CaO2对城市污水处理中剩余污泥厌氧发酵产酸性能与生物酶活性的影响
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１．河南省环境污染治理与生态修复协同创新中心 郑州轻工业大学，河南 郑州 ４５０００１；
２．河南恒安环保科技有限公司，河南 郑州 ４５０００１
１．Ｈｅ′ｎａｎＣｏｌｌａｂｏｒａｔｉｖｅＩｎｎｏｖａｔｉｏｎＣｅｎｔｅｒｏｆＥｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌＰｏｌｌｕｔｉｏｎＣｏｎｔｒｏｌａｎｄＥｃｏｌｏｇｉｃａｌ Ｒｅｓｔｏｒａｔｉｏｎ，ＺｈｅｎｇｚｈｏｕＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＬｉｇｈｔＩｎｄｕｓｔｒｙ，Ｚｈｅｎｇｚｈｏｕ４５０００１，Ｃｈｉｎａ；
２．Ｈｅ′ｎａｎＨｅｎｇ′ａｎＥｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌＰｒｏｔｅｃｔｉｏｎＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙＣｏ．，Ｌｔｄ．，Ｚｈｅｎｇｚｈｏｕ４５０００１，Ｃｈｉｎａ
摘要：将 ＣａＯ２添加至城市污水处理剩余污泥厌氧发酵系统中，研究 ＣａＯ２ 添加 量对剩余污泥水解酸化和厌氧发酵性能的影响，结果表明：ＣａＯ２ 的添加能够促 进污泥溶液化和分解，提高污泥水解性能，发酵系统中的蛋白质和多糖质量浓 度随着 ＣａＯ２添加量的增加而增大；适当添加 ＣａＯ２ 能够促进污泥厌氧发酵产 酸，且产酸过程具有延迟性，也能促进蛋白酶、α－葡萄糖苷酶和脱氢酶的活性， 但 会 严 重 抑 制 碱 性 磷 酸 酶 和 酸 性 磷 酸 酶 的 活 性；随 着 ＣａＯ２ 添 加 量 的 增 加， ＮＨ４＋ －Ｎ释放量先增大后降低，而 ＰＯ４３－ －Ｐ释放量则呈降低趋势．从机理角度 分析，ＣａＯ２溶于水后生成 ＯＨ－，Ｏ２－，Ｈ２Ｏ２等强氧化物质，能够有效破坏微生物细 胞壁，强化污泥水解，ＯＨ－形成的碱性环境可抑制产甲烷菌的活性，降低 ＳＣＦＡｓ的 消耗，ＯＨ－，Ｃａ２＋与发酵系统中的 ＮＨ４＋ －Ｎ和 ＰＯ４３－ －Ｐ形成鸟粪石沉淀，有利于 氮和磷物质的有效回收．
钮劲涛１，２，金宝丹１，周萍１，牛佳慧１，张局１，张钟方１， 陶泓帆１，马志刚１，代菁雯１，李诺楠１
ＮＩＵＪｉｎｔａｏ１，２，ＪＩＮＢａｏｄａｎ１，ＺＨＯＵＰｉｎｇ１，ＮＩＵＪｉａｈｕｉ１，ＺＨＡＮＧＪｕ１， ＺＨＡＮＧＺｈｏｎｇｆａｎｇ１，ＴＡＯＨｏｎｇｆａｎ１，ＭＡＺｈｉｇａｎｇ１，ＤＡＩＪｉｎｇｗｅｎ１，ＬＩＮｕｏｎａｎ１
