摘(zhai) 要(yao)：在以葡萄(tao)糖(tang)為唯(wei)一有機基(ji)質并延(yan)長進水時間的(de)(de)情況下，可以由一部(bu)分葡萄(tao)糖(tang)無氧糖(tang)解、放出能(neng)(neng)量，供給(gei)另一部(bu)分葡萄(tao)糖(tang)厭氧合成糖(tang)元。他的(de)(de)實(shi)驗(yan)結論認為在一定厭氧時間里，細菌(jun)優先利用進入細胞的(de)(de)葡萄(tao)糖(tang)，而不是糖(tang)元，并對其進行酵解以供厭氧吸收(shou)和轉化成所需能(neng)(neng)量。可見，關于厭氧吸收(shou)的(de)(de)能(neng)(neng)量來源問(wen)題還有很多內容(rong)尚待深入研究。 

周期循環刺激下厭(yan)氧快速吸(xi)收有機(ji)物(wu)的(de)處(chu)(chu)理(li)(li)工藝源于生(sheng)物(wu)除磷(lin)技(ji)術，但發展(zhan)至今，早已不僅局限于除磷(lin)范圍，其(qi)(qi)中出現(xian)的(de)許多新的(de)生(sheng)物(wu)現(xian)象和處(chu)(chu)理(li)(li)效果引起(qi)人們的(de)極大(da)興趣。這種工藝方(fang)法作(zuo)為一(yi)個新的(de)研究課題，已經(jing)成為目前(qian)深受重視的(de)非(fei)(fei)穩(wen)(wen)態理(li)(li)論(lun)應用與研究的(de)一(yi)部分，其(qi)(qi)現(xian)實意義(yi)旨在利用非(fei)(fei)穩(wen)(wen)態技(ji)術開創污水處(chu)(chu)理(li)(li)新工藝，實現(xian)節能高效的(de)有機(ji)物(wu)厭(yan)氧吸(xi)收；其(qi)(qi)中機(ji)理(li)(li)研究的(de)核心是厭(yan)氧快速吸(xi)收的(de)能量來源問題。

