[发明专利]一种抑制污泥预处理过程中美拉德反应的方法在审

申请号：	202110839980.4	申请日：	2021-07-24
公开（公告）号：	CN113461283A	公开（公告）日：	2021-10-01
发明（设计）人：	杨树成;杨宁	申请（专利权）人：	西安交通大学
主分类号：	C02F11/00	分类号：	C02F11/00;C02F11/04
代理公司：	西安智大知识产权代理事务所 61215	代理人：	贺建斌
地址：	710049 陕***	国省代码：	陕西;61
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摘要：
搜索关键词：	一种抑制污泥预处理过程中美拉德反应方法
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【说明书】：

一种抑制污泥预处理过程中美拉德反应的方法，先将污泥注入预处理反应器，然后给预处理反应器中加入亚硫酸盐，亚硫酸盐浓度为1.43～14.29g/L；最后在加热条件下搅拌，得到预处理后的污泥，利用亚硫酸氢离子与还原糖上的羰基发生加成反应，抑制了还原糖与蛋白质的反应，阻止美拉德反应产生难降解的类黑素；本发明污泥处理效率高，大大降低污泥的最终产量，并提高了厌氧消化过程中甲烷产率。

技术领域

本发明属于污泥资源化利用技术领域，具体涉及一种抑制污泥预处理过程中美拉德反应的方法。

背景技术

利用厌氧消化产生甲烷气体或回收蛋白质是污泥资源化利用的重要方式，为提高厌氧消化效率或提高蛋白质的回收率，可以对污泥进行预处理来分散污泥絮体，进而使细胞破裂，从而将其内部的有机物质释放出来。

近年来，高温技术被应用于污泥预处理中，使有机物释放到液相中，有机物的增溶量会随着温度的升高而增大，当温度高于150℃时，有机物增溶作用增加，但反而会导致污泥预处理后进行厌氧消化的生物降解性降低，即甲烷转化率降低(Higgins MJ,WaterResearch,2017(122),557-569)。这是由于污泥热水解过程中发生的美拉德反应消耗蛋白质与多糖，产生难降解的类黑素，类黑素的存在会使污泥水解液呈现深褐色。反应温度与时间的延长也会促进美拉德反应的发生程度。美拉德反应的发生会使蛋白质的含量下降，且会修饰氨基酸，比如赖氨酸，从而导致回收的蛋白质品质降低(WolfJC,Journal of foodscience,1977,42(6)1540-1544)。鉴于此，采取一定的方法来抑制美拉德反应时很有必要的，这样有助于提高污泥预处理后的生物可降解性，提高蛋白质回收质量与数量，并使污泥水解液的颜色变浅。

污泥预处理过程主要是通过能量输入使污泥细胞破裂，为达到高的有机物释放量，温度的调节空间有限；而且采用温度作为调节参数时，为控制美拉德反应，降低加热温度会降低污泥预处理程度，从而导致有机物释放量的降低。

发明内容

为了克服上述现有技术的缺点，本发明的目的是提供一种抑制污泥预处理过程中美拉德反应的方法，使得污泥预处理后蛋白质产量与品质均有所提升，同时也可以提高后续污泥厌氧消化的效率。

为了解决上述问题，本发明提供下列技术方案。

一种抑制污泥预处理过程中美拉德反应的方法，包括下列步骤：

先将污泥注入预处理反应器，然后给预处理反应器中加入亚硫酸盐，亚硫酸盐浓度为1.43～14.29g/L；最后在加热条件下搅拌反应，得到预处理后的污泥。

所述的污泥为城市污水或工业废水生物处理产生的剩余污泥。

所述的预处理反应器为带有加热和搅拌的高温反应装置或高温高压反应装置，高温反应装置的反应温度低于100℃，高温高压反应装置的反应温度超过100℃。

所述的亚硫酸盐为亚硫酸钠(Na₂SO₃)、亚硫酸氢钠(NaHSO₃)、焦亚硫酸钠(Na₂S₂O₅)或连二亚硫酸钠(Na₂S₂O₄)，以及对应的钾盐亚硫酸钾(K₂SO₃)、亚硫酸氢钾(KHSO₃)、焦亚硫酸钾(K₂S₂O₅)或连二亚硫酸钾(K₂S₂O₄)。