一體化污水處理設備為什么選擇中科貝特環(huán)保

剩余污泥中部分細菌能夠在厭氧條件下以腐殖質或腐殖質模式物AQDS作為終端電子受體，通過氧化有機底物(如糖原、乙酸、甲酸等)或H2，進行腐殖質氧化還原，從而參與細菌呼吸代謝過程.目前發(fā)現(xiàn)具有腐殖質或醌參與呼吸功能的微生物主要集中在地桿菌屬(Geobacter)和希瓦氏菌屬(Shewanella), 具體包括Fe3+還原菌、硝酸鹽還原菌、脫亞硫酸菌、發(fā)酵性細菌和嗜熱產甲烷菌等.研究表明，厭氧條件下腐殖質可作為電子中間體促進難降解有機物(如偶氮染料活性紅、四氯化碳)和Fe3+等轉化;同時，電子傳遞過程會產生能量，支持菌體生長.圖 1顯示了腐殖質作為電子受體/中間體的作用機制.

　　圖 1腐殖質作為電子受體/中間體的作用機制

　　總之，因腐殖質含諸多復雜官能團和電子傳遞機制的存在，腐殖質無疑會參與污泥厭氧消化反應過程，勢必影響酶促水解反應、厭氧消化底物分解/合成、微生物生理代謝等.

　　3 腐殖質對污泥厭氧消化過程的影響

　　腐殖質對厭氧消化過程的影響在不同階段表現(xiàn)不同，可能呈現(xiàn)出*不同的影響.正影響自然不必擔心，而負影響就是副作用、甚至是抑制作用.因此，首先需要全面了解腐殖質對厭氧消化全過程的不同影響，以制定消除負作用或者解除抑制作用的技術路線.

　　3.1 水解階段

　　水解是厭氧消化的限速步驟.污泥中腐殖質含量雖然較少，但一旦出現(xiàn)則會抑制蛋白質酶、脂肪酶和纖維素酶活性，導致厭氧消化水解效率降低、后續(xù)產酸和產甲烷階段延遲.研究表明，結晶纖維素(Avicel)單獨進行厭氧消化水解效率為78%，添加5.0 g·L-1腐殖質后結晶纖維素厭氧消化水解效率可降低50%.也有研究顯示，當厭氧消化系統(tǒng)未添加腐殖質時，纖維素(Sigmacell type 50)水解效率為6%，當腐殖質添加濃度提高至0.5 g·L-1時，纖維素水解幾乎被*抑制;腐殖質對于三丁酸甘油酯水解抑制率約為10%~50%.有學者嘗試采用紫外分光光度法探究水溶性腐殖質對*水解底物L-*-4-硝基苯胺E的影響，發(fā)現(xiàn)當水解底物濃度為150~450 mg·L-1時，約22.7%的蛋白酶活性被腐殖質抑制.

　　腐殖質主要通過共價鍵作用、靜電網(wǎng)捕作用、化學平衡作用等方式抑制污泥厭氧消化有機底物水解過程，具體如圖 2所示.

　　圖 2腐殖質抑制有機物水解作用機理

　　3.1.1 共價鍵作用

　　水解酶碰撞反應物分子頻率和超越活化能(屏障)而有效碰撞的機會決定了水解反應進行的速度.腐殖質通過共價鍵方式與水解酶發(fā)生作用;腐殖質所含羧基、酚羥基與水解酶氨基相互連結，從而減少、阻礙了水解酶與反應物碰撞頻率，使厭氧消化水解速度和效率降低.研究表明，腐殖質酚羥基含量越多，其對蘋果酸酶親和性就越好(親和系數(shù)Km小);腐殖質會優(yōu)先與酶相互結合，阻礙其它有機底物與酶活性點位接觸，從而抑制水解酶的催化作用.更多研究顯示，腐殖質會抑制*水解苯甲酰*乙酯(BAEE)66%~68%的活性;腐殖質還會抑制羧肽酶水解芐氧羰基甘氨?；?(Z-gly-phe)66%~74%的活性;但是，當兩者水解酶氨基被乙?；螅富钚圆⑽词艿揭种?

　　3.1.2 靜電網(wǎng)捕作用

　　腐殖質相互交聯(lián)具有空隙網(wǎng)狀結構，能夠捕獲和包裹各種有機物、無機物和水分子，因此，腐殖質會阻礙水解酶與復雜有機物接觸.研究顯示，通過氣相色譜-質譜聯(lián)用、核磁共振等技術證實了復雜難溶蛋白質顆?；蛩饷溉菀妆桓迟|網(wǎng)狀結構所包裹，物質不容易進出，從而阻止有機物與水解酶接觸，減少有機物水解效率.也有研究人員采用動電光散射、滴定儀、微熱量等技術證實了在靜電和疏水作用下，蛋白質被包裹在腐殖質內部結構之中.脂質分子具有非極性疏水性，分子量小于蛋白質、糖類，不能形成聚合物(王鏡巖等，2008).因此，腐殖質對脂質的包裹作用較蛋白質、糖類要小.更多研究表明，胞外聚合物(EPS)中腐殖質含量約為25 mg·L-1，其中，粘性層(zui外層)腐殖質含量約占67%;EPS所含腐殖質多數(shù)存在于粘性層，因此，會包裹細胞，阻礙外界水解酶對內層蛋白質、多糖水解.

　　腐殖質與水解酶質量比會影響結合物分子表面所帶電荷量.當比值小于等電點質量比，分子間以靜電作用力為主，水解酶被腐殖質包裹，使得底物不易接觸到酶活性位點，導致酶活性下降.當比值大于等電點質量比，因結合多余腐殖質導致分子之間存在靜電排斥作用，此時疏水作用開始發(fā)揮;當疏水作用不足以克服靜電排斥力時就會導致部分水解酶游離，促使水解酶部分活性位點裸露出來，增強酶活性;反之，水解酶仍被包被，導致酶活性不變或下降.

　　3.1.3 化學平衡作用

　　隨著厭氧消化過程進行，系統(tǒng)中溶解性腐殖質濃度會不斷積累.根據(jù)化學平衡原理，溶解性腐殖質濃度升高會阻礙難溶性有機聚合物(蛋白質、糖類、脂質等)向溶解性有機物方向水解.此外，位于酶活性中心的金屬離子(如Fe3+、Zn2+、Cu2+、Ni2+等)是酶的重要組成部分，腐殖質存在可能會與這些金屬離子發(fā)生絡合、螯合、吸附反應，減少活性中心與底物接觸，改變酶結構，從而抑制酶活性.