一體化污水處理設備為什么選擇中科貝特環保

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.目前發現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、)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不同，可能呈現出*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鏈霉蛋白酶水解底物L-亮氨酸-4-硝基苯胺E的影響，發現當水解底物濃度為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Km小);腐殖質會優先與酶相互結合，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，腐殖質會抑制胰蛋白酶水解苯甲酰精氨酸乙酯(BAEE)66%~68%的活性;腐殖質還會抑制羧肽酶水解芐氧羰基甘氨酰基苯丙氨酸(Z-gly-phe)66%~74%的活性;但是，當兩者水解酶氨基被乙酰化后，酶活性并未受到抑制.

　　3.1.2 靜電網捕作用

　　腐殖質相互交聯具有空隙網狀結構，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-質譜聯用、核磁共振等技術證實了復雜難溶蛋白質顆粒或水解酶容易被腐殖質網狀結構所包裹，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，系統中溶解性腐殖質濃度會不斷積累.根據化學平衡原理，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.