申请日2018.09.10
公开(公告)日2018.12.18
IPC分类号C02F3/34; C02F9/14; C02F11/12; C07K14/195; C02F103/20; C02F103/22
摘要
本发明涉及一种提高低温污水中磷和氮去除效果的方法，其特征在于：其处理的工艺步骤按下列顺序依次进行：预处理，生化处理，沉淀处理，沉淀污物浓缩处理，浓缩污泥脱水处理。方法简单，具有很高的应用价值。
权利要求书
1.一种提高低温污水中磷和氮去除效果的方法，其特征在于：其处理的工艺步骤按下列顺序依次进行：预处理，生化处理，沉淀处理，沉淀污物浓缩处理，浓缩污泥脱水处理。
说明书
一种提高低温污水中磷和氮去除效果的方法
技术领域
本发明涉及一种污水处理方法，尤其涉及一种提高低温污水中磷和氮去除果的方法。
背景技术
污水经处理再回收利用可以保护自然环境，同时能有效的缓解水资源短缺的现状。但是高纬度地区冬季漫长、气温低直接影响了污水的处理效果。目前为了保证出水质量主要采用升高污水温度、提高污泥浓度、延长沉淀时间、向CASS(CyclicActiavated SludgeSystem)池投加粘土和增加曝气量等方法，但是存在工艺复杂、处理成本高、能耗大的问题。
城市污水处理主要采用生物活性污泥法，污水中的有机物在活性污泥工艺中微生物的催化作用下经过一系列的生物化学反应，逐级释放能量，最终以低能位的无机物稳定下来。但是生物处理工艺需要采取一定的人工技术措施(如曝气、回流循环、保温等)，为微生物的生长、繁殖创造良好的环境，以使污水中的有机性污染物得以降解、去除。由于很多北方地区污水 处理厂需要面临长达3-5个月的低温环境，对水温敏感的微生物会由于水温的下降造成活性污泥的吸附性能、沉降性能、微生物的种群结构发生，影响最终出水水质。特别是低温污水中较高含量的颗粒物和胶体物质会严重抑制微生物生物活性，延缓生化反应速率，降低生物处理工艺运行稳定性和处理水水质。针对水温下降的弊端，大多数污水处理厂采用降低污泥负荷、增加污泥量、延长污水停留时间或采取保温、升温等办法来维持冬季处理水质的达标的运行策略，不仅增加了投资与运行费用，而且污水处理效果也难得到保证，还会引起污泥膨胀等问题造成管理不便。
为了解决现有技术的缺陷，CN102060361A提供了一种低温污水的物化强化处理方法。处理方法如下：一、原水通过进水管进入混合区，同时将絮凝药剂聚合氯化铝通过投药点投加到原水中;二、经步骤一处理原水分别经过一级絮凝反应区、二级絮凝反应区和三级絮凝反应区;三、经步骤二处理得到的稳定絮体经固液分离，处理后的出水溢流排出系统，污泥排出系统。本发明采用多级控制方式，通过分形维数和絮体粒径成长状况的控制解决了利用传统速度梯度G值控制的弊端，处理效果好，达到了提高低温条件下絮凝反应效率和污染物降解效率的目的。但是该方法物理程序较长，并且使用的成分较多，成本较高，不适宜大规模的推广使用。
CN102533590A中公开了一种低温下去除污水中磷的枯草芽孢杆菌及分离培养方法，投加该枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis)浅黄聚磷CGMCCNo.5280在低温下，特别是在8-12℃的条件下，对磷去除有明显的强化作用，磷去除率提高了10%，优于一级A的出水标准(水温≤12℃时，一级A标准的控制指标为0.5mg/L)。但是该菌只能去除磷，对于其他有机物没有较好的去除作用，同时磷的去除率也有待进一步的提高。
CN101054242A中公开了应用即耐冷动性球菌AS 1.2722在低温污水处理中的应用。低温污水处理的方法是将耐冷动性球菌AS 1.2722接种于污水中在10℃至25℃下培养，利用耐冷动性球菌AS 1.2722在较低的温度下，可以有效去除污水中淀粉、蛋白、脂肪和BOD、COD。但是该方法针对氮和磷的去除能力还有待改进，其他有机物的去除也有待进一步的提高。
本发明基于现有技术的缺陷，针对低温污水的处理提供了相应的改进。
发明内容
本发明的目的是为了解决目前低温污水处理方法工艺复杂、处理成本高和能耗大的问题，而提供的一种低温污水处理方法。
本发明的一个技术方案为：一种提高低温污水中磷和氮去除效果的方法，其特征在于：其处理的工艺步骤按下列顺序依次进行：预处理，生化处理，沉淀处理，沉淀污物浓缩处理，浓缩污泥脱水处理。