目前(qian)(qian)，國內(nei)外關(guan)于由生物除(chu)(chu)磷(lin)(lin)引發的(de)(de)(de)(de)厭氧(yang)(yang)—好(hao)氧(yang)(yang)生物處理中厭氧(yang)(yang)吸收(shou)有(you)(you)機物的(de)(de)(de)(de)研(yan)究(jiu)普遍(bian)認(ren)(ren)為，厭氧(yang)(yang)快速吸收(shou)主要有(you)(you)兩種可能(neng)(neng)(neng)(neng)的(de)(de)(de)(de)能(neng)(neng)(neng)(neng)量(liang)(liang)來源：多聚(ju)(ju)磷(lin)(lin)酸(suan)鹽(yan)(yan)和糖元(yuan)。其(qi)中，前(qian)(qian)者(zhe)屬于生物除(chu)(chu)磷(lin)(lin)機理，即在厭氧(yang)(yang)條件下聚(ju)(ju)磷(lin)(lin)菌利用體內(nei)多聚(ju)(ju)磷(lin)(lin)酸(suan)鹽(yan)(yan)分(fen)(fen)解(jie)(jie)產(chan)生的(de)(de)(de)(de)能(neng)(neng)(neng)(neng)量(liang)(liang)吸收(shou)并(bing)儲存有(you)(you)機物，同(tong)時(shi)釋(shi)放出(chu)ATP水(shui)解(jie)(jie)產(chan)生的(de)(de)(de)(de)正磷(lin)(lin)酸(suan)鹽(yan)(yan)。后者(zhe)則來自(zi)于對(dui)最初的(de)(de)(de)(de)生物除(chu)(chu)磷(lin)(lin)生化(hua)代謝模(mo)式(Comeau,1986)的(de)(de)(de)(de)修正(Arun&Mino等，1988)以及“G細(xi)菌”的(de)(de)(de)(de)發現。研(yan)究(jiu)者(zhe)們認(ren)(ren)為：聚(ju)(ju)磷(lin)(lin)菌以多聚(ju)(ju)磷(lin)(lin)酸(suan)鹽(yan)(yan)為能(neng)(neng)(neng)(neng)量(liang)(liang)來源的(de)(de)(de)(de)同(tong)時(shi)，也(ye)利用糖元(yuan)分(fen)(fen)解(jie)(jie)為有(you)(you)機物厭氧(yang)(yang)吸收(shou)和PHB合成提供(gong)(gong)所需(xu)還原力和部分(fen)(fen)能(neng)(neng)(neng)(neng)量(liang)(liang)；“G細(xi)菌”則不具備積累多聚(ju)(ju)磷(lin)(lin)酸(suan)鹽(yan)(yan)的(de)(de)(de)(de)能(neng)(neng)(neng)(neng)力，完全以胞內(nei)糖元(yuan)為厭氧(yang)(yang)吸收(shou)的(de)(de)(de)(de)能(neng)(neng)(neng)(neng)量(liang)(liang)來源。近來，意(yi)大利學者(zhe)Carucci(1997)依據實驗又提出(chu)在以葡萄(tao)糖為唯一(yi)有(you)(you)機基(ji)質并(bing)延長(chang)進水(shui)時(shi)間的(de)(de)(de)(de)情(qing)況(kuang)下，可以由一(yi)部分(fen)(fen)葡萄(tao)糖無氧(yang)(yang)糖解(jie)(jie)、放出(chu)能(neng)(neng)(neng)(neng)量(liang)(liang)，供(gong)(gong)給另一(yi)部分(fen)(fen)葡萄(tao)糖厭氧(yang)(yang)合成糖元(yuan)。他的(de)(de)(de)(de)實驗結論認(ren)(ren)為在一(yi)定厭氧(yang)(yang)時(shi)間里(li)，細(xi)菌優先利用進入(ru)細(xi)胞的(de)(de)(de)(de)葡萄(tao)糖，而不是糖元(yuan)，并(bing)對(dui)其(qi)進行酵(jiao)解(jie)(jie)以供(gong)(gong)厭氧(yang)(yang)吸收(shou)和轉化(hua)成所需(xu)能(neng)(neng)(neng)(neng)量(liang)(liang)。可見(jian)，關(guan)于厭氧(yang)(yang)吸收(shou)的(de)(de)(de)(de)能(neng)(neng)(neng)(neng)量(liang)(liang)來源問題還有(you)(you)很多內(nei)容(rong)尚待深入(ru)研(yan)究(jiu)。

1　試驗設備與方法

分(fen)(fen)別采用(yong)(yong)兩(liang)個SBR反應器(qi)對乙酸鈉、葡萄糖兩(liang)種(zhong)人(ren)工(gong)(gong)配(pei)水進行(xing)(xing)(xing)小(xiao)試研究，污泥(ni)來源見(jian)表1。人(ren)工(gong)(gong)配(pei)水COD值(zhi)均為500～600 mg/L，A配(pei)水磷濃度較高，P/COD為(5～6)/100，G配(pei)水中(zhong)氮、磷營養元素按BOD∶N∶P＝100∶5∶1配(pei)給，配(pei)水主要成分(fen)(fen)見(jian)表2。兩(liang)個反應器(qi)均按照(zhao)厭(yan)氧(yang)(yang)—好氧(yang)(yang)SBR工(gong)(gong)藝運(yun)行(xing)(xing)(xing)，每個周(zhou)期(qi)運(yun)行(xing)(xing)(xing)時間8 h，具(ju)體運(yun)行(xing)(xing)(xing)程序及(ji)參數見(jian)表3。A、G兩(liang)種(zhong)配(pei)水分(fen)(fen)別經過120 d和20 d左右的污泥(ni)馴(xun)化和培養進入穩(wen)定(ding)(ding)(ding)運(yun)行(xing)(xing)(xing)階段，用(yong)(yong)于(yu)厭(yan)氧(yang)(yang)快速吸(xi)收COD去除效果(guo)的測(ce)定(ding)(ding)(ding)，穩(wen)定(ding)(ding)(ding)運(yun)行(xing)(xing)(xing)期(qi)間室(shi)溫(wen)26～30 ℃。

