金寶丹，鈕勁濤，張 淼，趙建國(guó)，尹志剛

(1.鄭州輕工業(yè)大學(xué) 材料與化學(xué)工程學(xué)院，河南 鄭州 450001；2.河南恒安環(huán)保科技有限公司，河南 鄭州 450001；3.揚(yáng)州大學(xué) 環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院，江蘇 揚(yáng)州 225127)

20世紀(jì)末納米材料已經(jīng)廣泛用于人類的生產(chǎn)和生活，如乳化劑、催化劑、半導(dǎo)體、化妝品等均涉及納米材料[1]。納米ZnO（Nano–ZnO）和納米CuO（Nano–CuO）具有特殊的光學(xué)、催化和半導(dǎo)體特性，使其在催化、化妝品、油漆等方面廣泛使用，且Nano–ZnO以每年528 t的生產(chǎn)速度持續(xù)增長(zhǎng)[2]。由于管道泄漏、磨損以及人為等因素，使部分Nano–ZnO和Nano–CuO顆粒流入環(huán)境并且逐漸積累，泄露的納米顆粒通過(guò)水利管道進(jìn)入城市污水處理廠。部分污水處理廠中Nano–ZnO濃度已達(dá)到1 mg/L，且不斷增加[3]。研究發(fā)現(xiàn)，10 mg/L Nano–ZnO能夠顯著抑制硝化菌活性[3]，Nano–CuO的積累對(duì)短程硝化[4]、厭氧氨氧化[5]等脫氮系統(tǒng)具有顯著影響。污水處理系統(tǒng)以吸附污泥方式截留98%以上的納米顆粒?？梢?jiàn)，隨著納米材料的使用，污水處理廠污泥中富集的納米顆粒濃度將會(huì)越來(lái)越高，對(duì)于污泥處理、污水處理均具有不可忽視的影響[6]。

隨著對(duì)污泥處理的重視，污泥資源化和無(wú)害化得到廣泛研究。污泥厭氧發(fā)酵是目前應(yīng)用最廣泛的污泥處理技術(shù)。研究發(fā)現(xiàn)Nano–ZnO和Nano–CuO對(duì)細(xì)菌等具有毒性作用[7]。Mu等[8]發(fā)現(xiàn)150 mg/g TSS（Nano–ZnO）對(duì)污泥具有顯著抑制作用。同時(shí)，大多數(shù)研究中污泥有機(jī)質(zhì)比（MLVSS/MLSS）為0.6～0.8[9]。由于部分城市排水管網(wǎng)仍采用雨污合流，使進(jìn)入污水處理廠的無(wú)機(jī)物含量增大，剩余污泥有機(jī)質(zhì)含量降低。29個(gè)城市污水處理廠調(diào)查發(fā)現(xiàn)，大多數(shù)污水處理廠剩余污泥有機(jī)質(zhì)比的平均值為0.384[10]。目前，Liao等[11]將MLVSS/MLSS ≤ 0.5定義為低有機(jī)質(zhì)污泥。孫通等[12]研究發(fā)現(xiàn)：有機(jī)質(zhì)比為0.256的污泥厭氧消化甲烷產(chǎn)量為160.29 mg/g VSS，有機(jī)質(zhì)比為0.5的甲烷產(chǎn)量為809.33 mg/g VSS，可見(jiàn)，低有機(jī)質(zhì)污泥熱值較低，其消化處理難度大，處理成本升高。富含納米顆粒的低有機(jī)質(zhì)剩余污泥處置將更為艱難。因此，研究Nano–ZnO和Nano–CuO對(duì)低有機(jī)質(zhì)剩余污泥厭氧發(fā)酵性能的影響是必要的。

