论文部分内容阅读
在污水生物处理中,污染物质的生物降解和转化主要是通过酶的催化作用完成的,研究污水生物处理系统中微生物酶活性及其作用过程对于深入探讨生化反应系统机理,提高污水处理效率等具有重要的意义。过氧化氢酶是一类能够催化氧化还原反应的氧化还原酶,在污水生物处理过程中,通过活性污泥中的过氧化氢酶作用可以分解对微生物有毒性的过氧化氢,保证污水处理效率。为了深入研究和分析活性污泥系统中过氧化氢酶的活性变化特征与相关影响因素,以建立过氧化氢酶与污水生物处理系统的联系,使其能作为表征活性污泥活性的特征指标之一,进而通过检测过氧化氢酶指标来评价污水生物系统的效能,指导和优化污水生物系统的运行控制,以实际活性污泥为对象,通过一系列试验研究了过氧化氢酶活性的检测方法及影响因素。通过对活性污泥过氧化氢酶(CAT)活性的正交试验,发现当污泥量为1.5ml、硫酸加入量为1ml、明矾加入量为0.7ml、震荡时间为20min时,所检测的活性污泥的过氧化氢酶指标最高。在此条件下,分别对污水生物处理的系统中CAT活性、COD、TN、氨氮、TP的去除变化规律进行了若干试验研究,结果表明:活性污泥CAT活性与COD、TN、氨氮的去除效果关联度较高,当污水生物处理系统的活性污泥CAT活性较高时,系统中COD、TN、氨氮的去除效果相对较高,但与TP的去除不甚敏感。通过试验研究了污水生物处理系统中pH、温度、MLSS、C/N、金属离子对污泥CAT活性的影响,结果表明:CAT活性对pH值非常敏感,在强酸强碱状态下,CAT活性很低,处于中性弱碱状态时,活性较高,相应的最适pH值为7;温度过低或过高,都对CAT活性有抑制作用,尤其是温度高时,热变性造成的影响比升温引起反应加速的影响更大,过高的温度甚至会使过氧化氢酶失活,过氧化氢酶的最适温度为25℃;CAT活性随着MLSS浓度的提高而提高,CAT活性的最佳MLSS浓度为6000mg/L;随着C/N的提高,CAT活性稍有增加,但上升幅度不明显,过氧化氢酶的最佳运行C/N为10;当污水生物处理系统含有金属离子时,对活性污泥的CAT活性有较大影响,几种金属离子影响CAT活性的程度不尽相同,Mn2+能够提高活性污泥的CAT活性,Mg2+和K+有较弱的激活效果,Zn2+、Li+、Ba2+和Ag+对CAT活性有一定的抑制作用,并影响系统对污水中过氧化氢的去除效率,A13+的存在,则能使过氧化氢酶失活。构建了过氧化氢酶相关实验因子与过氧化氢酶活性之间的数学模型,由该模型可得知,在实验所设计的水平范围内,醋酸缓冲液的pH值和CAT活性呈开口向下的抛物线关系,即pH值过高或过低对其CAT活性均有一定的抑制作用;CAT活性和温度呈向下的抛物线关系,在低水平时温度与CAT活性呈直线相关关系,随着温度的升高则变为抛物线关系,说明温度较低时随温度的升高CAT活性增强,当温度升到一定程后CAT活性开始下降,这和酶的蛋白质特性相一致。MLSS与CAT活性呈正相关关系,随着MLSS水平值的升高,CAT活性呈先慢后快的上升。在通过模型综合考虑pH、温度、MLSS及C/N对系统的CAT活性时,C/N对CAT活性的影响表现的不甚显著,温度和pH值是影响过氧化氢酶活性的关键因子;考虑各因子相互影响的综合效应,在pH值为7、温度为25℃、MLSS为8000mg/L时,所检测的CAT活性值最高。