資源化是城市污泥處理處置的必然趨勢(shì)，回收利用污泥中豐富的蛋白質(zhì)用作動(dòng)物飼料添加劑、發(fā)泡劑原料和肥料等是一個(gè)新的研究方向。蛋白質(zhì)資源化包括污泥水解提取蛋白質(zhì)、蛋白質(zhì)的純化分離和污泥蛋白質(zhì)的開(kāi)發(fā)應(yīng)用3個(gè)步驟。其中，提取蛋白質(zhì)的方法中熱-堿法、熱-酸法、超聲-堿法和超聲-酶法的蛋白質(zhì)提取率在65%以上。蛋白質(zhì)純化的過(guò)程中循環(huán)水解和膜技術(shù)能進(jìn)一步提高提取液中蛋白質(zhì)的濃度，鹽析沉淀法和等電點(diǎn)沉淀法可回收其中85%以上的蛋白質(zhì)。用作動(dòng)物飼料添加劑和肥料是提取純化出的蛋白質(zhì)最有前景的應(yīng)用方式。最后對(duì)城市污泥中蛋白質(zhì)資源化的研究方向提出了建議與展望。

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總結(jié)了目前污泥蛋白質(zhì)資源化的研究進(jìn)展，從污泥水解提取蛋白質(zhì)，蛋白質(zhì)的純化分離和污泥蛋白質(zhì)的開(kāi)發(fā)應(yīng)用3個(gè)方面進(jìn)行了綜述。

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污泥蛋白質(zhì)的用途豐富，用作動(dòng)物飼料添加劑和肥料是提取純化出的蛋白質(zhì)最有前景的應(yīng)用方式。對(duì)城市污泥中蛋白質(zhì)資源化的研究方向提出了建議與展望。

主要內(nèi)容

關(guān)于城市污泥中蛋白質(zhì)的資源化本文對(duì)目前的進(jìn)展進(jìn)行總結(jié)，以期為今后的研究提供參考。圖1總結(jié)了污泥蛋白質(zhì)資源化的技術(shù)路線，包括3個(gè)重要步驟：污泥水解提取蛋白質(zhì)、蛋白質(zhì)的純化分離和污泥蛋白質(zhì)的開(kāi)發(fā)應(yīng)用。

1 污泥水解提取蛋白質(zhì)

從污泥中提取蛋白質(zhì)的關(guān)鍵在于尋找能方便有效水解污泥，破壞微生物菌體細(xì)胞，使胞內(nèi)蛋白釋放，又不會(huì)將其大量破壞的方法。表1總結(jié)了現(xiàn)有的污泥水解方法和蛋白質(zhì)提取效果。

比較可知，聯(lián)合處理法較物理法、化學(xué)法、生物法提取蛋白質(zhì)的效果更好，其中熱-堿法、熱-酸法、超聲-堿法和超聲-酶法是目前最高效的方法，能達(dá)到65%以上的提取率。

2 蛋白質(zhì)的純化分離

污泥水解得到的蛋白質(zhì)提取液是混合溶液，含有蛋白質(zhì)、多糖、脂肪、重金屬等多種物質(zhì)。蛋白質(zhì)分離是后續(xù)產(chǎn)品制備的前提。污泥蛋白質(zhì)的純化分離常以沉淀結(jié)晶法實(shí)現(xiàn)，為增強(qiáng)沉淀效果，研究中一般先對(duì)提取液進(jìn)行濃縮，提高蛋白質(zhì)濃度，具體技術(shù)路線如圖2所示。

3 污泥蛋白質(zhì)的開(kāi)發(fā)應(yīng)用

污泥蛋白質(zhì)用途眾多，可作為動(dòng)物飼料添加劑，也可制成泡沫混凝土及泡沫滅火劑的發(fā)泡劑和生產(chǎn)肥料，以及造紙?jiān)鰪?qiáng)劑和木材膠粘劑。

3.1 動(dòng)物飼料添加劑

我國(guó)蛋白質(zhì)飼料資源短缺，對(duì)進(jìn)口的依賴性不斷增強(qiáng)，提取污泥中含量豐富的蛋白質(zhì)作為飼料添加劑具有現(xiàn)實(shí)意義。污泥蛋白質(zhì)至少需滿足以下2個(gè)條件：

1)污泥蛋白質(zhì)與傳統(tǒng)飼料添加劑有相同的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值；