本发明的一个技术方案为提供一株耐冷动性球菌在低温污水处理中的应用，即耐冷动性球菌(Planococcus psychrotoleratus)CGMCC1.2722在低温污水处理中的应用。
本发明另外提供一种增强耐冷动性球菌在低温条件下增强污水中氮和磷去除的蛋白的筛选方法，将黄杆菌节杆菌液体过夜培养，收集菌体，提取总DNA，DNA凝胶回收试剂盒回收纯化。纯化好的总DNA经BamHI酶切，经0.8%琼脂糖凝胶电泳后，用TaKaRa REC0CHIP回收0.5-1OKb之间的片段。pET-28a质粒经BamHI酶切后用去磷酸化酶(CIP)处理，防止在后续连接中的自连。将回收得到0.5-10Kb之间的DNA片段连入pET-28a载体，连接产物经醇沉处理，用去离子水溶解，电转化感受态细胞DH5α。得到库容大约l08的基因组文库。将文库质粒化学转化至BL21(DE3)，在氮和磷分别在LB培养基中分别添加1000mg/L的浓度下，进行筛选，以氮磷去除效率最高的摇瓶进行涂布2000mg/L氮磷平板，挑选单菌落，在3000mg/L的氮和磷的LB培养基中进行再次摇瓶培养，选择氮磷去除效果较高的作为候选基因来源，提取质粒，测序。即可获得能够显著提高氮磷去除效果的蛋白。
本发明另外提供一种提高低温污水中磷和氮去除效果的方法，包含如下步骤：用接种针挑取少许斜面培养的转基因耐冷动性球菌先进行扩培,以1.5X108cfu/mL分别接种于生活污水中，12℃搅拌培养3天即可;其中，转基因耐冷动性球菌为耐冷动性球菌CGMCC1.2722导入了序列为SEQ ID NO：1所示的基因而获得;或者在SEQ ID NO：1所示的基因基础上，将其编码的氨基酸序列进行突变后的序列，所述突变的位点为有一个下述任一情形的点突变：83A/T、221E/G、342A/S、401R/G、422L/A、449T/R、或463K/V。
本发明另外提供一种提高氮磷去除效果的蛋白，其氨基酸序列如SEQ ID NO：2所示。
本发明另外提供一种提高氮磷去除效果的蛋白，其氨基酸序列为在SEQ ID NO：2所示序列的基础上，有一个下述任一情形的点突变：83A/T、221E/G、342A/S、401R/G、422L/A、449T/R、或463K/V。
本发明还涉及上述蛋白在提高耐冷动性球菌CGMCC1.2722去除低温污水中氮磷中的应用。
本发明另外提供一种增强耐冷动性球菌在低温条件下增强污水中氮和磷去除的蛋白，其序列如SEQ ID NO：2所示，其基因序列如SEQ ID NO：1所示.
其中本发明还提供了一种改进的增强耐冷动性球菌在低温条件下增强污水中氮和磷去除的蛋白，其序列为在SEQ ID NO：2的基础上将83A、221E、342A、401R、422L、449T、463K进行突变。
进一步的，所述突变分别为83A/T、221E/G、342A/S、401R/G、422L/A、449T/R、463K/V。该突变为从300种突变情形中筛选获得的具有提高蛋白活性的情形。
本发明还提供转基因的耐冷动性球菌(Planococcus psychrotoleratus)CGMCC1.2722(即AS1.2722)进行低温污水处理的方法，所述基因对应编码SEQ ID NO：2所示的蛋白，或者在SEQ ID NO：2的基础上将83A、221E、342A、401R、422L、449T、463K进行突变的蛋白。
本发明所提供低温污水处理的方法是利用转基因的耐冷动性球菌(Planococcuspsychrotoleratus)CGMCC1.2722,在低温条件下进行污水处理，具体方法是将转基因的耐冷动性球菌(Planococcus psychrotoleratus)CGMCC1.2722接种于污水中在10℃至25℃下培养。
所述耐冷动性球菌在污水中培养的温度优选为18-22℃。
所述耐冷动性球菌接种浓度的沮围可为l05-l08cfu/mL,优选为107cfu/mL。
所述污水可为生活污水、淀粉厂污水、蓄禽养殖污水或屠宰场污水，优选为生活污水。
本发明利用转基因的耐冷动性球菌(Planococcuspsychrotoleratus)CGMCC1.2722耐受低温生长环境的特点，将其用于低温污水处理，实验证明，将耐冷动性球菌接入生活污水中，在较低的温度下(10-25摄氏度)该菌株生长良好，可以有效去除污水中淀粉、蛋白、脂肪和BOD、COD，在含此类污染物的低温污水/废水(如生活污水)的生物处理中，具有很高的应用价值。
