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在废水生物处理系统中,微生物对污染物的代谢过程实质上是一系列的酶促反应过程,酶的活性直接关系到有机物的降解效率,因此,研究废水生物处理系统中的微生物酶的特性,对提高处理效率有着重要的意义。本文以水解酸化工艺中的淀粉酶、蛋白酶及脱氢酶为研究对象,考察了酶活性变化规律,分析了酶的稳定性及分布特征,探讨了酶活性与微生物量的相关性。
研究结果表明,氮源对水解酸化系统中的酶活力有较大影响,以氯化铵和尿素按1:2混合作为氮源得到的酶活力最高,而单独以尿素为氮源时系统中的酶活力最低,其中混合氮源所获淀粉酶、蛋白酶、TTC——脱氢酶的活力分别是单独以尿素为氮源的1.4倍、3.0倍、1.8倍,COD去除率提高了11%。微量金属元素镁对酶活力的提高起着显著的促进作用,进水中单独投加30mg/L氯化镁时所得脱氢酶、淀粉酶、蛋白酶活力分别是空白时的1.5倍、1.6倍、5.6倍,COD去除率相应提高了17%,但系统中淀粉酶的稳定性却明显下降,在同等保存时间下与空白时相比下降了10%以上,蛋白酶的稳定性没有明显变化。进水中添加钴离子不但会抑制淀粉酶和蛋白酶的活性,而且会降低其稳定性,但钴离子对脱氢酶的活力起促进作用;淀粉酶和蛋白酶均在偏碱性条件下达到最大酶活力和稳定性;TTC——脱氢酶在pH值为7时达到最大酶活力;在酸性较强和碱性较强的进水条件下的上述酶活力较低。因此,相对而言中性偏碱性条件更利于酶促反应的进行,也因之能获得相对较大的COD去除率。
对水解酸化系统中的酶活性分布特征的研究结果表明,淀粉酶活力分布相对较为稳定,其中沉淀物中淀粉酶在总酶活力中所占比重最大,其平均相对含量约为47%,一次提取液中的淀粉酶活力与二次提取液中的淀粉酶活力的平均相对含量大约分别25%、28%;蛋白酶则主要结合与细胞表面或者深埋于胞外物中,一次提取液中检出的蛋白酶活力很小,大约是直接测定出的蛋白酶活力的2%~5%。研究结果还表明,胞外物中蛋白质含量与直接测定出的淀粉酶、蛋白酶活力及一次提取液中的蛋白酶活力之间显著相关(P<0.05),相关系数分别为0.695、0.686和0.681。
论文运用GC-MS检测了生物膜中的PLFAs组成及含量,结果显示生物膜中的PLFAs组成以单不饱和脂肪酸、偶数链饱和脂肪酸和支链脂肪酸为主,相对含量分别约为34~39%、25~29%和21~25%;微生物群落结构分析结果显示,随着环境条件的改变,水解酸化工艺中微生物各个功能类群的相对含量变化幅度均不超过4%,群落结构稳定。对生物量与蛋白酶、淀粉酶及脱氢酶的活力之间的关系探讨结果表明,二者无显著相关性。