五405mg/l7mg/l41五41復合藥劑B投加量（mg/l）T（）k1（h-1）k2（h-1）k1/k2蛋白濃度理論最大值（g/l）達到最大值所需時間(h)1700.12250.09311.3158 6.6833 9.3346 800.17440.12011.4521 7.0583 6.8697 900.28420.14341.9819 8.4726 4.8582 1000.23550.13421.7548 7.8737 5.5516 3700.16320.11241.4520 7.0578 7.3408 800.23120.13541.7075 7.7477 5.5851 900

33、.37440.16882.21809.08623.8746 1000.28570.14321.9951 8.5072 4.8470 5700.24370.13211.8448 8.1122 5.4873 800.32010.15742.0337 8.6079 4.3629 900.54130.19252.811910.59722.9641 1000.41240.17662.3352 9.3878 3.5967 7700.32610.16052.0318 8.6030 4.2809 800.46550.17442.6692 10.2375 3.3726 900.71550.22643.16031

34、1.46662.3526 1000.52110.19322.6972 10.3084 3.0260 4242五污泥水解的目的是獲得盡可能多的蛋白質，而盡量避免氨基酸的分解。從表中可知，反應速率常數k1、k2以及速率常數比值k1/k2隨著復合藥劑B投加量的增大逐漸增大，k1/k2比值越大，溶液中蛋白質濃度理論最大值越大，達到理論最大值的時間越短，即k1/k2越大，污泥微生物細胞的破碎越快，有利于細胞內蛋白質的釋放、污泥內蛋白質的提取。而隨著溫度升高，k1/k2先增加后減小，說明前期污泥中微生物細胞破碎釋放胞內物質過程的水解速率大于氨基酸的分解速率，在升溫后期這個氨基酸分解速率會增加的更快。所以繼

35、續加熱導致蛋白質快速水解，溫度過高不利于蛋白質的回收，即在較高復合藥劑B投加量和適當加熱條件下，有利于污泥水解反應的進行。434343五活化能E是一般反應物分子成為活化分子所需的能量。阿倫尼烏斯定理表明反應速率常數對溫度有影響，該定理表達式為：dlnk/dT=E/RT2k反應速率常數；E活化能，Jmol-1；R 氣體常數，8.314 Jmol-1K-1；T 溫度該定理可以轉化為兩類不同的數學公式來表達。其一類是帶有微分的形式，另一類是不具有微分的形式，帶微分公式經過變形得出帶微分公式經過變形得出：lnk=-E/RT+lnA式中：A指前因子。由上式可知，lnk與1T呈線性關系，lnk 對1T作圖

36、。44444444五復合藥劑B投加量（mg/l）E1/kJmol-1lnA1R135213.12-12.55800.9763333740.71-11.84200.9873533098.87-11.27800.9992730859.91-10.28900.9652復合藥劑B投加量（mg/l）E2/kJmol-1lnA2R117468.55-7.52860.9666315939.6-6.90240.9628515504.78-6.62210.9668714231.07-6.09000.983545454545五回歸分析結果顯示，活化能隨著氧化劑濃度的增大略有降低。在污泥蛋白水解工藝中，分子的碰撞與

37、反應溫度有關，反應溫度的升高增大了分子的碰撞幾率，同時與氧化劑濃度有關，即碰撞因子A為濃度H 的函數。609.19ln2605.5ln2HA952.31ln3935.8ln1HA3935.8141103287.1HA2605.592100473.3HA46464646五設設反應反應活化能活化能是復合藥劑是復合藥劑B投加量的函數，函數關系為投加量的函數，函數關系為：變形變形為為：，以以lnE對對lnH作圖，則直線斜率為作圖，則直線斜率為n，截距為，截距為lnE0.根據上表中計算結果，做回歸方程，回歸直線方程為：根據上表中計算結果，做回歸方程，回歸直線方程為：HEln4716.0509.11ln1