作者將低有機(jī)質(zhì)剩余污泥在Nano–ZnO和Nano–CuO條件下進(jìn)行厭氧發(fā)酵處理。通過(guò)分析不同發(fā)酵系統(tǒng)中的SCFAs、蛋白質(zhì)、多糖、蛋白酶、α–葡萄糖苷酶、堿性磷酸酶、酸性磷酸酶、脫氫酶、功能微生物等指標(biāo)，探討Nano–ZnO和Nano–CuO對(duì)低有機(jī)質(zhì)剩余污泥厭氧發(fā)酵性能的影響。研究Nano–ZnO和Nano–CuO對(duì)污泥厭氧發(fā)酵的作用機(jī)制，

1 材料與方法

1.1 污泥來(lái)源及實(shí)驗(yàn)裝置

實(shí)驗(yàn)使用的污泥來(lái)自鄭州市某城市污水處理廠二沉池回流污泥，使用前將其用自來(lái)水清洗3次進(jìn)行濃縮，污泥性質(zhì)如表1所示。

表1 實(shí)驗(yàn)污泥性質(zhì)及運(yùn)行模式Tab. 1 Characteristic of test sludge and operation mode

Nano–ZnO和Nano–CuO來(lái)自上海阿拉丁生化科技股份有限公司，粒徑均為小于100 nm。

實(shí)驗(yàn)反應(yīng)器材料為有機(jī)玻璃，總體積為2.5 L，有效容積為2.0 L，采用磁力攪拌器進(jìn)行勻速攪拌，轉(zhuǎn)速為700 r/min，反應(yīng)溫度為室溫。

1.2 試驗(yàn)方法

剩余污泥首先利用自來(lái)水進(jìn)行清洗濃縮至實(shí)驗(yàn)污泥濃度，分別取2 L實(shí)驗(yàn)污泥投加至1#～8#厭氧發(fā)酵反應(yīng)器，分別向1#～4#厭氧發(fā)酵反應(yīng)器中投加到Nano–CuO，控制濃度為0、1、10、100 mg/L，向5#～8#厭氧發(fā)酵反應(yīng)器中投加Nano–ZnO，控制濃度為0、1、10、100 mg/L。啟動(dòng)磁力攪拌器，隔天取樣測(cè)定理化指標(biāo)。

1.3 分析方法

1.3.1 液體指標(biāo)分析

取適當(dāng)體積發(fā)酵產(chǎn)物，采用8 000 r/min離心10 min，采用0.5 μm玻璃纖維膜抽濾上清液，抽濾液用于分析SCOD、蛋白質(zhì)、多糖、 N HN和 P O–P等指標(biāo)。

1.3.2 微生物檢測(cè)

為了考察不同納米顆粒對(duì)發(fā)酵系統(tǒng)中微生物種群的影響，在發(fā)酵末期分別取8個(gè)發(fā)酵系統(tǒng)發(fā)酵污泥利用Illumina MiSeq測(cè)序平臺(tái)進(jìn)行高通量測(cè)序。PCR引物：

341F/805R（341F：CCTACGGGNGGCWGCAG、805R：GACTACHVGGGTATCTAATCC）。

2 結(jié)果與討論

2.1 污泥水解酸化性能

蛋白質(zhì)和多糖是污泥胞外聚合物（EPS）的重要組成部分，約為80%左右，同時(shí)也是污泥厭氧發(fā)酵系統(tǒng)中酸化菌的重要作用基質(zhì)，不同發(fā)酵系統(tǒng)中蛋白質(zhì)等濃度如表2、3所示。

表2 不同發(fā)酵系統(tǒng)中蛋白質(zhì)、多糖、SCFAs及COD濃度Tab. 2 Production of soluble protein，soluble polysaccharide，SCFAs and COD in the different fermentation systems