細胞(bao)內(nei)糖(IC)、外(wai)糖(EC)含量的測(ce)定(ding)采用(yong)(yong)70～80 ℃水浴(yu)加(jia)熱(re)、離(li)心分離(li)，而后用(yong)(yong)苯酚—濃硫(liu)酸法(fa)(fa)定(ding)量測(ce)定(ding)。其他測(ce)定(ding)項目均采用(yong)(yong)國家(jia)環保(bao)局(ju)頒發(fa)的《水和廢水監測(ce)分析方法(fa)(fa)》第三(san)版中(zhong)的標準(zhun)方法(fa)(fa)。

2　試驗結果與討論

2.1　厭氧(yang)快速吸收去除(chu)COD的情況(kuang)

A、G兩種配(pei)水的(de)污(wu)泥分(fen)別經(jing)過120 d和20 d左(zuo)右的(de)適應(ying)馴化期，都(dou)實(shi)現了對各自基質(zhi)的(de)厭(yan)氧(yang)(yang)快速吸收(shou)。在好氧(yang)(yang)饑(ji)餓(e)5 h的(de)前(qian)提下，厭(yan)氧(yang)(yang)2 h的(de)COD去(qu)除率(lv)(lv)均(jun)達到80%～90%。事實(shi)上，A配(pei)水厭(yan)氧(yang)(yang)吸收(shou)45 min，G配(pei)水厭(yan)氧(yang)(yang)吸收(shou)30 min，COD去(qu)除率(lv)(lv)均(jun)已在80%以上(如圖1、2)。

2.2　多聚磷酸鹽作(zuo)為能量來(lai)源的討論(lun)

A、G兩種配水混(hun)合(he)液厭氧磷濃度變化如(ru)圖3所示。

伴隨厭氧COD去除，兩反應器中都沒有過量釋磷現象。相反，A配水厭氧末期磷量降低約50%；G配水在厭氧初15 min內磷濃度略有上升，而后也呈下降趨勢。關于這種厭氧除磷的異常現象將另文探討，而由此無厭氧釋磷現象可以排除本試驗中以多聚磷酸鹽為厭氧吸收有機物能量來源的可能性。

