申请日2017.01.19
公开(公告)日2017.05.24
IPC分类号C02F3/28
摘要
一种快速形成厌氧氨氧化颗粒污泥的方法，属于废水处理领域。取适量接种污泥至SBR反应器，加入含氨氮及亚硝氮的营养液，营养液中氨氮及亚硝氮的浓度均为50mg/L，然后每天向SBR反应器营养液中加入一定浓度的AHLs群体感应信号分子，环境温度为32～33℃，pH为7.8～8.3，DO浓度在0.15mg/L以下，进行间歇培养。形成厌氧氨氧化颗粒污泥的时间短，颗粒污泥效果好。
权利要求书
1.一种快速形成厌氧氨氧化颗粒污泥的方法，其特征在于，在培养厌氧氨氧化种泥时向营养液中加入AHLs群体感应信号分子，具体操作步骤和工艺条件如下：
取适量接种污泥至SBR反应器，然后反应器在边通入氮气的条件下边加入含氨氮及亚硝氮的营养液，DO浓度在0.15mg/L以下，同时达到泥水充分混合的目的;营养液中氨氮及亚硝氮的浓度均为50mg/L，然后每天向SBR反应器营养液中加入一定浓度的信号分子，环境温度为32～33℃，pH为7.8～8.3，进行间歇培养。
2.按照权利要求1所述的一种快速形成厌氧氨氧化颗粒污泥的方法，其特征在于，AHLs群体感应信号分子选自3OC8-HSL、C8-HSL。
3.按照权利要求2所述的一种快速形成厌氧氨氧化颗粒污泥的方法，其特征在于，AHLs群体感应信号分子为3OC8-HSL。
4.按照权利要求1所述的一种快速形成厌氧氨氧化颗粒污泥的方法，其特征在于，AHLs类信号分子的投加浓度为500nM/L～5000nM/L。
5.按照权利要求1所述的一种快速形成厌氧氨氧化颗粒污泥的方法，其特征在于，信号分子加入时，先采用有机溶剂将信号分子溶解，采用二甲基亚砜(DMSO)或二甲基甲酰胺(dimethyl formamide)，溶解度为20mg/mL～30mg/mL，然后再加入到营养液中。
6.按照权利要求1所述的一种快速形成厌氧氨氧化颗粒污泥的方法，其特征在于，在启动初期阶段，HRT控制在28d，初步形成厌氧氨氧化颗粒污泥后，逐步降低HRT。
7.按照权利要求1所述的一种快速形成厌氧氨氧化颗粒污泥的方法，其特征在于，厌氧氨氧化接种污泥为厌氧颗粒污泥。
8.按照权利要求7所述的一种快速形成厌氧氨氧化颗粒污泥的方法，其特征在于，所述的厌氧氨氧化颗粒粒径为1～3mm。
9.按照权利要求1所述的一种快速形成厌氧氨氧化颗粒污泥的方法，其特征在于，营养液在加入反应器前用氮气冲刷7～8次，以去除水中的溶解氧DO。
说明书
一种快速形成厌氧氨氧化颗粒污泥的方法
技术领域
本发明属于废水处理领域，涉及废水处理过程中常用的厌氧氨氧化脱氮技术，具体涉及一种能够快速形成厌氧氨氧化颗粒污泥的方法。
背景技术
厌氧氨氧化是指在厌氧的条件下,以氨氮作为电子供体，以亚硝酸氮作为电子受体氧化铵盐的微生物反应,最终产物为氮气和少量硝酸盐氮。因此厌氧氨氧化作为废水生物脱氮的新技术与传统生物脱氮技术相比，具有节约氧耗，无需外加有机碳源，污泥产量低，基质去除速率高的优点，成为国内外研究的热点。但是厌氧氨氧化菌增值缓慢，难以持留和富集，同时对环境变化较敏感，这些因素限制了厌氧氨氧化技术在实际废水处理中的应用与发展。而厌氧氨氧化颗粒污泥沉降性能好，抗冲击负荷强，生物活性高，产泥量少，可有效持留厌氧氨氧化生物体。因此，快速形成厌氧氨氧化颗粒污泥具有重要的实践意义。当前形成厌氧氨氧化颗粒污泥的方法主要是通过逐步改变进水基质含量或降低水力停留时间(HRT)的方式，但大多培养时间过长(165～210天)，不利于实际工程的应用，且形成的厌氧氨氧化污泥粒径较小，结构松散，沉降性能差。也可采用投加惰性载体，如沸石、无烟煤、膨润土等，效果受载体密度影响较大。投加絮凝剂或多价阳离子也可促进厌氧氨氧化颗粒化过程，但是对微生物的长期负面影响不容忽视。