分析表2可知：不同濃度Nano–ZnO和Nano–CuO污泥厭氧發(fā)酵系統(tǒng)中，蛋白質(zhì)、多糖、SCFAs和COD的產(chǎn)量具有顯著差別，其中Nano–CuO發(fā)酵系統(tǒng)中蛋白質(zhì)隨著其增加而少量增大，分別為22.15、26.17、29.03和29.16 mg COD/L，但是多糖和SCFAs產(chǎn)量隨著Nano–CuO投加量增加而降低，分別為19.24、14.46、14.05和10.23 mg COD/L（多糖），16.24、12.12、10.05和8.14 mg COD/L（SCFAs）。蛋白質(zhì)、多糖和SCFAs產(chǎn)量隨著Nano–ZnO投加量增加而增大，Nano–ZnO 4個(gè)發(fā)酵系統(tǒng)中，蛋白質(zhì)、多糖和SCFAs的產(chǎn)量最大，分別為56.37、45.21及158.06 mg COD/L。說(shuō)明Nano–ZnO能夠促進(jìn)厭氧發(fā)酵過(guò)程中低有機(jī)質(zhì)污泥細(xì)胞壁溶解、有機(jī)質(zhì)的釋放，不同發(fā)酵系統(tǒng)中SCOD的產(chǎn)量也證實(shí)其作用，如表3中DNA所示，隨著Nano–ZnO的投加量增加，DNA釋放量提高。

表3 不同發(fā)酵系統(tǒng)中N –N、PO–P和DNA濃度Tab. 3 Production of N–N，PO–P and DNA in the different fermentation systems

表3 不同發(fā)酵系統(tǒng)中N –N、PO–P和DNA濃度Tab. 3 Production of N–N，PO–P and DNA in the different fermentation systems

反應(yīng)器 NH+4–N/(mg·L?1)PO3?4–P/(mg·L?1) DNA/(mg·L?1)1# 40.87±12.22 21.28±3.76 5.56±0.67 2# 36.51±12.00 17.12±6.15 4.71±0.81 3# 33.71±12.98 13.86±6.87 3.74±0.61 4# 32.67±9.95 13.83±3.52 3.44±0.58 5# 70.65±8.03 43.05±4.37 14.70±2.58 6# 86.46±10.78 36.76±5.48 19.94±0.56 7# 86.93±9.38 28.57±7.76 51.36±0.69 8# 90.74±4.64 18.37±11.43 130.61±8.80

Nano–ZnO發(fā)酵系統(tǒng)中蛋白質(zhì)、多糖及SCFAs的產(chǎn)量遠(yuǎn)高于Nano–CuO發(fā)酵系統(tǒng)，其產(chǎn)量約為Nano–CuO發(fā)酵系統(tǒng)蛋白質(zhì)產(chǎn)量的1.75～1.93倍、多糖產(chǎn)量的2.22～4.42倍、SCFAs產(chǎn)量的1.75～19.42倍，說(shuō)明Nano–ZnO對(duì)低有機(jī)質(zhì)剩余污泥厭氧發(fā)酵性能作用高于Nano–CuO。分析原因：Nano–CuO和Nano–ZnO在吸收光子后可以自發(fā)產(chǎn)生活性氧，在光照條件下光子吸收并擴(kuò)散至Nano–CuO表面，激發(fā)電子形成超氧離子，或者在光照條件下電子空穴擴(kuò)散至Nano–ZnO表面并與水形成羥基自由基，但是由于低有機(jī)質(zhì)污泥厭氧發(fā)酵系統(tǒng)中屬于厭氧狀態(tài)沒(méi)有溶解氧，所以Nano–CuO不能形成氧損傷，但是Nano–ZnO發(fā)酵系統(tǒng)能夠產(chǎn)生具有氧化性的羥基自由基，這就導(dǎo)致其對(duì)污泥的水解性能不同。Zhang[16]等也證實(shí)，Nano–ZnO能夠增加蛋白質(zhì)水解，進(jìn)而提高SCFAs積累。同時(shí)，pH值也可能是造成Nano–CuO和Nano–ZnO污泥厭氧發(fā)酵系統(tǒng)水解酸化性能不同的原因之一，如圖1所示。

圖1 pH值對(duì)厭氧發(fā)酵系統(tǒng)的影響Fig. 1 Effect of pH values on anaerobic fermentation system

