申请日2020.01.20
公开(公告)日2020.05.19
IPC分类号C02F3/28
摘要
本发明公开了一种短期内快速提升厌氧氨氧化污泥活性的方法，包括步骤：将厌氧氨氧化污泥和/或反硝化污泥的胞外聚合物加入厌氧氨氧化污泥体系中，诱导厌氧氨氧化污泥活性提升。本发明通过添加厌氧氨氧化污泥和/或反硝化污泥的胞外聚合物，增加厌氧氨氧化体系中蛋白质、多糖以及一些潜在的信号分子类化学物质的含量，进而在短期内显著地提升厌氧氨氧化污泥的活性。本发明为拓展厌氧氨氧化工艺的应用范围提供了新的方法与思路。
权利要求书
1.一种短期内快速提升厌氧氨氧化污泥活性的方法，其特征在于，包括步骤：将厌氧氨氧化污泥和/或反硝化污泥的胞外聚合物加入厌氧氨氧化污泥体系中，诱导厌氧氨氧化污泥活性提升。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述胞外聚合物通过热提取法得到。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述热提取法包括步骤：
(1)将厌氧氨氧化污泥和/或反硝化污泥清洗后加入水中，离心得到污泥沉淀物;
(2)向所述污泥沉淀物中加入0.9wt%生理盐水，然后在0.6～1.0MPa、100～110℃条件下高压蒸汽灭菌0.5～1.5h，离心所得上清液即为所述胞外聚合物。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，步骤(1)中，所述离心的条件为：离心转速3000～4000rmp，离心时间20～30min;
步骤(2)中，所述污泥沉淀物与生理盐水的体积比为1:3～6，所述离心的条件为：离心转速3000～4000rmp，离心时间25～35min。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述厌氧氨氧化污泥、反硝化污泥、厌氧氨氧化污泥体系中的厌氧氨氧化污泥均为颗粒状污泥。
6.根据权利要求1或5所述的方法，其特征在于，所述厌氧氨氧化污泥体系中厌氧氨氧化污泥浓度为3～5g VSS L-1。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述胞外聚合物和厌氧氨氧化污泥体系的体积比为0.25～2.5:1。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，将厌氧氨氧化污泥的胞外聚合物加入厌氧氨氧化污泥体系中，所述厌氧氨氧化污泥的胞外聚合物和厌氧氨氧化污泥体系的体积比为1.4～1.6:1。
9.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，将反硝化污泥的胞外聚合物加入厌氧氨氧化污泥体系中，所述反硝化污泥的胞外聚合物和厌氧氨氧化污泥体系的体积比为1.7～1.9:1。
10.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，控制温度30～36℃，厌氧、避光，pH值为7.4～7.6，氨氮浓度和亚硝氮浓度分别不超过280mg L-1。
说明书
一种短期内快速提升厌氧氨氧化污泥活性的方法
技术领域
本发明涉及污泥活化技术领域，具体涉及一种短期内快速提升厌氧氨氧化污泥活性的方法。
背景技术
厌氧氨氧化是指在厌氧条件下，以亚硝酸盐为电子受体，将氨氧化为氮气的生物反应。与传统的硝化-反硝化生物脱氮进程相比，厌氧氨氧化工艺在保持高效脱氮的同时无需曝气、无需外加碳源。这使得厌氧氨氧化工艺被认为是具有广阔前景的生物脱氮工艺。然而厌氧氨氧化工艺对环境条件的变化极为敏感。实际废水中的许多组份会对厌氧氨氧化工艺产生抑制，如重金属、抗生素、有机物、盐度等。因此，探寻一种短期内快速提升厌氧氨氧化污泥活性的方法无论对于缓解抑制或抑制后的恢复而言，都具有重要的意义。
厌氧氨氧化细菌缓慢的生长速率使得该工艺需要较长的启动时间。因此实际应用中往往需要对厌氧氨氧化菌种进行长时间的保藏。如何快速的恢复保藏后菌种的厌氧氨氧化活性也成为了亟待解决的问题。
胞外聚合物是指由微生物分泌并附着在细胞壁表面的一类主要由多糖与蛋白组成的物质。胞外聚合物是影响微生物表面特性的关键物质。作为微生物与外界环境接触的屏障，胞外聚合物的存在可在一定程度上对厌氧氨氧化细菌起到保护的作用。胞外聚合物中丰富的蛋白质与多糖也是加速厌氧氨氧化污泥颗粒化的重要因素。此外，胞外聚合物中存在的一些信号分子类化学物质在调控厌氧氨氧化细菌的生理特性方面同样扮演着重要的角色。