ＣａＯ２ 对城市污水处理中剩余污泥厌氧发酵 产酸性能与生物酶活性的影响
ＥｆｆｅｃｔｓｏｆＣａＯ２ｏｎｔｈｅａｎａｅｒｏｂｉｃｆｅｒｍｅｎｔａｔｉｏｎａｃｉｄｉｆｉｃａｔｉｏｎｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅａｎｄ ｂｉｏｌｏｇｉｃａｌｅｎｚｙｍｅａｃｔｉｖｉｔｙｏｆｗａｓｔｅａｃｔｉｖａｔｅｄｓｌｕｄｇｅｉｎｍｕｎｉｃｉｐａｌｗａｓｔｅｗａｔｅｒ ｔｒｅａｔｍｅｎｔ
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Ａｂｓｔｒａｃｔ：ＴｈｅｄｉｆｆｅｒｅｎｔｄｏｓｅＣａＯ２ ｗａｓａｄｄｅｄｉｎｔｏｔｈｅｗａｓｔｅａｃｔｉｖａｔｅｄｓｌｕｄｇｅａｎａｅｒｏｂｉｃｆｅｒｍｅｎｔａｔｉｏｎｓｙｓｔｅｍ ｗｈｉｃｈｓｔｕｄｉｅｄｔｈｅｅｆｆｅｃｔｏｆＣａＯ２ ｏｎｔｈｅＷＡＳａｎａｅｒｏｂｉｃｆｅｒｍｅｎｔａｔｉｏｎｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ．Ｔｈｅｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｅｄｔｈａｔ ＣａＯ２ ｃｏｕｌｄｅｎｈａｎｃｅｔｈｅＷＡＳｓｏｌｕｂｉｌｉｚａｔｉｏｎａｎｄｓｌｕｄｇｅｄｅｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎ，ａｎｄｉｎｃｒｅａｓｅｔｈｅＷＡＳｈｙｄｒｏｌｙｓｉｓｐｅｒ ｆｏｒｍａｎｃｅ，ｔｈｅｍａｓｓｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎｏｆｐｒｏｔｅｉｎａｎｄｐｏｌｙｓａｃｃｈａｒｉｄｅｉｎｃｒｅａｓｅｄｗｉｔｈｔｈｅＣａＯ２ ａｄｄｉｔｉｏｎ．Ａｔｔｈｅｓａｍｅ ｔｉｍｅ，ａｐｐｒｏｐｒｉａｔｅｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎｏｆＣａＯ２ｃｏｕｌｄｐｒｏｍｏｔｅｓｌｕｄｇｅａｎａｅｒｏｂｉｃｆｅｒｍｅｎｔａｔｉｏｎｔｏｐｒｏｄｕｃｅａｃｉｄａｎｄｉｔｗａｓ ｄｅｌａｙｅｄ，ａｎｄａｌｓｏｃｏｕｌｄｐｒｏｍｏｔｅｔｈｅａｃｔｉｖｉｔｙｏｆｐｒｏｔｅａｓｅ，αｇｌｕｃｏｓｉｄａｓｅａｎｄｄｅｈｙｄｒｏｇｅｎａｓｅ，ｂｕｔｓｕｐｐｒｅｓｓｅｄａｌ ｋａｌｉｎｅｐｈｏｓｐｈａｔａｓｅａｎｄａｃｉｄｐｈｏｓｐｈａｔａｓｅ．