N a n o–Z n O 8#發(fā)酵系統(tǒng)中p H值為6.5，而Nano–CuO 4#發(fā)酵系統(tǒng)pH值為7.1，產(chǎn)甲烷菌最佳生長(zhǎng)pH值為7，所以Nano–CuO發(fā)酵系統(tǒng)更適合產(chǎn)甲烷菌生長(zhǎng)。同時(shí)輔酶420活性檢測(cè)也證實(shí)Nano–CuO發(fā)酵系統(tǒng)中消耗SCFAs的產(chǎn)甲烷菌活性較高。

分析結(jié)果發(fā)現(xiàn)，Nano–CuO和Nano–ZnO發(fā)酵系統(tǒng)中的蛋白質(zhì)、多糖和SCFAs的產(chǎn)量顯著低于堿性[17]、單過(guò)硫酸氫鉀（PMS）[18]等發(fā)酵類型，這可能是因?yàn)榘l(fā)酵污泥性質(zhì)不同，本實(shí)驗(yàn)發(fā)酵污泥為低有機(jī)質(zhì)剩余污泥（MLVSS/MLSS ≤ 0.5），而對(duì)比實(shí)驗(yàn)發(fā)酵污泥為高有機(jī)質(zhì)剩余污泥（MLVSS/MLSS ≥ 0.7）。同時(shí)，各發(fā)酵類型作用機(jī)制不同，堿性、PMS等發(fā)酵類型主要是通過(guò)強(qiáng)堿性或強(qiáng)氧化性離子對(duì)污泥進(jìn)行直接破壁使有機(jī)質(zhì)釋放，而Nano–ZnO和Nano–CuO主要是依靠釋放的Cu2+、Zn2+及部分帶電物質(zhì)作用于微生物蛋白質(zhì)使微生物死亡自溶，因此Nano–CuO和Nano–ZnO發(fā)酵系統(tǒng)中蛋白質(zhì)、多糖和SCFAs的產(chǎn)量相對(duì)較低。

2.2 NH–N和PO–P釋放

2.3 生物酶活性

2.3.1 蛋白酶和α–葡萄糖苷酶

蛋白酶和α–葡萄糖苷酶活性對(duì)于污泥水解具有至關(guān)重要的作用，蛋白酶和α–葡萄糖苷酶將蛋白質(zhì)和多糖水解成小分子物質(zhì)，如圖2所示。由圖2（a）、（b）可知，Nano–CuO和Nano–ZnO對(duì)蛋白酶和α–葡萄糖苷酶活性具有顯著影響，其中，蛋白酶活性隨著Nano–CuO和Nano–ZnO投加量的增加而增大，100 mg/L時(shí)蛋白酶活性分別為25.15和46.71 EU/mg VSS。研究發(fā)現(xiàn)蛋白酶活性隨著Nano–ZnO濃度的增加而降低（1～150 mg/g TSS），這可能與Nano–ZnO的投加量有關(guān)[19]。α–葡萄糖苷酶活性隨著Nano–CuO和Nano–ZnO投加量先增大后降低，最大值分別為0.003 7 EU/mg VSS（10 mg /L，Nano–CuO）、0.003 9 EU/mg VSS（1 mg /L，Nano–ZnO），可見(jiàn)，α–葡萄糖苷酶對(duì)于外界環(huán)境較蛋白酶更為敏感。Nano–ZnO發(fā)酵系統(tǒng)中蛋白酶和α–葡萄糖苷酶活性均高于Nano–CuO發(fā)酵系統(tǒng)，Nano–ZnO發(fā)酵系統(tǒng)中蛋白酶和α–葡萄糖苷酶水解蛋白質(zhì)和多糖為酸化菌提供豐富的酸化底物，生成大量的SCFAs。蛋白酶活性顯著高于α–葡萄糖苷酶活性，這是因?yàn)樯锩概c其反應(yīng)底物同時(shí)位于細(xì)胞體內(nèi)，當(dāng)反應(yīng)底物從細(xì)胞內(nèi)向細(xì)胞外轉(zhuǎn)移時(shí)，生物酶也隨之向外轉(zhuǎn)移，因此，底物越豐富，相關(guān)生物酶活性越高。