2.3　糖元作(zuo)為能量來(lai)源的討論

A配(pei)水(shui)(shui)中不含糖(tang)(tang)類(lei)成(cheng)分(fen)，細(xi)胞(bao)吸收(shou)(shou)基質(zhi)進入體內(nei)(nei)不會對胞(bao)內(nei)(nei)糖(tang)(tang)元(yuan)的(de)(de)測定(ding)(ding)產(chan)生(sheng)干擾。因此，該配(pei)水(shui)(shui)下的(de)(de)內(nei)(nei)糖(tang)(tang)(IC)曲(qu)線與(yu)G配(pei)水(shui)(shui)相(xiang)比，更能(neng)清晰地從糖(tang)(tang)元(yuan)含量的(de)(de)角(jiao)度反映細(xi)胞(bao)內(nei)(nei)糖(tang)(tang)類(lei)物質(zhi)與(yu)非糖(tang)(tang)類(lei)物質(zhi)之間的(de)(de)轉化，表明(ming)以糖(tang)(tang)元(yuan)為(wei)能(neng)量來源(yuan)進行厭(yan)氧(yang)(yang)快速吸收(shou)(shou)的(de)(de)真實內(nei)(nei)糖(tang)(tang)變(bian)化規律(lv)。將(jiang)A配(pei)水(shui)(shui)穩定(ding)(ding)運行期(qi)內(nei)(nei)糖(tang)(tang)變(bian)化規律(lv)及同期(qi)測定(ding)(ding)的(de)(de)COD厭(yan)氧(yang)(yang)去除情況(見(jian)圖(tu)1)與(yu)A配(pei)水(shui)(shui)馴化期(qi)IC與(yu)COD曲(qu)線(圖(tu)4)用來對比細(xi)胞(bao)建立內(nei)(nei)糖(tang)(tang)能(neng)源(yuan)機制前后(hou)的(de)(de)IC變(bian)化及COD去除的(de)(de)特點，可以看(kan)出馴化期(qi)基本沒(mei)有COD厭(yan)氧(yang)(yang)吸收(shou)(shou)，細(xi)胞(bao)內(nei)(nei)糖(tang)(tang)也僅(jin)有小幅度變(bian)化，無明(ming)顯變(bian)化規律(lv)，IC/MLSS水(shui)(shui)平(ping)較(jiao)(jiao)低(di)(為(wei)0.13～0.14)；穩定(ding)(ding)運行期(qi)的(de)(de)混合液COD在(zai)厭(yan)氧(yang)(yang)段(duan)迅速下降，細(xi)胞(bao)內(nei)(nei)糖(tang)(tang)含量伴隨這一過(guo)程(cheng)而降低(di)，即糖(tang)(tang)元(yuan)分(fen)解并在(zai)隨后(hou)的(de)(de)好氧(yang)(yang)段(duan)重(zhong)新合成(cheng)，內(nei)(nei)糖(tang)(tang)水(shui)(shui)平(ping)得到恢復，IC/MLSS高于(yu)馴化期(qi)(為(wei)0.25～0.33)。另外，曲(qu)線表明(ming)糖(tang)(tang)元(yuan)的(de)(de)分(fen)解與(yu)合成(cheng)都較(jiao)(jiao)為(wei)緩慢。

2.4　葡萄(tao)糖酵解作為啟動(dong)能源(yuan)的(de)討論

對比圖(tu)(tu)1與圖(tu)(tu)2的(de)(de)IC曲線并將厭(yan)氧(yang)最初30 min兩種(zhong)配(pei)水IC變(bian)化情況局部放(fang)大為(wei)圖(tu)(tu)5，可以看出，雖然(ran)兩種(zhong)配(pei)水的(de)(de)內糖變(bian)化總(zong)體趨勢均呈厭(yan)氧(yang)分解、好(hao)氧(yang)合成的(de)(de)規律，但(dan)G配(pei)水厭(yan)氧(yang)初期的(de)(de)內糖變(bian)化具(ju)有(you)明顯特(te)征：厭(yan)氧(yang)最初10 min的(de)(de)內糖水平(ping)激增(zeng)達峰值(zhi)，而(er)后在約(yue)5 min內以較(jiao)快速度下降，這一突變(bian)過程(cheng)可能涉及到(dao)G配(pei)水下的(de)(de)能量來(lai)源問題(ti)。