2)污泥蛋白質(zhì)飼料產(chǎn)品是安全的，不會(huì)對(duì)動(dòng)物、人類和生態(tài)產(chǎn)生不良影響。

如表3所示，污泥蛋白質(zhì)產(chǎn)品的必需氨基酸總含量高于3種常用的蛋白質(zhì)飼料添加劑(除色氨酸在酸水解法測(cè)定蛋白質(zhì)的過(guò)程中被破壞未檢出外，必需氨基酸全部檢出)，非必需氨基酸在總質(zhì)量中的占比也很高。此外，污泥蛋白質(zhì)產(chǎn)品中粗蛋白含量與啤酒酵母和骨粉相似，總消化養(yǎng)分、維持凈能等含量高于主要飼料�？梢�(jiàn)污泥蛋白質(zhì)在營(yíng)養(yǎng)價(jià)值上有用作飼料添加劑的潛力。

3.2 發(fā)泡劑

污泥蛋白質(zhì)類發(fā)泡劑優(yōu)于發(fā)泡性能不穩(wěn)定的植物蛋白質(zhì)類發(fā)泡劑，和原材料資源有限且制備過(guò)程污染嚴(yán)重的動(dòng)物蛋白質(zhì)類發(fā)泡劑而倍受關(guān)注。污泥蛋白質(zhì)發(fā)泡劑可用于制備泡沫滅火劑和泡沫混凝土(圖3)。

3.3 肥 料

污泥堆肥接受度高，應(yīng)用廣泛，但存在重金屬和其他有毒有害物質(zhì)積累等問(wèn)題，將蛋白質(zhì)或氨基酸從污泥中提取出來(lái)用作肥料，則不存在安全隱患。

除以上用途外，根據(jù)已有報(bào)道，污泥蛋白質(zhì)改性處理后，還可用作瓦楞原紙?jiān)鰪?qiáng)劑，以及作為生物質(zhì)資源開(kāi)發(fā)環(huán)保型木材膠粘劑。

重要結(jié)論

本文總結(jié)了目前污泥蛋白質(zhì)資源化的研究進(jìn)展，從污泥水解提取蛋白質(zhì)，蛋白質(zhì)的純化分離和污泥蛋白質(zhì)的開(kāi)發(fā)應(yīng)用3個(gè)方面進(jìn)行綜述，發(fā)現(xiàn)污泥中蛋白質(zhì)的提取已有較全面的研究，其中熱-堿法、熱-酸法、超聲-堿法和超聲-酶法效果最好，蛋白質(zhì)提取率能超過(guò)65%。所得的提取液可通過(guò)循環(huán)水解或膜處理進(jìn)行高效濃縮，隨后鹽析沉淀法或等電點(diǎn)沉淀法可分離出其中85%以上的蛋白質(zhì)。

污泥蛋白質(zhì)的用途豐富，制備肥料、作為發(fā)泡劑制備泡沫蛋白滅火劑及泡沫混凝土已有實(shí)際生產(chǎn)案例，且產(chǎn)品質(zhì)量?jī)?yōu)良。用作動(dòng)物飼料添加劑雖還處于實(shí)驗(yàn)室研究階段，但營(yíng)養(yǎng)性已完全達(dá)標(biāo)，在嚴(yán)格控制重金屬等有害物質(zhì)的前提下，污泥蛋白質(zhì)對(duì)動(dòng)物是安全的。污泥蛋白質(zhì)同時(shí)還具有開(kāi)發(fā)其他用途的潛質(zhì)。就目前的市場(chǎng)需求、生產(chǎn)效益和可消納污泥量而言，制備肥料和動(dòng)物飼料添加劑前景最廣闊。

今后研究需要關(guān)注以下幾點(diǎn)：1)部分污泥水解技術(shù)對(duì)污泥的破解效果顯著，但其蛋白質(zhì)提取效率還未知，后續(xù)可嘗試采用更多的水解方法提高蛋白質(zhì)提取率；2)蛋白質(zhì)提取溶液的濃縮方法眾多，目前的研究?jī)H涉及膜處理和循環(huán)水解2種，應(yīng)加強(qiáng)對(duì)污泥蛋白質(zhì)提取液最適濃縮方法的研究；3)深入研究循環(huán)水解過(guò)程中蛋白質(zhì)的提取和破壞情況，尋找其最優(yōu)化工藝條件；4)關(guān)注不同蛋白質(zhì)提取方法和分離純化技術(shù)作用效果的同時(shí)，加強(qiáng)對(duì)處理過(guò)程中有毒有害物質(zhì)遷移去除的探索；5)進(jìn)一步研究污泥蛋白質(zhì)飼料的生態(tài)安全，制定科學(xué)的標(biāo)準(zhǔn)和使用方法，促進(jìn)污泥蛋白質(zhì)作為飼料添加劑的更廣泛應(yīng)用。

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