作为厌氧氨氧化细菌自身所具有的内源物质，胞外聚合物的添加在提升厌氧氨氧化污泥活性的同时可以规避生物排异性，并且降低成本。这对于拓展厌氧氨氧化工艺的应用具有重要意义。
发明内容
针对本领域存在的不足之处，本发明提供了一种短期内快速提升厌氧氨氧化污泥活性的方法，通过添加厌氧氨氧化污泥和/或反硝化污泥的胞外聚合物，增加厌氧氨氧化体系中蛋白质、多糖以及一些潜在的信号分子类化学物质的含量，进而在短期内显著地提升厌氧氨氧化污泥的活性。本发明为拓展厌氧氨氧化工艺的应用范围提供了新的方法与思路。
一种短期内快速提升厌氧氨氧化污泥活性的方法，包括步骤：将厌氧氨氧化污泥和/或反硝化污泥的胞外聚合物加入厌氧氨氧化污泥体系中，诱导厌氧氨氧化污泥活性提升。
作为优选，所述胞外聚合物通过热提取法得到。
进一步优选，所述热提取法包括步骤：
(1)将厌氧氨氧化污泥和/或反硝化污泥清洗后加入水中，离心得到污泥沉淀物;
(2)向所述污泥沉淀物中加入0.9wt%生理盐水，然后在0.6～1.0MPa、100～110℃条件下高压蒸汽灭菌0.5～1.5h，离心所得上清液即为所述胞外聚合物。
步骤(1)中，所述离心的条件优选为：离心转速3000～4000rmp，离心时间20～30min。
步骤(2)中，所述污泥沉淀物与生理盐水的体积比优选为1:3～6，所述离心的条件优选为：离心转速3000～4000rmp，离心时间25～35min。
作为优选，所述厌氧氨氧化污泥、反硝化污泥、厌氧氨氧化污泥体系中的厌氧氨氧化污泥均为颗粒状污泥。
作为优选，所述厌氧氨氧化污泥体系中的厌氧氨氧化污泥中的优势菌属为Candidatus Kuenenia。
作为优选，所述厌氧氨氧化污泥体系中厌氧氨氧化污泥浓度为3～5gVSS L-1。
进一步优选，所述胞外聚合物和厌氧氨氧化污泥体系的体积比为0.25～2.5:1。经试验发现，所述胞外聚合物和厌氧氨氧化污泥体系的体积比应当控制在合理范围内，胞外聚合物过少或过多，厌氧氨氧化污泥活性短期内提升效果均不明显。
在一优选例中，将厌氧氨氧化污泥的胞外聚合物加入厌氧氨氧化污泥体系中，所述厌氧氨氧化污泥的胞外聚合物和厌氧氨氧化污泥体系的体积比为1.4～1.6:1。
在一优选例中，将反硝化污泥的胞外聚合物加入厌氧氨氧化污泥体系中，所述反硝化污泥的胞外聚合物和厌氧氨氧化污泥体系的体积比为1.7～1.9:1。
作为优选，所述的短期内快速提升厌氧氨氧化污泥活性的方法，控制温度30～36℃，厌氧、避光，pH值为7.4～7.6，氨氮浓度和亚硝氮浓度分别不超过280mg L-1。过高的氨氮与亚硝氮浓度会对细菌产生抑制。
本发明的厌氧氨氧化污泥活性的测定可采用批次实验方法，包括步骤：
(a)取一定量的厌氧氨氧化污泥与胞外聚合物转移至血清瓶中，并依次向血清瓶中加入(NH4)2SO4与NaNO2储备液以及无机盐溶液，所述无机盐溶液包括组分：NaH2PO4、CaCl2·2H2O、MgSO4·7H2O、NaHCO3。
(b)使用HCl溶液调节血清瓶中混合液的pH值至7.4～7.6，向血清瓶中通入稀有气体或氮气曝气10～30min，去除血清瓶中混合液的溶解氧，进而避免因溶氧过高而对厌氧氨氧化细菌所产生的抑制。
(c)将曝气后的血清瓶密封并置于恒温震荡培养箱中在35±1℃避光的条件下培养，每隔一定时间从血清瓶中取出一定量的上清液作为样品并测定样品中NH4+-N与NO2--N浓度。
(d)根据实验中NH4+-N与NO2--N的消耗速率以及血清瓶中污泥的可挥发悬浮固体(VSS)浓度确定污泥的厌氧氨氧化活性。
作为优选，所述(NH4)2SO4与NaNO2储备液中NH4+-N与NO2--N的质量浓度相等并且加入体积比为1:1，同时储备液的加入量应保证血清瓶中NH4+-N或NO2--N的质量浓度不高于280mg L-1。
在一优选例中，当厌氧氨氧化污泥与反硝化污泥胞外聚合物添加量的体积比为1:1.8时，厌氧氨氧化污泥的活性提高了116.50%;而当厌氧氨氧化污泥与其胞外聚合物添加量的体积比为1:1.5时，厌氧氨氧化污泥的活性也提高了91.28%。
在本发明的方法下，厌氧氨氧化污泥和/或反硝化污泥胞外聚合物的添加都使厌氧氨氧化污泥的活性在短期内得到了显著的提升。
本发明与现有技术相比，主要优点包括：本方法可在短期内大幅提升厌氧氨氧化污泥的活性，此外，作为水处理微生物自身所具有的内源物质，胞外聚合物的添加在提升厌氧氨氧化污泥活性的同时可以规避生物排异性，并且降低成本。（发明人范念斯;张权;付瑾瑾;金仁村;吴庆元;谌金艳;黄宝成）