厭氧(yang)(yang)(yang)最(zui)初10 min內糖(tang)(tang)水(shui)平激增顯(xian)然是由葡萄(tao)糖(tang)(tang)基質被快速(su)吸收(shou)進入(ru)細(xi)胞所引起的(de)(de)。然而如果僅(jin)(jin)僅(jin)(jin)考慮糖(tang)(tang)元(yuan)(yuan)的(de)(de)緩慢(man)分解(jie)則(ze)很(hen)難解(jie)釋(shi)(shi)此(ci)后(hou)內糖(tang)(tang)的(de)(de)快速(su)下(xia)降(jiang)，因此(ci)推測存在(zai)某種比糖(tang)(tang)元(yuan)(yuan)更容易被迅(xun)速(su)利用的(de)(de)糖(tang)(tang)類在(zai)厭氧(yang)(yang)(yang)初期被消耗，G配(pei)水(shui)下(xia)顯(xian)然就是吸收(shou)入(ru)細(xi)胞的(de)(de)葡萄(tao)糖(tang)(tang)發生(sheng)酵(jiao)解(jie)或轉(zhuan)化成(cheng)(cheng)其(qi)他(ta)非糖(tang)(tang)元(yuan)(yuan)的(de)(de)儲存物。試(shi)驗從(cong)兩方面(mian)來驗證(zheng)這一推測，首先G配(pei)水(shui)厭氧(yang)(yang)(yang)混合(he)液pH值(zhi)曲線(圖6)表明(ming)，厭氧(yang)(yang)(yang)最(zui)初15 min內混合(he)液pH值(zhi)明(ming)顯(xian)降(jiang)低，這說明(ming)確實發生(sheng)了葡萄(tao)糖(tang)(tang)的(de)(de)酸性發酵(jiao)。另外(wai)，同期測定的(de)(de)外(wai)糖(tang)(tang)(EC)與混合(he)液COD曲線(圖7)顯(xian)示，整個厭氧(yang)(yang)(yang)過程中(zhong)(zhong)EC和COD并非同步下(xia)降(jiang)，EC下(xia)降(jiang)速(su)率要(yao)大于COD降(jiang)解(jie)速(su)率，厭氧(yang)(yang)(yang)末EC濃度僅(jin)(jin)為41 mg/L而COD仍有108 mg/L。可見在(zai)厭氧(yang)(yang)(yang)過程中(zhong)(zhong)混合(he)液COD組(zu)成(cheng)(cheng)成(cheng)(cheng)分在(zai)不斷變化，已經不是完(wan)全由配(pei)水(shui)的(de)(de)葡萄(tao)糖(tang)(tang)組(zu)成(cheng)(cheng)，其(qi)中(zhong)(zhong)糖(tang)(tang)類成(cheng)(cheng)分逐(zhu)漸減少(shao)而由其(qi)他(ta)物質取代(dai)，這些組(zu)成(cheng)(cheng)COD的(de)(de)新物質很(hen)可能就是被釋(shi)(shi)放到混合(he)液中(zhong)(zhong)的(de)(de)糖(tang)(tang)酵(jiao)解(jie)產物。

由此可以(yi)認為，G配水厭(yan)氧(yang)(yang)初期(qi)IC曲線的特殊變化可能是(shi)四部分綜合作用的結果(guo)：吸收(shou)葡(pu)萄(tao)糖(tang)(tang)進(jin)入細胞，葡(pu)萄(tao)糖(tang)(tang)厭(yan)氧(yang)(yang)酵解，葡(pu)萄(tao)糖(tang)(tang)轉化為其他非糖(tang)(tang)物(wu)質以(yi)及糖(tang)(tang)元的分解。其中，前兩者是(shi)厭(yan)氧(yang)(yang)初期(qi)影響(xiang)內糖(tang)(tang)水平的主要因素。