38、4716.051100448.1HEHEln7353.0455.11ln27353.04104372.92HE47474747五將活化能公式變形得到：將活化能公式變形得到：將指前因子表達式和活化將指前因子表達式和活化能表達式帶入能表達式帶入,則得到污泥提取蛋白質的反應速率常數表達式為則得到污泥提取蛋白質的反應速率常數表達式為RTEAe/kRTHeHK4716.05100448.13935.8141103287.1RTHHK7353.04109.43722605.592e100473.348484848五（1）復合藥劑B低溫熱水解污泥提取蛋白質的反應過程符合一級反應動力學，反應速率常數k1、k2

39、是反應溫度T和復合藥劑B投加量的反應函數。（2）復合藥劑B投加量的增加和適當加熱可以促進污泥水解的進行，反應溫度過高會使氨基酸加速分解，不利于提取蛋白質。（3）復合藥劑B低溫水解的反應表觀活化能不是常數，而與溫度和復合藥劑B的投加量有關，溫度升高和增加氧化劑的投入可以降低反應的活化能，進而加快了反應速率494949五復合藥劑B低溫熱水解污泥可以在更低的溫度下取得相同的蛋白質提取率，這就有效解決了傳統中溫復合藥劑A熱水解污泥因溫度過高引發劇烈的美拉德反應導致提取后的污泥混合液變色產嗅、產生有毒有害物質造成二次污染，影響限制提取后的蛋白應用的問題。在綜合蛋白質提取率和嗅味值兩相因素之后認為復合藥劑

40、B低溫熱水解污泥提取蛋白質的效果更佳最佳工藝條件為：復合藥劑B投加量為7mg/l，反應溫度為90，反應時間為4h，污泥含水率為90%，復合藥劑B低溫熱水解污泥提取蛋白質提取率為86.22%，嗅味值為3505050六 （1）提出采用復合藥劑B低溫熱水解的提取蛋白質的制備工藝方法，有效解決傳統復合藥劑A中溫熱水解在反應過程中發生美拉德反應生成惡臭有害物質導致產品無法被應用的問題。（2）研究了復合藥劑B低溫熱水解提取蛋白質過程中細胞破壁過程以及水解后污泥蛋白質進一步分解過程的反應動力學。建立了復合藥劑B水解過程中反應過程的反應速率常數以及活化能的關系式。結果表明，水解過程中反應速率常數和反應活化能不

41、僅與T反應溫度有關，也受復合藥劑B投加量的影響。515151七（1）復合藥劑A中溫熱水解提取剩余污泥蛋白質的最優工藝條件為：pH為13，反應時間為4h，溫度為110，含水率為90%，蛋白質提取率為63.47%，嗅味值為6。各因素對蛋白質提取率影響大小依次為：pH、反應時間、溫度、含水率。各因素對嗅味值影響大小依次為：溫度、pH、含水率、反應時間（2）復合藥劑B低溫熱水解污泥提取蛋白質的最優工藝條件為：復合藥劑B投加量為7mg/l，反應時間為4h，溫度為90，含水率為90%，蛋白質提取率為86.22%，嗅味值為3。各因素對蛋白質提取率影響大小依次為：復合藥劑B投加量、溫度、反應時間、含水率。各因

42、素對嗅味值影響大小依次為：溫度、復合藥劑B投加量、含水率、反應時間。525252七（3）復合藥劑B低溫熱水解污泥提取蛋白質的反應過程與一級反應動力學相符合，反應溫度T的函數與復合藥劑B投加量的函數共用反應速率常數k1、k2。氧化氫低溫熱水解的反應活化能并不為常數，而是隨著復合藥劑B投加量的增大而降低，氧化劑的加入可以降低反應活化能，提高反應速率。（4）在從環保和污泥資源化利用的方面綜合考慮，復合藥劑B低溫熱水解提取污泥蛋白質的方法要優于復合藥劑A中溫熱水解提取污泥蛋白質的方法。采用復合藥劑B低溫熱水解的提取工藝方法，可以有效解決傳統中溫復合藥劑A熱水解污泥中因溫度過高，導致提取后的污泥混合液變色產嗅、產生有毒有害物進而造成二次污染影響限制提取后的蛋白混合液被資源化應用的問題Thanks！53