[发明专利]一种快速定量测定污泥有机组分的分析方法

说明书

本发明提供了一种对污泥有机组分蛋白质、多糖、脂质进行定量分析的方法，包括以下步骤：测得污泥的总COD后，将污泥离心后冷冻干燥、研磨为粉末，放入干燥器中保存；利用X射线光电子能谱分析污泥主要有机物组成并初步获得蛋白质、多糖、脂质的占比，进一步利用核磁共振修正各部分的比例，从而准确定量蛋白质、多糖、脂质的含量。本发明采用仪器分析的方法直接定量污泥中主要厌氧消化有机组分的组成和占比，进而利用测得的污泥TCOD获得各有机组分的浓度，解决了目前测定污泥中蛋白质、多糖、脂质过程繁琐、预处理步骤多且要求高，不易实现等缺陷；本发明有利于快速了解污泥性能，对于污泥资源化能源化具有重要意义。

技术领域

本发明属于污泥处理领域，具体涉及污泥中主要有机组分(蛋白质、多糖、脂质)的快速定量方法。

背景技术

随着我国城市化、工业化进程加快，污水处理量逐年增加。污泥是污水处理的副产物，是一种由有机残片、细菌菌体、胶体、各种微生物以及有机、无机颗粒组成的极其复杂的非均质体。随着污水处理量的增大，剩余污泥的处理成为一个重要问题。

文献表明，初沉池污泥有机物成分中糖类含量最多，二沉池污泥中蛋白质是主要的有机物成分，还有少量脂质。废弃的剩余污泥同时具备污染属性和资源属性，生物处理是实现有机固废资源化、能源化、减量化和无害化的重要手段，对环境和经济的可持续发展具有重要战略意义。

作为可以将污泥等有机废弃物稳定化的能源回收技术，厌氧消化在目前较成熟的固废减量技术中，正逐步受到重视。厌氧消化底物中主要转化物质的比例会影响资源化效果，所以测定污泥中主要有机组分(蛋白质、多糖，脂质) 的含量和比例，明确主要转化路径，对于预测污泥资源化潜能具有重要意义。

污泥成分十分复杂且分布不均匀。目前确定污泥中有机组分的方法有：

①利用厌氧呼吸测定法得到的甲烷产率(MPR)曲线划分底物总COD，此方法耗时长，只是粗略等量估计了蛋白质、多糖、脂质比例；

②通过标准方法测定污泥中总氮和凯氏氮(TKN)浓度，蛋白质含量采用获得的有机氮含量乘以转化系数(6.25)估算，再通过索氏提取或核磁共振确定脂质含量，最后利用蛋白质和脂质的COD比例计算得出多糖的COD比例，此方法误差比较大，操作程序复杂；

③采用顺序提取和分光光度或三维荧光光谱耦合方法测得污泥中蛋白质等有机成分含量，此方法过程繁琐，不够精确，提取不够完全；

④采用试剂盒方法直接测得污泥中蛋白质含量，此方法成本大，且体量小；

⑤目前检测食品中脂质的含量采用核磁共振测脂质的方法，通过建立不同脂质质量与检测信号的标准曲线，此方法繁琐、耗时、分析复杂。

污泥成分复杂且脂质含量少，采用核磁共振方法直接测定污泥中脂质浓度不易实现。近几年来，各种仪器分析方法被用来表征污泥上清液(DOM)、胞外聚合物(EPS)、以及污泥脱水性能，以便获得污泥性能和相应物质结构，但目前没有一种系统的仪器分析方法应用于污泥主要有机组分的定量解析上。

综合来说，目前污泥主要有机物质(蛋白质、多糖、脂质)的测定技术复杂且不易实现，需要对污泥进行提取、破碎等处理，缺少一种能够快速定量污泥中多种有机组分的方法，实现污泥厌氧消化性能的快速预估。

发明内容

针对现有技术存在的上述问题，本发明提供了一种快速定量测定污泥有机组分的分析方法。本发明采用X射线光电子能谱(XPS)和核磁共振(NMR) (低场¹H核磁共振(LF-¹HNMR)、碳谱核磁共振(¹³CNMR))仪器分析相结合的方法，能对污泥中的主要有机物进行定性和定量，为解析污泥性质和主要有机组分含量、分布情况提供了新方法，是重要的技术突破，为实现污泥资源化提供了重要方法。

本发明的技术方案如下：