根(gen)據以(yi)(yi)(yi)上(shang)細(xi)胞利用葡萄糖酵解(jie)(jie)釋(shi)放(fang)能(neng)(neng)(neng)量進(jin)(jin)行厭(yan)(yan)氧(yang)(yang)吸收這一(yi)推測，可認為A、G兩種配水(shui)(shui)污(wu)泥馴化時間上(shang)的(de)(de)(de)差異，是源(yuan)(yuan)于(yu)兩種基(ji)(ji)質(zhi)自身的(de)(de)(de)還(huan)原(yuan)態不(bu)同。系統啟動(dong)(dong)(dong)時，也就(jiu)是污(wu)泥馴化期(qi)，在細(xi)胞體內并無(wu)儲備糖元(yuan)的(de)(de)(de)情況(kuang)下(xia)，G配水(shui)(shui)葡萄糖基(ji)(ji)質(zhi)的(de)(de)(de)還(huan)原(yuan)態較(jiao)高，可以(yi)(yi)(yi)自發(fa)(fa)酵解(jie)(jie)產能(neng)(neng)(neng)為馴化提供啟動(dong)(dong)(dong)能(neng)(neng)(neng)量；而A配水(shui)(shui)的(de)(de)(de)乙酸基(ji)(ji)質(zhi)還(huan)原(yuan)態低(di)，基(ji)(ji)質(zhi)本身在厭(yan)(yan)氧(yang)(yang)時不(bu)發(fa)(fa)生放(fang)能(neng)(neng)(neng)反應，該配水(shui)(shui)下(xia)的(de)(de)(de)厭(yan)(yan)氧(yang)(yang)吸收除糖元(yuan)以(yi)(yi)(yi)外沒有(you)其他可利用的(de)(de)(de)能(neng)(neng)(neng)源(yuan)(yuan)，馴化期(qi)內只能(neng)(neng)(neng)憑(ping)借較(jiao)緩慢的(de)(de)(de)代謝調(diao)節才(cai)能(neng)(neng)(neng)建立起內糖能(neng)(neng)(neng)源(yuan)(yuan)機制(zhi)，導致較(jiao)長時間里沒有(you)厭(yan)(yan)氧(yang)(yang)吸收效果。將(jiang)這一(yi)結(jie)論應用于(yu)實(shi)際(ji)，可以(yi)(yi)(yi)在非生物除磷的(de)(de)(de)厭(yan)(yan)氧(yang)(yang)快速吸收系統啟動(dong)(dong)(dong)之初(chu)，向污(wu)染物還(huan)原(yuan)態較(jiao)低(di)、不(bu)易被(bei)厭(yan)(yan)氧(yang)(yang)吸收的(de)(de)(de)進(jin)(jin)水(shui)(shui)中投加適(shi)量的(de)(de)(de)能(neng)(neng)(neng)夠(gou)自發(fa)(fa)酵解(jie)(jie)產能(neng)(neng)(neng)的(de)(de)(de)簡單有(you)機物，以(yi)(yi)(yi)加快系統的(de)(de)(de)啟動(dong)(dong)(dong)進(jin)(jin)程。

3　結論

試(shi)驗(yan)(yan)證(zheng)明在厭(yan)氧(yang)(yang)(yang)飽食—好氧(yang)(yang)(yang)饑餓周期(qi)(qi)循環刺激條件下，對(dui)乙酸(suan)鈉、葡(pu)萄糖兩(liang)種(zhong)基(ji)質都能夠實現有機(ji)物厭(yan)氧(yang)(yang)(yang)快速吸(xi)收(shou)(shou)。好氧(yang)(yang)(yang)饑餓5h前(qian)提下，乙酸(suan)鈉配水(shui)厭(yan)氧(yang)(yang)(yang)45min、葡(pu)萄糖配水(shui)厭(yan)氧(yang)(yang)(yang)30min時，厭(yan)氧(yang)(yang)(yang)出水(shui)COD去除率均達80%以(yi)上(shang)，只是兩(liang)者馴化時間不(bu)同(tong)(試(shi)驗(yan)(yan)中乙酸(suan)鈉配水(shui)馴化期(qi)(qi)為120d，葡(pu)萄糖配水(shui)則只需20d左右)。這(zhe)一現象可從厭(yan)氧(yang)(yang)(yang)吸(xi)收(shou)(shou)能量(liang)來(lai)(lai)源的(de)(de)角度來(lai)(lai)解釋，即基(ji)質的(de)(de)還原態(tai)不(bu)同(tong)，導(dao)致(zhi)厭(yan)氧(yang)(yang)(yang)吸(xi)收(shou)(shou)的(de)(de)能量(liang)來(lai)(lai)源不(bu)同(tong)，乙酸(suan)鈉配水(shui)由于缺(que)乏啟動能源而需較(jiao)長的(de)(de)馴化期(qi)(qi)。一旦建立起以(yi)內糖為能源的(de)(de)機(ji)制，兩(liang)種(zhong)基(ji)質的(de)(de)厭(yan)氧(yang)(yang)(yang)快速吸(xi)收(shou)(shou)效果并無明顯(xian)差別(bie)。

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