城市污水处理系统中酶的活性很高, 对于城市污水生物处理系统中微生物酶的研究具有非常重要的意义。本文探讨了城市污水生物处理系统中微生物酶活性及其分布, 并且发现混合水样和出水水样DOC是基本上一致的, 同时研究了NO3-浓度对胞外酶活性的影响。
1 城市污水生物处理系统中微生物酶活性及其分布
和微生物细胞相连的酶活性使用城市污水生物处理系统中的混合水样进行测定, 而可溶性酶活性使用出水水样进行测定, 酶活性及其分布的结果如图1所示。
如图1所示, 对于各个量进行说明:城市污水生物处理系统中的混合水样中的酶活性使用图中的EAs进行表示;出水水样中的酶活性使用图中的EAe进行表示;亮氨酸氨基肽酶使用图中的L-AMP进行表示;β2葡萄糖苷酶使用图中的β-GLC进行表示;碱性磷酸酶使用图中的APA进行表示;脂酶使用图中的LIP进行表示。
根据图1, 我们能够推出, 城市污水处理系统中的酶具有非常高的活性。城市污水生物处理系统中的混合水样中亮氨酸氨基肽酶、β2葡萄糖苷酶和碱性磷酸酶的活性是基本一致的, 它们的平均活性大约为31.0μmol/ (L·h) ～36.7μmol/ (L·h) , 而脂酶的活性是非常高的, 脂酶的平均活性为88.5μmo l/ (L·h) , 最高能够达到12 5.4μmol/ (L·h) 。和城市污水生物处理系统中的混合水样相比而言, 出水水样中的酶具有非常小的活性, 亮氨酸氨基肽酶和β2葡萄糖苷酶的平均活性是6.6μmol/ (L·h) ～6.7μmol/ (L·h) , 碱性磷酸酶的平均活性最小, 仅仅是1.7μmol/ (L·h) , 而在第25天到第70天, 脂酶的活性发生非常巨大的改变。通过这些数据, 可以体现出绝大部分胞外酶是与细胞连接着的, 或者是固定在细胞外多聚基质里的, 而不是被微生物通过自由、溶解的状态在溶液中释放出来。酶的分布及其在各种有机物降解过程中的作用能够通过城市污水生物处理系统中的混合水样与出水水样中的酶活性得到充分的体现。通过上述的实验证明, 在城市污水生物处理系统中的混合水样中, 占据总活性的非常大的一部分的比例的是活性污泥的酶活性, 占据76.9%～94.8%。胞外酶的自身的分布规律能够起到两个方面的作用:一方面, 能够从降解废水的大分子有机物中, 使存在于活性污泥菌胶团中的微生物获得足够的能量和有机营养物质;另一方面, 对于胞外多聚基质聚集大量的专性水解酶起到非常有利的作用, 对于酶的稳定性的保持有着一定的帮助。
2 城市污水生物处理系统中微生物酶活性与DOC的关系
为了研究城市污水生物处理系统中胞外酶的活性对于有机物的讲解的影响, 对于城市污水生物处理系统中的混合水样及出水水样中的DOC进行了分别监测。通过实验得到下面的结论:城市污水生物处理系统中的混合水样和出水水样中的DOC是基本上一致的, 它们的平均DOC分别是20.6mg/L和21.1mg/L, 但是, 相对于城市污水生物处理系统中的出水水样中的活性来说, 混合水样中亮氨酸氨基肽酶、β2葡萄糖苷酶、碱性磷酸酶和脂酶这四种胞外酶的活性却分别高了5.0、5.5、17.2、3.3倍。通过这一实验结果, 可以发现:在受到特定的有机负荷的作用时, 各种有机物能够被各测试的胞外酶降解, 特别是在受到特定的低或中等有机负荷而不是高或超饱和的有机负荷的情况时。在其他类型的废水处理试验中, 也充分证明了上面的结果的正确性。
深入研究所有胞外酶与DOC的关系之后, 没有一个有作用的二者之间的关系被发现。可以得出下面的结论:废水中有机物被微生物降解是由于所有胞外酶的共同影响, 而不是由于特定的一种胞外酶的影响。
3 NO3-浓度对胞外酶活性的影响
在城市污水有机物的降解的过程中, 氮的存在是仅次于碳的。NO3-中含有氮, 为了使各种酶的作用效能得到充分的发挥, 应该探讨NO3-浓度对胞外酶活性的影响, 从而使机物的降解效率得到大幅度的提高。在实验中, NO3-为零到500mg/L, 酶作用物的摩尔浓度为50μmol/L。
不管是城市污水生物处理系统中的混合水样还是出水水样中的亮氨酸氨基肽酶的活性, 它们都是随着NO3-浓度的增加而增加的。得出这种结论是由于这些外加的NO3-对蛋白质分子的网络结构产生损伤或造成局部的破坏, 从而造成非常多的基质在微生物中暴露, 使蛋白质的酶解作用得到提高。NO3-对β2葡萄糖苷酶活性的影响也是类似的。
NO3-对碱性磷酸酶和脂酶的活性却起到非常显著的约束作用, 特别是对碱性磷酸酶中可溶性酶的活性影响是巨大的。但是, 由于城市污水生物处理系统中的混合水样中碱性磷酸酶具有较高的含量和较大的活性, 外加的NO3-没有产生显著的影响, 这也能够充分体现出废水中的氮和磷在特定的情况下能够使胞外酶的活性作用受到一定的相互影响。由此看来, 二者的关系在废水脱氮除磷时应该做到全面斟酌。
摘要：随着工业的飞速发展以及低碳经济理念的出现, 对于城市污水生物处理系统中微生物酶的研究具有非常重要的意义。本文对城市污水生物处理系统中微生物酶进行了初步探讨, 并且发现混合水样和出水水样的DOC是基本上一致的, 同时研究了NO3-浓度对胞外酶活性的影响。希望通过本文的研究, 能够抛砖引玉, 引起国内外专家学者对于该领域的进一步的重视。
关键词：城市污水,生物处理系统,微生物酶
参考文献
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