超聲破解對(duì)酶活性影響以及水解產(chǎn)物分析.pdf

1、利用超聲波對(duì)剩余污泥進(jìn)行破解預(yù)處理,可以改變污泥絮體結(jié)構(gòu),并使污泥中胞外水解酶(蛋白酶、α-葡萄糖苷酶等)和硝酸鹽還原酶的活力發(fā)生變化;液相中慢速降解有機(jī)物(蛋白質(zhì)、多糖)含量發(fā)生改變。經(jīng)過超聲預(yù)處理的污泥飼入反應(yīng)器進(jìn)行厭氧水解酸化反應(yīng),可以縮短反應(yīng)時(shí)間,提高反應(yīng)速率。本文主要研究污泥酶活力以及慢速降解有機(jī)物溶出在不同破解聲能密度、頻率下的變化;分析污泥超聲破解對(duì)水解酸化速率影響并建立污泥水解酸化動(dòng)力學(xué)模型。
　　試驗(yàn)結(jié)果表明,超

2、聲波能量在一定范圍內(nèi)促進(jìn)酶活力提升。在聲能密度0.48kW/L下,酶活力呈現(xiàn)出持續(xù)上升的趨勢(shì)。而在0.96kW/L、1.44kW/L下,酶活力的變化趨勢(shì)呈現(xiàn)出先升高后降低的趨勢(shì)。在1.92kW/L下,酶活力隨著破解時(shí)間增加而下降。胞內(nèi)酶與胞外酶在不同的聲能密度下表現(xiàn)出了最大活力;硝酸鹽還原酶在0.96kW/L下破解后活力較原泥提升了3.23倍,而蛋白酶和α-葡萄糖苷酶在1.44kW/L破解后活力分別較原泥提升了2.79倍和3.48倍。選

3、擇酶活力提高的超聲破解工況,研究發(fā)現(xiàn)超聲破解后水相中蛋白質(zhì)和多糖濃度隨破解時(shí)間提升。這是由于胞外聚合物(EPS)在超聲波作用下破解導(dǎo)致大分子有機(jī)物溶出釋放。聲能密度1.44kW/L下破解效果優(yōu)于0.96kW/L,同時(shí)溫度的提高有利于有機(jī)物濃度增加。
　　蛋白質(zhì)和多糖的釋放可以增加水解反應(yīng)底物的濃度,而酶活力的提高可有效加快酶促反應(yīng)的速率。綜合考慮有機(jī)物濃度和酶活力提升的因素,選擇硝酸鹽酶活力增加最顯著的0.96kW/L,15min

4、作為水解酸化試驗(yàn)預(yù)處理工況,并選擇0.48kW/L,5min為初始預(yù)處理工況作為對(duì)比,進(jìn)行了常溫、中溫、高溫下的水解酸化試驗(yàn)。試驗(yàn)發(fā)現(xiàn),破解預(yù)處理可以促進(jìn)污泥的水解酸化速率,水解酸化溫度是另一個(gè)促進(jìn)因素。一方面,常溫反應(yīng)環(huán)境下,蛋白質(zhì)和多糖水解速率及產(chǎn)酸速率較慢,而在中溫和高溫下水解酸化速率大幅度提高。另一方面,破解功率增大、破解時(shí)間延長(zhǎng),污泥厭氧水解酸化速率有效提升。常溫下控制組、0.48kW/L,5min和0.96kW/L,15mi