[發明專利]一種耐受砷(III)的厭氧氨氧化顆粒污泥及其馴化方法

在審

• 申請號: 202110918446.2
• 申請日: 2021-08-11
• 公開（公告）號: CN113620423A
• 公開（公告）日: 2021-11-09
• 發明（設計）人: 范念斯;馬文杰;郭潔云;姚雨希;金仁村
• 申請（專利權）人: 杭州師范大學
• 主分類號: C02F3/28
• 分類號: C02F3/28;C02F101/10;C02F101/16
• 代理公司: 杭州天勤知識產權代理有限公司 33224
• 代理人: 高佳逸;胡紅娟

本發明公開了一種耐受砷(III)的厭氧氨氧化顆粒污泥及其馴化方法。該馴化方法包括步驟：1)在反應器內接種以Candidatus Kuenenia菌為優勢菌的厭氧氨氧化顆粒污泥；2)將反應器置于35℃恒溫箱中，泵入含NH₄⁺?N、NO₂^??N、無機鹽、微量元素和1mg L^?1砷(III)的進水，進水NH₄⁺?N和NO₂^??N的質量濃度比為1:0.9～1.1，厭氧、避光運行48天；3)將進水砷(III)濃度提高至10mg L^?1，厭氧、避光運行30天；4)將進水砷(III)濃度提高至50mg L^?1，厭氧、避光運行至出反應器脫氮效率連續10天高于90％且比厭氧氨氧化活性以及Candidatus Kuenenia的相對豐度為接種污泥的1～1.2倍，得到耐受50mg L^?1砷(III)的厭氧氨氧化顆粒污泥。

技術領域

本發明涉及厭氧氨氧化顆粒污泥技術領域，具體涉及一種耐受砷(III)(即三價砷)的厭氧氨氧化顆粒污泥及其馴化方法。

背景技術

厭氧氨氧化是一種新型自養生物脫氮技術。厭氧氨氧化菌利用亞硝酸鹽作為電子受體，將氨直接氧化成氮氣。在該過程中無需曝氣和外加碳源，在以節約能源為導向的污水處理中表現出極大潛力。

相比于傳統的硝化反硝化生物脫氮工藝，厭氧氨氧化工藝減少了100％的碳源消耗，節約了60％曝氣能耗。

此外，厭氧氨氧化工藝還具有運行成本低、占地面積小、污泥產量少、脫氮效率高等優點。

現今，在世界范圍內已有超過100座全規模的厭氧氨氧化裝置。但是厭氧氨氧化菌對環境因子的高敏感性限制了該工藝的應用，重金屬、抗生素和納米材料等已被證實是厭氧氨氧化菌的抑制因子。

隨著人口的增加以及對食品需求的不斷增加，規模化畜禽養殖在過去幾十年里迅速發展，并產生了大量的畜禽養殖廢水。洛克沙胂被廣泛用作飼料添加劑以促進畜禽的生長。然而90％洛克沙胂無法被消化吸收，因此大量的洛克沙胂殘留在畜禽排泄物中，并在厭氧條件下轉化為無機砷，最后進入污水處理系統。

據報道三價砷在畜禽廢水中的濃度可高達103.95mg L^-1。砷進入微生物細胞后，會產生過量的活性氧并進一步導致細胞膜損傷，最終導致細胞凋亡，對生物處理系統和生態系統存在潛在威脅。

因此，若能開發一種耐受砷(III)的厭氧氨氧化顆粒污泥，將對厭氧氨氧化工藝的推廣以及在畜禽廢水的處理中具有重要的指導意義。

發明內容

針對本領域存在的不足之處，本發明提供了一種耐受砷(III)的厭氧氨氧化顆粒污泥，其優勢菌為Candidatus Kuenenia菌，在反應器運行穩定的條件下，通過梯度提升砷(III)濃度馴化得到，可同時實現高脫氮效率、低出水濃度和穩定的反應器性能。

一種耐受砷(III)的厭氧氨氧化顆粒污泥，其馴化方法包括步驟：

1)在反應器內接種以Candidatus Kuenenia菌為優勢菌的厭氧氨氧化顆粒污泥；

2)將反應器置于35℃恒溫箱中，泵入含NH₄⁺-N、NO₂^--N、無機鹽、微量元素和1mg L^-1砷(III)的進水，進水NH₄⁺-N和NO₂^--N的質量濃度比為1:0.9～1.1，厭氧、避光運行48天；

3)將進水砷(III)濃度提高至10mg L^-1，厭氧、避光運行30天；