2.3.2 堿性磷酸酶和酸性磷酸酶

微生物體內(nèi)含有豐富的有機(jī)磷物質(zhì)，污泥厭氧發(fā)酵過(guò)程中有機(jī)磷物質(zhì)被磷酸酶（如堿性磷酸酶ALP、酸性磷酸酶ACP）作用于核苷酸、蛋白質(zhì)等物質(zhì)的磷酸基，ALP和ACP水解有機(jī)磷為無(wú)機(jī)磷并參與細(xì)胞內(nèi)磷合成的新陳代謝[20]。分析圖2（c）、（d）數(shù)據(jù)可知，Nano–CuO和Nano–ZnO對(duì)ALP和ACP具有顯著的影響，其中，ALP和ACP均隨著納米顆粒濃度增加而降低，說(shuō)明Nano–CuO和Nano–ZnO均能降低ALP和ACP活性。同時(shí)發(fā)現(xiàn)，Nano–ZnO發(fā)酵系統(tǒng)中ALP和ACP活性均大于Nano–CuO發(fā)酵系統(tǒng)，其中，ALP約為1.68～1.93倍，ACP約為3.86～4.68倍?？梢?jiàn)，ALP和ACP對(duì)于Nano–ZnO耐受性高于Nano–CuO。

2.3.3 脫氫酶

脫氫酶是一種重要的胞外酶，能夠表征細(xì)胞膜破壞程度，在污泥厭氧發(fā)酵過(guò)程中具有至關(guān)重要的作用。圖2（e）表明，脫氫酶活性隨著Nano–CuO和Nano–ZnO濃度先增加后降低，其中，Nano–CuO發(fā)酵系統(tǒng)的脫氧酶活性為3#＞4#＞2#＞1#，10 mg/L Nano–CuO發(fā)酵系統(tǒng)的脫氫酶最大為1.32 EU/mg VSS。Nano–ZnO發(fā)酵系統(tǒng)的脫氧酶濃度為6#＞5#＞7#＞8#，1 mg/L Nano–ZnO發(fā)酵系統(tǒng)脫氫酶活性最大為1.42 EU/mg VSS。說(shuō)明適當(dāng)濃度的Nano–CuO和Nano–ZnO能夠促進(jìn)污泥厭氧發(fā)酵系統(tǒng)中的脫氫酶活性，這可能與納米顆粒的聚集和絡(luò)合作用有關(guān)[21]。

圖2 Nano–CuO和Nano–ZnO對(duì)厭氧發(fā)酵系統(tǒng)生物酶活性的影響Fig. 2 Effect of Nano–CuO and Nano–ZnO on bio-enzyme activity protease in anaerobic fermentation system

2.3.4 輔酶420

SCFAs是污泥厭氧發(fā)酵末端產(chǎn)物，也是產(chǎn)甲烷菌主要作用基質(zhì)，因此，污泥厭氧發(fā)酵系統(tǒng)中產(chǎn)甲烷菌活性是影響SCFAs積累的重要因素。輔酶420（F420）是衡量產(chǎn)甲烷菌活性的重要指標(biāo)。分析圖2（f）數(shù)據(jù)可知，輔酶420活性隨著Nano–CuO濃度增加而增大，而隨著Nano–ZnO濃度增加而降低。結(jié)果表明，0.1～100 mg /L（Nano–CuO）能夠提高污泥發(fā)酵系統(tǒng)中產(chǎn)甲烷菌活性，但是，Nano–ZnO能夠嚴(yán)重抑制產(chǎn)甲烷菌活性。這是因?yàn)镹ano–ZnO釋放的部分Zn2+能夠抑制產(chǎn)甲烷菌新陳代謝活性，進(jìn)而降低產(chǎn)甲烷菌活性[8]。Zhang等[16]也證實(shí)，Nano–ZnO能夠顯著抑制產(chǎn)甲烷菌活性。Chen等[8]研究證明，30～150 mg/g TSS Nano–ZnO能夠引起18.3%～75.1%的甲烷產(chǎn)量降低。