ＴｈｅｒｅｌｅａｓｅａｍｏｕｎｔｏｆＮＨ４＋Ｎｉｎｃｒｅａｓｅｄｆｉｒｓｔｔｈｅｎｄｅｃｌｉｎｅｄｗｉｔｈｔｈｅ ｉｎｃｒｅａｓｅｏｆＣａＯ２ａｄｄｉｔｉｏｎ，ｂｕｔｔｈｅｒｅｌｅａｓｅａｍｏｕｎｔｏｆＰＯ４３－ＰｄｅｃｌｉｎｅｄｗｉｔｈｔｈｅｉｎｃｒｅａｓｅｏｆＣａＯ２ａｄｄｉｔｉｏｎ．Ｆｒｏｍ ｔｈｅａｎａｌｙｓｉｓｏｆｍｅｃｈａｎｉｓｍ ｐｅｒｓｐｅｃｔｉｖｅ，ＣａＯ２ ｄｉｓｓｏｌｖｅｄｉｎｗａｔｅｒｔｏｆｏｒｍ ｓｔｒｏｎｇｏｘｉｄｉｚｉｎｇｓｕｂｓｔａｎｃｅｓｓｕｃｈａｓ ＯＨ－，Ｏ２－，Ｈ２Ｏ２，ｗｈｉｃｈｃｏｕｌｄｅｆｆｅｃｔｉｖｅｌｙｄｅｓｔｒｏｙｔｈｅｍｉｃｒｏｂｉａｌｃｅｌｌｗａｌｌａｎｄｓｔｒｅｎｇｔｈｅｎｔｈｅｈｙｄｒｏｌｙｓｉｓｏｆ ｓｌｕｄｇｅ．ＴｈｅａｌｋａｌｉｎｅｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔｆｏｒｍｅｄｂｙＯＨ－ ｉｎｈｉｂｉｔｅｄｔｈｅａｃｔｉｖｉｔｙｏｆｍｅｔｈａｎｏｇｅｎｓａｎｄｒｅｄｕｃｅｄｔｈｅｃｏｎ ｓｕｍｐｔｉｏｎｏｆＳＣＦＡｓ，ａｓｔｒｕｖｉｔｅｐｒｅｃｉｐｉｔａｔｅｗａｓｆｏｒｍｅｄｂｙｔｈｅａｃｔｉｏｎｏｆＯＨ－ ａｎｄＣａ２＋ ｗｉｔｈＮＨ４＋Ｎ ａｎｄ ＰＯ４３－Ｐｉｎｔｈｅｆｅｒｍｅｎｔａｔｉｏｎｓｙｓｔｅｍ，ｗｈｉｃｈｗａｓｂｅｎｅｆｉｃｉａｌｔｏｔｈｅｅｆｆｅｃｔｉｖｅｒｅｃｏｖｅｒｙｏｆｎｉｔｒｏｇｅｎａｎｄｐｈｏｓｐｈｏｒｕｓ ｓｕｂｓｔａｎｃｅｓ．
关键２；水 解 酸 化；短 链 脂肪酸；生物酶活性
Ｋｅｙｗｏｒｄｓ： ｗａｓｔｅａｃｔｉｖａｔｅｄｓｌｕｄｇｅ； ａｎａｅｒｏｂｉｃｆｅｒｍｅｎｔａｔｉｏｎ； Ｃａｌｃｉｕｍ ｐｅｒｏｘｉｄｅ； ｈｙｄｒｏｌｙｔｉｃａｃｉｄｉｆｉｃａｔｉｏｎ； ｓｈｏｒｔｖｏｌａｔｉｌｅｆａｔｔｙ ａｃｉｄｓ；ｂｉｏｌｏｇｉｃａｌ ｅｎｚｙｍｅａｃｔｉｖｉｔｙ
·６４·
２０１９年 ７月 第 ３４卷 第 ４期
ＪＯＵＲＮＡＬＯＦＬＩＧＨＴＩＮＤＵＳＴＲＹ Ｖｏｌ．３４Ｎｏ．４Ｊｕｌｙ２０１９
引用格式：钮劲涛，金宝丹，周萍，等．ＣａＯ２ 对城市污水处理 中 剩 余 污 泥 厌 氧 发 酵 产 酸 性 能 与 生物酶活性的影响［Ｊ］．轻工学报，２０１９，３４（４）：６４－７３． 中图分类号：Ｘ７０３ 文献标识码：Ａ ＤＯＩ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．２０９６－１５５３．２０１９．０４．０１０ 文章编号：２０９６－１５５３（２０１９）０４－００６４－１０
收稿日期：２０１９－０４－２９ 基金项目：河南省自然科学基金项目（１８２３００４１０１４０）；郑州轻工业大学众创空间孵化项目（２０１８ＺＣＫＪ２０１） 作者简介：钮劲涛（１９８２—），男，河南省漯河市人，河南恒安环保科技有限公司工程师，主要研究方向为污水处理及污泥