发明内容
基于现有技术中存在的问题，本发明提供一种能够快速形成厌氧氨氧化颗粒污泥的方法，使用该方法可在短时间(65天)内形成厌氧氨氧化颗粒污泥，并且操作简单，易于实现。
为了达到上述目的，本发明通过如下技术方案来实现：
在培养厌氧氨氧化种泥时向营养液中加入AHLs群体感应信号分子，具体操作步骤和工艺条件如下：
取适量接种污泥至SBR反应器，然后反应器在边通入氮气的条件下边加入含氨氮及亚硝氮的营养液这是为了使反应器维持厌氧的环境(DO浓度在0.15mg/L以下)，同时达到泥水充分混合的目的。营养液中氨氮及亚硝氮的浓度均为50mg/L，然后每天向SBR反应器营养液中加入一定浓度的信号分子，环境温度为32～33℃，pH为7.8～8.3，进行间歇培养。
营养液在加入反应器前用氮气冲刷7～8次，以去除水中的溶解氧DO。
所述的信号分子为AHLs，对于AHLs类信号分子，3OC8-HSL、C8-HSL两种信号分子均有促进厌氧氨氧化污泥颗粒化的作用，其中3OC8-HSL效果最好，形成颗粒污泥的时间最短，粒径最大，最密实;而根据实验信号分子C7-HSL和C10-HSL则不能促进厌氧氨氧化污泥颗粒化。
上述所述的AHLs类信号分子的在营养液中的投加浓度为500nM/L～5000nM/L，优选投加浓度为1000nM/L时可明显促进厌氧 氨氧化污泥颗粒化，尤其当3OC8-HSL投加浓度继续提高时，对厌氧氨氧化污泥颗粒化的促进作用与投加浓度为1000nM/L时相比基本没有变化。
信号分子加入时，先采用有机溶剂将信号分子溶解，一般采用二甲基亚砜(DMSO)或二甲基甲酰胺(dimethyl formamide)，溶解浓度为20mg/mL～30mg/mL，然后再加入到营养液中。
进一步优选在启动初期阶段，HRT控制在28d，初步形成厌氧氨氧化颗粒污泥后，逐步降低HRT。
所述的厌氧氨氧化接种污泥为厌氧颗粒污泥。
所述的厌氧氨氧化颗粒粒径为1～3mm。
本发明的作用原理：细菌之间存在相互感应控制，即群体感应现象，细菌不是彼此孤立的个体，它们通过信号分子进行交流。当信号分子浓度达到一定阈值时，信号分子进入不同细胞质，激活目标基因的表达，调控细菌的生理行为，如生物膜的形成。颗粒污泥作为一种特殊形式的生物膜，其形成与信号分子密切相关。本发明中3OC8-HSL、C8-HSL两种信号分子均可刺激厌氧颗粒污泥中土著菌AAOB的生长速率及活性，促进污泥中胞外聚合物(EPS)的合成，从而加速厌氧氨氧化污泥颗粒化。尤其3OC8-HSL还可以促使微生物分泌更多的紧密型EPS，并且可以提高污泥表面疏水性，因此3OC8-HSL效果最好，形成厌氧氨氧化颗粒污泥的时间最短(仅65天)，粒径最大，最密实。
本发明和现有技术相比，具有如下优点和效果：
(1)形成厌氧氨氧化颗粒污泥的时间短。在接种污泥培养驯化过程中向营养液中加入信号分子，利用信号分子促使微生物分泌更多的EPS，并且提高污泥表面疏水性，使厌氧氨氧化颗粒污泥形成时间明显缩短。
(2)形成厌氧氨氧化颗粒污泥粒径大，且密实。加入信号分子后厌氧氨氧化颗粒污泥粒径大，密实度高，因此沉降性能良好。
(3)形成的厌氧氨氧化颗粒污泥活性高，脱氮效率高。
(4)形成的颗粒污泥不易解体，稳定性好。
(5)制备过程简单，颗粒化过程对微生物没有负面影响，操作方便。