[發明專利]一種高活性高耐毒性的厭氧氨氧化絮狀污泥的培養方法

在審

• 申請號: 201910407193.5
• 申請日: 2019-05-16
• 公開（公告）號: CN110104771A
• 公開（公告）日: 2019-08-09
• 發明（設計）人: 金仁村;程雅菲;張正哲;李桂鳳;張茜;鄭夏萍;蔡爽;薛苑
• 申請（專利權）人: 杭州師范大學
• 主分類號: C02F3/28
• 分類號: C02F3/28
• 代理公司: 杭州天勤知識產權代理有限公司 33224
• 代理人: 胡紅娟

本發明公開了一種高活性高耐毒性的厭氧氨氧化絮狀污泥的培養方法，包括步驟：在反應器內接種厭氧氨氧化絮狀污泥，泵入進水，進水中NH₄⁺?N和NO₂^??N質量濃度比為1:1，在厭氧、避光、30～36℃條件下運行至穩定；向進水中加入磁性納米材料，并分階段提高磁性納米材料的濃度，每一階段均運行至穩定后再進入下一階段，誘導厭氧氨氧化菌的肼合酶結構基因的表達和胞外聚合物的分泌，直至進水中磁性納米材料的濃度不低于200mg L^?1，完成高活性高耐毒性的厭氧氨氧化絮狀污泥的培養。本發明培養方法得到的厭氧氨氧化絮狀污泥活性高，胞外聚合物含量高，對毒物耐受力強，有利于厭氧氨氧化工藝的實際應用。

技術領域

本發明涉及污泥培養技術領域，具體涉及一種高活性高耐毒性的厭氧氨氧化絮狀污泥的培養方法。

背景技術

自二十世紀末開始，納米技術的迅速發展使許多工業領域發生了革命性的變革。磁赤鐵礦(γ-Fe₂O₃)，赤鐵礦(α-Fe₂O₃)和磁鐵礦(Fe₃O₄)等磁性納米材料在修復和水處理方面被廣泛應用。作為一種納米吸附劑，磁赤鐵礦納米顆粒和磁鐵礦納米顆粒是最有前景的重金屬去除材料，如去除Cr(VI)和As(V)，因為它們方便磁選。由于光催化效應的增強，磁性納米材料還被認為能夠降解有機污染物或降低其毒性。

此外，由于磁性納米材料的生物相容性、化學穩定性和磁性，它們被廣泛應用于生物細胞，如真菌和微藻的固定化。而磁性納米材料釋放的Fe(III)離子是一種必需的微量營養素和許多蛋白質的組分，有利于微生物保持較高的活性。

厭氧氨氧化工藝因其無需外加有機碳源、脫氮負荷高、運行費用低、占地空間小等優點，已被公認為是目前最經濟的生物脫氮工藝之一。厭氧氨氧化是一個多階段的反應過程。第一階段，亞硝酸鹽(NO₂^-)被亞硝酸鹽氧化還原酶(Nir)還原成一氧化氮(NO)；第二階段，第一階段生成的NO與氨(NH₄⁺)反應生成肼(N₂H₄)后，被肼合酶(HZS)催化；第三階段，肼通過肼脫氫酶(HDH)最終被氧化成N₂。厭氧氨氧化細菌含有特有的肼合酶結構基因(hzsA)，可調控厭氧氨氧化反應的關鍵酶肼合酶(HZS)，肼合酶結構基因(hzsA)與厭氧氨氧化活性呈明顯正相關。

厭氧氨氧化污泥在新陳代謝過程中會分泌一種復雜的高分子混合物——胞外聚合物(EPS)，覆蓋在微生物表面，它們是影響微生物表面特性的關鍵物質，在水體環境和廢水處理系統中對污染物的遷移轉化和去除起著至關重要的作用。并且EPS能夠利用其豐富的官能團吸附水體中的重金屬和有機污染物，還可以通過氫鍵與氮、磷等營養元素發生相互作用。另外EPS具有一定的氧化還原特性，可以通過氧化還原反應改變污染物的存在形式。因此EPS在廢水生物處理過程中具有重要的作用，可以影響重金屬和有機污染物在廢水生物處理過程中的去除和轉化。但厭氧氨氧化細菌具有生長緩慢，細胞產率低，對環境條件的分泌敏感等缺點。而且，絮狀污泥由于其絮體結構，更難適應實際環境中的惡劣條件，極大地限制了厭氧氨氧化工藝在實際水處理工程中的大規模應用。

因此，研發如何提高厭氧氨氧化絮狀污泥的活性的方法對于推廣厭氧氨氧化工藝的應用具有重要意義。

發明內容

針對本領域存在的不足之處，本發明提供了一種高活性高耐毒性的厭氧氨氧化絮狀污泥的培養方法，通過分階段提高進水中磁性納米材料負荷，發現可逐步誘導厭氧氨氧化菌的肼合酶結構基因(hzsA)的表達和胞外聚合物的分泌，從而提高厭氧氨氧化絮狀污泥的活性和耐毒性。

一種高活性高耐毒性的厭氧氨氧化絮狀污泥的培養方法，包括步驟：