资源化应用．
钮劲涛，等：ＣａＯ２ 对城市污水处理中剩余污泥厌氧发酵产酸性能与生物酶活性的影响
１．河南省环境污染治理与生态修复协同创新中心 郑州轻工业大学，河南 郑州 ４５０００１；
２．河南恒安环保科技有限公司，河南 郑州 ４５０００１
１．Ｈｅ′ｎａｎＣｏｌｌａｂｏｒａｔｉｖｅＩｎｎｏｖａｔｉｏｎＣｅｎｔｅｒｏｆＥｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌＰｏｌｌｕｔｉｏｎＣｏｎｔｒｏｌａｎｄＥｃｏｌｏｇｉｃａｌ Ｒｅｓｔｏｒａｔｉｏｎ，ＺｈｅｎｇｚｈｏｕＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＬｉｇｈｔＩｎｄｕｓｔｒｙ，Ｚｈｅｎｇｚｈｏｕ４５０００１，Ｃｈｉｎａ；
２．Ｈｅ′ｎａｎＨｅｎｇ′ａｎＥｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌＰｒｏｔｅｃｔｉｏｎＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙＣｏ．，Ｌｔｄ．，Ｚｈｅｎｇｚｈｏｕ４５０００１，Ｃｈｉｎａ
摘要：将 ＣａＯ２添加至城市污水处理剩余污泥厌氧发酵系统中，研究 ＣａＯ２ 添加 量对剩余污泥水解酸化和厌氧发酵性能的影响，结果表明：ＣａＯ２ 的添加能够促 进污泥溶液化和分解，提高污泥水解性能，发酵系统中的蛋白质和多糖质量浓 度随着 ＣａＯ２添加量的增加而增大；适当添加 ＣａＯ２ 能够促进污泥厌氧发酵产 酸，且产酸过程具有延迟性，也能促进蛋白酶、α－葡萄糖苷酶和脱氢酶的活性， 但 会 严 重 抑 制 碱 性 磷 酸 酶 和 酸 性 磷 酸 酶 的 活 性；随 着 ＣａＯ２ 添 加 量 的 增 加， ＮＨ４＋ －Ｎ释放量先增大后降低，而 ＰＯ４３－ －Ｐ释放量则呈降低趋势．从机理角度 分析，ＣａＯ２溶于水后生成 ＯＨ－，Ｏ２－，Ｈ２Ｏ２等强氧化物质，能够有效破坏微生物细 胞壁，强化污泥水解，ＯＨ－形成的碱性环境可抑制产甲烷菌的活性，降低 ＳＣＦＡｓ的 消耗，ＯＨ－，Ｃａ２＋与发酵系统中的 ＮＨ４＋ －Ｎ和 ＰＯ４３－ －Ｐ形成鸟粪石沉淀，有利于 氮和磷物质的有效回收．
钮劲涛１，２，金宝丹１，周萍１，牛佳慧１，张局１，张钟方１， 陶泓帆１，马志刚１，代菁雯１，李诺楠１
ＮＩＵＪｉｎｔａｏ１，２，ＪＩＮＢａｏｄａｎ１，ＺＨＯＵＰｉｎｇ１，ＮＩＵＪｉａｈｕｉ１，ＺＨＡＮＧＪｕ１， ＺＨＡＮＧＺｈｏｎｇｆａｎｇ１，ＴＡＯＨｏｎｇｆａｎ１，ＭＡＺｈｉｇａｎｇ１，ＤＡＩＪｉｎｇｗｅｎ１，ＬＩＮｕｏｎａｎ１
