剩余污泥脂类图谱及特性初探

With the rapid development of our cities, environmental problems caused by sewage sludge has been very serious. The principle of sustainable development made the recycling of sewage sludge as raw materials or energy source be the trend. The organic compounds in sewage sludge is the material basis for recycling. As a result, to make the best use of sewage sludge, it must be done to study the organic compounds in sewage sludge thoroughly. lipid is the important part of organic compounds in sewage sludge and most of sewage sludge is made of activated sludge, so this research will carry out relatively comprehensive study of lipids in activated sludge. As most of the activated sludge is composed of microorganism, phospholipid in microbe is the main study object. With the lipidomics analysis method in the field of medical science, and with the utilization of biological mass spectrometry instruments and other high-technic analysis equipments, we shall study the extraction and fraction technology of lipids in activated sludge, the special analysis condition of analysis instruments,the method of combined use of instruments, and the component, structure, characterisitics and mass ratio of typical lipid molecule. At last we shall make the lipid profile and characteristics in activated sludge.

随着我国城市的飞速发展，城镇污泥的环境问题日益激化。社会可持续发展的要求促使污泥资源化能源化技术成为发展趋势。污泥中的有机物是污泥资源化能源化的物质基础，因而要最大的开发污泥的资源和能源潜力，必须对污泥中有机物成分进行深入研究。脂类是城镇污泥中有机物的重要组成成分，而城镇污泥大部由剩余污泥组成，因此，本研究拟对剩余污泥中的脂类尝试开展全面研究。因为剩余污泥大部分由微生物构成，因而以剩余污泥中微生物磷脂为主要研究对象，引进医学领域的脂类组学分析方法，利用生物质谱分析及其他高级分析仪器，研究剩余污泥中脂类的提取分馏技术、分析仪器特定的分析条件、仪器组合分析方法、剩余污泥中脂类分子的成分组成、分子结构、特性和质量分数，绘制剩余污泥脂类图谱。

随着我国城市污水处理率的迅速提高，城镇污泥产量激增，而相应的污泥处理处置能力不足，导致污泥的环境问题非常严重。社会可持续发展的要求促使污泥资源化能源化技术成为发展趋势。污泥中的有机物是污泥资源化能源化的物质基础，因而要最大的开发污泥的资源和能源潜力，必须对污泥中有机物成分进行深入研究。脂类是城镇污泥中有机物的重要组成成分，是实现污泥能源化资源化利用的物质基础。.本项目对污泥中的脂类进行了3个主要内容的研究：1）城镇污泥中脂类的提取剂、提取方式及提取物效率研究；2）污泥中脂类图谱的研究；3）污泥中脂类高值化利用可行性研究。.研究发现污泥中采用乙醇-正己烷的索式提取方式可以最大限度的提取污泥中的脂类。北京市某污水厂混合污泥（初沉池污泥+剩余污泥）的脂类含量可达16%左右。污水厂初沉池污泥脂类含量高于剩余活性污泥的脂类含量。污泥中的脂类主要由3大部分构成：细胞主要脂类、脂肪酸和蜡质/胶质脂类。污泥来源不同这3大部分的比例有所不同，初沉污泥中脂肪酸和蜡质/胶质脂类含量高，剩余污泥中的脂类主要由细胞主要脂类构成。细胞主要脂类至少有14种且含量有差异，包括磷脂酰胆碱、甘油二酯、甘油三酯、神经酰胺、辅酶、溶血磷脂酰胆碱、神经鞘胺醇、磷脂酰乙醇胺、磷脂酰肌醇、磷脂酰甘油、（O-酰基）-羟基脂肪酸、二甲基磷脂酰乙醇胺、磷脂酰甲醇、心磷脂，而这14种脂类每种脂类都含有很多不同分子构成的脂类分子，最多的是甘油三酯，某污泥中的甘油三酯含有238个不同结构的分子。细胞主要脂类中以神经酰胺的含量为最高，最高含量接近4%。污泥中细胞主要脂类和含有的脂肪酸都是以饱和C16和C18居多，对污泥制生物柴油有利。污泥高值化利用可行性方面，发现原位酸催化酯交换制取的生物柴油产率最高可达16.6%，纯度也最高96.7%。但是，原位酸催化酯交换有反应时间长、催化剂难以回收、产品与残渣分离困难的缺点，现在正在积极开发固体催化剂。.本项目成果可对污泥资源化能源化利用提供详细的基础理论支持。