2.4 功能微生物種群分析

2.4.1 微生物群落變化

為了更好地分析Nano–CuO和Nano–ZnO對(duì)污泥厭氧發(fā)酵系統(tǒng)微生物種群的影響，發(fā)酵末期將8個(gè)發(fā)酵系統(tǒng)發(fā)酵污泥進(jìn)行高通量分析，如表4、5和圖3所示。由表4可知，Nano–CuO發(fā)酵系統(tǒng)MiSeq序列和OUT分別為41 901、2 292（1#），41 259、2 294（2#），42 644、2 280（3#），44 865、2 413（4#），Nano–ZnO發(fā)酵系統(tǒng)MiSeq序列分別為51 386、2 425（5#），60 309、2 534（6#），55 962、2 582（7#），55 517、2 568（8#）。分析數(shù)據(jù)可知，Nano–ZnO發(fā)酵系統(tǒng)中MiSeq序列和OUT顯著高于Nano–CuO發(fā)酵系統(tǒng)，如Chao1和ACE所示。

圖3 Nano–ZnO和Nano–CuO發(fā)酵系統(tǒng)中微生物種群分布和稀釋曲線Fig. 3 Microbial population distribution and dilution curve of Nano–CuO and Nano–ZnO fermentation system

表4 不同發(fā)酵系統(tǒng)微生物檢測(cè)數(shù)據(jù)Tab. 4 Microbial test data of different fermentation systems

同時(shí)圖3（b）顯示，Nano–CuO發(fā)酵系統(tǒng)中微生物多樣性稀釋曲線顯著低于Nano–ZnO發(fā)酵系統(tǒng)，說(shuō)明Nano–ZnO能夠改善發(fā)酵系統(tǒng)微生物種群豐度。