ＣａＯ２ 对城市污水处理中剩余污泥厌氧发酵 产酸性能与生物酶活性的影响
ＥｆｆｅｃｔｓｏｆＣａＯ２ｏｎｔｈｅａｎａｅｒｏｂｉｃｆｅｒｍｅｎｔａｔｉｏｎａｃｉｄｉｆｉｃａｔｉｏｎｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅａｎｄ ｂｉｏｌｏｇｉｃａｌｅｎｚｙｍｅａｃｔｉｖｉｔｙｏｆｗａｓｔｅａｃｔｉｖａｔｅｄｓｌｕｄｇｅｉｎｍｕｎｉｃｉｐａｌｗａｓｔｅｗａｔｅｒ ｔｒｅａｔｍｅｎｔ
·６５·
Ａｂｓｔｒａｃｔ：ＴｈｅｄｉｆｆｅｒｅｎｔｄｏｓｅＣａＯ２ ｗａｓａｄｄｅｄｉｎｔｏｔｈｅｗａｓｔｅａｃｔｉｖａｔｅｄｓｌｕｄｇｅａｎａｅｒｏｂｉｃｆｅｒｍｅｎｔａｔｉｏｎｓｙｓｔｅｍ ｗｈｉｃｈｓｔｕｄｉｅｄｔｈｅｅｆｆｅｃｔｏｆＣａＯ２ ｏｎｔｈｅＷＡＳａｎａｅｒｏｂｉｃｆｅｒｍｅｎｔａｔｉｏｎｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ．Ｔｈｅｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｅｄｔｈａｔ ＣａＯ２ ｃｏｕｌｄｅｎｈａｎｃｅｔｈｅＷＡＳｓｏｌｕｂｉｌｉｚａｔｉｏｎａｎｄｓｌｕｄｇｅｄｅｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎ，ａｎｄｉｎｃｒｅａｓｅｔｈｅＷＡＳｈｙｄｒｏｌｙｓｉｓｐｅｒ ｆｏｒｍａｎｃｅ，ｔｈｅｍａｓｓｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎｏｆｐｒｏｔｅｉｎａｎｄｐｏｌｙｓａｃｃｈａｒｉｄｅｉｎｃｒｅａｓｅｄｗｉｔｈｔｈｅＣａＯ２ ａｄｄｉｔｉｏｎ．Ａｔｔｈｅｓａｍｅ ｔｉｍｅ，ａｐｐｒｏｐｒｉａｔｅｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎｏｆＣａＯ２ｃｏｕｌｄｐｒｏｍｏｔｅｓｌｕｄｇｅａｎａｅｒｏｂｉｃｆｅｒｍｅｎｔａｔｉｏｎｔｏｐｒｏｄｕｃｅａｃｉｄａｎｄｉｔｗａｓ ｄｅｌａｙｅｄ，ａｎｄａｌｓｏｃｏｕｌｄｐｒｏｍｏｔｅｔｈｅａｃｔｉｖｉｔｙｏｆｐｒｏｔｅａｓｅ，αｇｌｕｃｏｓｉｄａｓｅａｎｄｄｅｈｙｄｒｏｇｅｎａｓｅ，ｂｕｔｓｕｐｐｒｅｓｓｅｄａｌ ｋａｌｉｎｅｐｈｏｓｐｈａｔａｓｅａｎｄａｃｉｄｐｈｏｓｐｈａｔａｓｅ．ＴｈｅｒｅｌｅａｓｅａｍｏｕｎｔｏｆＮＨ４＋Ｎｉｎｃｒｅａｓｅｄｆｉｒｓｔｔｈｅｎｄｅｃｌｉｎｅｄｗｉｔｈｔｈｅ ｉｎｃｒｅａｓｅｏｆＣａＯ２ａｄｄｉｔｉｏｎ，ｂｕｔｔｈｅｒｅｌｅａｓｅａｍｏｕｎｔｏｆＰＯ４３－ＰｄｅｃｌｉｎｅｄｗｉｔｈｔｈｅｉｎｃｒｅａｓｅｏｆＣａＯ２ａｄｄｉｔｉｏｎ．