...| 汙水生物處理中新型高價值稀缺資源回收:硫酸多糖(SPs)

2020-11-27 北極星環保網

北極星水處理網訊:丨文章亮點丨：

首次發現處理含硫廢水所產生的汙泥中存在褐藻多糖(Fucoidan)，卡拉膠(Carrageenan)，肝素(Heparin)，藻石酸鹽(Alginate)等硫酸多糖(SPs)

丨文章簡介丨

硫酸多糖是一類廣泛應用於印染、紡織、造紙、橡膠生產、混凝土加工、食品化妝品生產及製藥等領域的基礎添加劑與原料，依照純度分為工業級、食品級與藥品級三個等級。目前，硫酸多糖僅被發現存在於海藻與少數動、植物組織中。大規模工業級與食品級產品的生產完全依賴於海藻提取，藥品級產品則由海藻和動物組織提取而來。由於硫酸多糖來源單一，近年來全球硫酸多糖市場始終處於供不應求狀態，硫酸多糖產品售價也以每年2.5%~4%的速度持續上漲。

本研究選取多種經實驗室篩選培養的汙泥及香港某處理含鹽廢水汙水廠剩餘汙泥為對象，對其中硫酸多糖總量、種類進行了研究。同時，對具有生物活性的硫酸多糖品種經提取純化後的主要生物活性與純度進行了比較。結果表明汙水中所含有的硫酸鹽等硫源是汙泥合成硫酸多糖的前提條件，所合成的硫酸多糖存在於汙泥胞外聚合物(EPS)中。當汙水中含有硫源時，汙泥在交替厭氧/好氧條件下（如處理含硫廢水的A2O工藝）能夠合成多種硫酸多糖（包括藻石酸鹽、褐藻多糖、卡拉膠、肝素等），總量約300~400mg/gVSS，其中以不具有生物活性的藻石酸鹽為主，約佔總量的50%，卡拉膠與褐藻多糖含量次之，肝素含量最低。然而，單一的硫酸鹽還原或硫氧化條件會對汙泥中硫酸多糖的合成產生顯著抑制，在該環境中培養的汙泥樣品，其所含硫酸多糖總量均小於100mg/gVSS。汙泥中具有生物活性的硫酸多糖品種經提取與純化後，其純度與市售由海藻提取而來的產品基本相同，且其主要生物活性（抗氧化性、抗凝血性及抗腫瘤（抗血管形成）特性）均得以保留。與海藻提取的硫酸多糖相比，汙泥中所合成的硫酸多糖分子量普遍較低，有利於其後續產品的加工。

近些年，受近海海洋環境惡化、颱風等惡劣天氣增多的影響，近海陸地海藻養殖規模逐漸上升。然而，陸地海藻養殖的投資與成本巨大，其中包括養殖構築物的建設投資、養殖過程中CO2/空氣曝氣成本、營養物質投加成本與養殖廢水處理成本等。汙水中豐富的氮磷等營養物質與汙水處理廠的曝氣系統能夠為汙泥中硫酸多糖的合成提供天然的條件。因此，本研究為汙泥中硫酸多糖的回收提供了一條新的思路。鑑於硫酸多糖供不應求的市場現狀、逐年上升的市場需求（~2.5%/年）及高昂的市場價格（工業級產品2019年價格約1700~3000美元/噸，食品級與藥品級產品價格約為工業級產品的10至100倍），汙泥中硫酸多糖回收的經濟價值與潛力十分巨大。此外，硫酸多糖回收還可起到汙泥減量、提高脫水性（破壞EPS結構）與厭氧發酵效果等作用，對於汙泥處理亦具有促進效果。然而，汙泥中硫酸多糖的合成機理、最佳合成條件、回收方法等仍需要進一步研究。

原文信息：



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