超聲破解對酶活性影響以及水解產(chǎn)物分析.pdf

1、利用超聲波對剩余污泥進行破解預(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)器進行厭氧水解酸化反應(yīng),可以縮短反應(yīng)時間,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水解酸化速率影響并建立污泥水解酸化動力學(xué)模型。
　　試驗結(jié)果表明,超

2、聲波能量在一定范圍內(nèi)促進酶活力提升。在聲能密度0.48kW/L下,酶活力呈現(xiàn)出持續(xù)上升的趨勢。而在0.96kW/L、1.44kW/L下,酶活力的變化趨勢呈現(xiàn)出先升高后降低的趨勢。在1.92kW/L下,酶活力隨著破解時間增加而下降。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,同時溫度的提高有利于有機物濃度增加。
　　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)處理工況作為對比,進行了常溫、中溫、高溫下的水解酸化試驗。試驗發(fā)現(xiàn),破解預(yù)處理可以促進污泥的水解酸化速率,水解酸化溫度是另一個促進因素。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、破解時間延長,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