Ｆｒｏｍ ｔｈｅａｎａｌｙｓｉｓｏｆｍｅｃｈａｎｉｓｍ ｐｅｒｓｐｅｃｔｉｖｅ，ＣａＯ２ ｄｉｓｓｏｌｖｅｄｉｎｗａｔｅｒｔｏｆｏｒｍ ｓｔｒｏｎｇｏｘｉｄｉｚｉｎｇｓｕｂｓｔａｎｃｅｓｓｕｃｈａｓ ＯＨ－，Ｏ２－，Ｈ２Ｏ２，ｗｈｉｃｈｃｏｕｌｄｅｆｆｅｃｔｉｖｅｌｙｄｅｓｔｒｏｙｔｈｅｍｉｃｒｏｂｉａｌｃｅｌｌｗａｌｌａｎｄｓｔｒｅｎｇｔｈｅｎｔｈｅｈｙｄｒｏｌｙｓｉｓｏｆ ｓｌｕｄｇｅ．ＴｈｅａｌｋａｌｉｎｅｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔｆｏｒｍｅｄｂｙＯＨ－ ｉｎｈｉｂｉｔｅｄｔｈｅａｃｔｉｖｉｔｙｏｆｍｅｔｈａｎｏｇｅｎｓａｎｄｒｅｄｕｃｅｄｔｈｅｃｏｎ ｓｕｍｐｔｉｏｎｏｆＳＣＦＡｓ，ａｓｔｒｕｖｉｔｅｐｒｅｃｉｐｉｔａｔｅｗａｓｆｏｒｍｅｄｂｙｔｈｅａｃｔｉｏｎｏｆＯＨ－ ａｎｄＣａ２＋ ｗｉｔｈＮＨ４＋Ｎ ａｎｄ ＰＯ４３－Ｐｉｎｔｈｅｆｅｒｍｅｎｔａｔｉｏｎｓｙｓｔｅｍ，ｗｈｉｃｈｗａｓｂｅｎｅｆｉｃｉａｌｔｏｔｈｅｅｆｆｅｃｔｉｖｅｒｅｃｏｖｅｒｙｏｆｎｉｔｒｏｇｅｎａｎｄｐｈｏｓｐｈｏｒｕｓ ｓｕｂｓｔａｎｃｅｓ．
关键２；水 解 酸 化；短 链 脂肪酸；生物酶活性
Ｋｅｙｗｏｒｄｓ： ｗａｓｔｅａｃｔｉｖａｔｅｄｓｌｕｄｇｅ； ａｎａｅｒｏｂｉｃｆｅｒｍｅｎｔａｔｉｏｎ； Ｃａｌｃｉｕｍ ｐｅｒｏｘｉｄｅ； ｈｙｄｒｏｌｙｔｉｃａｃｉｄｉｆｉｃａｔｉｏｎ； ｓｈｏｒｔｖｏｌａｔｉｌｅｆａｔｔｙ ａｃｉｄｓ；ｂｉｏｌｏｇｉｃａｌ ｅｎｚｙｍｅａｃｔｉｖｉｔｙ
·６４·
２０１９年 ７月 第 ３４卷 第 ４期
ＪＯＵＲＮＡＬＯＦＬＩＧＨＴＩＮＤＵＳＴＲＹ Ｖｏｌ．３４Ｎｏ．４Ｊｕｌｙ２０１９
引用格式：钮劲涛，金宝丹，周萍，等．ＣａＯ２ 对城市污水处理 中 剩 余 污 泥 厌 氧 发 酵 产 酸 性 能 与 生物酶活性的影响［Ｊ］．轻工学报，２０１９，３４（４）：６４－７３． 中图分类号：Ｘ７０３ 文献标识码：Ａ ＤＯＩ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．２０９６－１５５３．２０１９．０４．０１０ 文章编号：２０９６－１５５３（２０１９）０４－００６４－１０
收稿日期：２０１９－０４－２９ 基金项目：河南省自然科学基金项目（１８２３００４１０１４０）；郑州轻工业大学众创空间孵化项目（２０１８ＺＣＫＪ２０１） 作者简介：钮劲涛（１９８２—），男，河南省漯河市人，河南恒安环保科技有限公司工程师，主要研究方向为污水处理及污泥
资源化应用．
钮劲涛，等：ＣａＯ２ 对城市污水处理中剩余污泥厌氧发酵产酸性能与生物酶活性的影响