2.4.2 功能微生物

由圖3（a）可知，8個(gè)發(fā)酵系統(tǒng)中分別檢測(cè)到7個(gè)門(mén)類，分別為proteobacteria（Nano–CuO：35.99%、35.92%、33.77%、36.19%，Nano–ZnO：34.81%、35.79%、40.40%、43.81%）、bacteroidetes（Nano–CuO：23.10%、20.27%、21.49%、26.23%，Nano–ZnO：25.53%、26.66%、27.93%、26.92%）、chloroflexi（Nano–CuO：8.55%、9.43%、8.60%、5.81%，Nano–ZnO：4.01%、3.84%、2.95%、1.61%）、planctomycetes（Nano–CuO：3.70%、6.93%、5.75%、3.65%，Nano–ZnO：5.96%、7.22%、4.29%、4.35%）、acidobacteria（Nano–CuO：4.35%、3.81%、4.32%、4.04%，Nano–ZnO：3.77%、3.44%、3.92%、4.65%）、parcubacteria（Nano–CuO：3.76%、5.36%、5.13%、4.62%，Nano–ZnO：2.71%、1.46%、1.96%、2.46%）、ignavibacteriae（Nano–CuO：4.47%、3.88%、4.86%、3.99%，Nano–ZnO：5.20%、4.19%、4.07%、3.00%）。分析數(shù)據(jù)可知，Nano–ZnO發(fā)酵系統(tǒng)中的proteobacteria、planctomycetes和bacteroidetes含量顯著高于Nano–CuO發(fā)酵系統(tǒng)，但是chloroflexi和parcubacteria含量低于Nano–CuO發(fā)酵系統(tǒng)，ignavibacteriae和planctomycetes含量相似。研究表明，proteobacteria在乙酸積累中具有重要作用[22]。由圖3可見(jiàn)，Nano–ZnO發(fā)酵系統(tǒng)中proteobacteria含量顯著高于Nano–CuO發(fā)酵系統(tǒng)，且隨著Nano–ZnO濃度增加而增大。azospira、ottowia和hyphomicrobium功能菌屬于proteobacteria，均能夠分解乙酸、丙酸或者其他脂肪酸[23]。分析表5數(shù)據(jù)可知，Nano–ZnO和Nano–CuO發(fā)酵系統(tǒng)均發(fā)現(xiàn)azospira、ottowia菌群，同時(shí)Nano–ZnO發(fā)酵系統(tǒng)中azospira菌群含量顯著高于Nano–CuO發(fā)酵系統(tǒng)，但是Nano–CuO發(fā)酵系統(tǒng)中ottowia含量高于Nano–ZnO發(fā)酵系統(tǒng)，這就可能造成Nano–ZnO和Nano–CuO發(fā)酵系統(tǒng)中SCFAs產(chǎn)量的差別。ferruginibacter對(duì)有機(jī)物具有較強(qiáng)的水解作用[24]，其含量隨著Nano–ZnO濃度的增加而增大，同時(shí)其含量顯著高于Nano–CuO發(fā)酵系統(tǒng)，這與發(fā)酵系統(tǒng)中蛋白質(zhì)和多糖含量相符（表1）。研究表明，terrimonas和chryseolinea含有豐富的堿性磷酸酶和α–葡萄糖苷酶，有助于淀粉和DNA等有機(jī)物的水解[25]，這與Nano–CuO和Nano–ZnO發(fā)酵系統(tǒng)中堿性磷酸酶和多糖含量相符。aridibacter菌群富含堿性磷酸酶和酸性磷酸酶，同時(shí)能夠水解蛋白質(zhì)的有機(jī)物質(zhì)[26]。thauera和nitrospira廣泛分布于Nano–CuO發(fā)酵系統(tǒng)，說(shuō)明Nano–CuO沒(méi)能?chē)?yán)重破壞微生物胞外聚合物結(jié)構(gòu)，同時(shí)，該環(huán)境較為溫和，有利于thauera的生長(zhǎng)。通過(guò)功能菌群分析發(fā)現(xiàn)，Nano–ZnO發(fā)酵系統(tǒng)中較高濃度的水解菌群強(qiáng)化系統(tǒng)中SCFAs的積累。

表5 Nano–CuO和 Nano–ZnO發(fā)酵系統(tǒng)中功能微生物種類Tab. 5 Functional species of in Nano–CuO and Nano–ZnO levels fermentation systems

3 結(jié) 論

1）低有機(jī)質(zhì)剩余污泥厭氧發(fā)酵系統(tǒng)中SCOD產(chǎn)量隨著Nano–CuO和Nano–ZnO投加量的增加而增大；蛋白質(zhì)和SCFAs產(chǎn)量隨著Nano–ZnO濃度增加而增大，但是多糖產(chǎn)量隨著Nano–CuO濃度的增加而降低。

2）Nano–CuO和Nano–ZnO對(duì)發(fā)酵系統(tǒng)中生物酶活性具有顯著的影響，蛋白酶活性隨著納米顆粒投加量的增加而增大；α–葡萄糖苷酶和脫氫酶活性隨著納米顆粒投加量的增加而降低；

3）Nano–ZnO和Nano–CuO發(fā)酵系統(tǒng)均富集豐富的azospira、ottowia菌群；Nano–ZnO發(fā)酵系統(tǒng)含有大量的水解菌ferruginibacter和富含堿性磷酸酶、α–葡萄糖苷酶的terrimonas和chryseolinea。

本實(shí)驗(yàn)通過(guò)系統(tǒng)研究證實(shí)，與Nano–CuO相比，適當(dāng)濃度的Nano–ZnO能夠提高污泥水解性能，有利于污泥厭氧發(fā)酵系統(tǒng)中水解酸化菌生長(zhǎng)，進(jìn)而優(yōu)化低有機(jī)質(zhì)低濃度剩余污泥厭氧發(fā)酵產(chǎn)酸性能。因此，Nano–ZnO能夠提高低有機(jī)質(zhì)剩余污泥資源化處理。