本發(fā)明屬于廢水處理領(lǐng)域，涉及廢水處理過程中常用的厭氧氨氧化脫氮技術(shù)，具體涉及一種能夠快速形成厭氧氨氧化顆粒污泥的方法。

背景技術(shù)：

厭氧氨氧化是指在厭氧的條件下,以氨氮作為電子供體，以亞硝酸氮作為電子受體氧化銨鹽的微生物反應(yīng),最終產(chǎn)物為氮氣和少量硝酸鹽氮。因此厭氧氨氧化作為廢水生物脫氮的新技術(shù)與傳統(tǒng)生物脫氮技術(shù)相比，具有節(jié)約氧耗，無需外加有機(jī)碳源，污泥產(chǎn)量低，基質(zhì)去除速率高的優(yōu)點，成為國內(nèi)外研究的熱點。但是厭氧氨氧化菌增值緩慢，難以持留和富集，同時對環(huán)境變化較敏感，這些因素限制了厭氧氨氧化技術(shù)在實際廢水處理中的應(yīng)用與發(fā)展。而厭氧氨氧化顆粒污泥沉降性能好，抗沖擊負(fù)荷強(qiáng)，生物活性高，產(chǎn)泥量少，可有效持留厭氧氨氧化生物體。因此，快速形成厭氧氨氧化顆粒污泥具有重要的實踐意義。當(dāng)前形成厭氧氨氧化顆粒污泥的方法主要是通過逐步改變進(jìn)水基質(zhì)含量或降低水力停留時間(HRT)的方式，但大多培養(yǎng)時間過長(165～210天)，不利于實際工程的應(yīng)用，且形成的厭氧氨氧化污泥粒徑較小，結(jié)構(gòu)松散，沉降性能差。也可采用投加惰性載體，如沸石、無煙煤、膨潤土等，效果受載體密度影響較大。投加絮凝劑或多價陽離子也可促進(jìn)厭氧氨氧化顆?；^程，但是對微生物的長期負(fù)面影響不容忽視。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

基于現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題，本發(fā)明提供一種能夠快速形成厭氧氨氧化顆粒污泥的方法，使用該方法可在短時間(65天)內(nèi)形成厭氧氨氧化顆粒污泥，并且操作簡單，易于實現(xiàn)。

為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明通過如下技術(shù)方案來實現(xiàn)：

在培養(yǎng)厭氧氨氧化種泥時向營養(yǎng)液中加入AHLs群體感應(yīng)信號分子，具體操作步驟和工藝條件如下：

取適量接種污泥至SBR反應(yīng)器，然后反應(yīng)器在邊通入氮氣的條件下邊加入含氨氮及亞硝氮的營養(yǎng)液這是為了使反應(yīng)器維持厭氧的環(huán)境(DO濃度在0.15mg/L以下)，同時達(dá)到泥水充分混合的目的。營養(yǎng)液中氨氮及亞硝氮的濃度均為50mg/L，然后每天向SBR反應(yīng)器營養(yǎng)液中加入一定濃度的信號分子，環(huán)境溫度為32～33℃，pH為7.8～8.3，進(jìn)行間歇培養(yǎng)。

營養(yǎng)液在加入反應(yīng)器前用氮氣沖刷7～8次，以去除水中的溶解氧DO。

所述的信號分子為AHLs，對于AHLs類信號分子，3OC8-HSL、C8-HSL兩種信號分子均有促進(jìn)厭氧氨氧化污泥顆粒化的作用，其中3OC8-HSL效果最好，形成顆粒污泥的時間最短，粒徑最大，最密實；而根據(jù)實驗信號分子C7-HSL和C10-HSL則不能促進(jìn)厭氧氨氧化污泥顆粒化。

上述所述的AHLs類信號分子的在營養(yǎng)液中的投加濃度為500nM/L～5000nM/L，優(yōu)選投加濃度為1000nM/L時可明顯促進(jìn)厭氧 氨氧化污泥顆?；?，尤其當(dāng)3OC8-HSL投加濃度繼續(xù)提高時，對厭氧氨氧化污泥顆粒化的促進(jìn)作用與投加濃度為1000nM/L時相比基本沒有變化。

信號分子加入時，先采用有機(jī)溶劑將信號分子溶解，一般采用二甲基亞砜(DMSO)或二甲基甲酰胺(dimethyl formamide)，溶解濃度為20mg/mL～30mg/mL，然后再加入到營養(yǎng)液中。

進(jìn)一步優(yōu)選在啟動初期階段，HRT控制在28d，初步形成厭氧氨氧化顆粒污泥后，逐步降低HRT。

所述的厭氧氨氧化接種污泥為厭氧顆粒污泥。

所述的厭氧氨氧化顆粒粒徑為1～3mm。

本發(fā)明的作用原理：細(xì)菌之間存在相互感應(yīng)控制，即群體感應(yīng)現(xiàn)象，細(xì)菌不是彼此孤立的個體，它們通過信號分子進(jìn)行交流。當(dāng)信號分子濃度達(dá)到一定閾值時，信號分子進(jìn)入不同細(xì)胞質(zhì)，激活目標(biāo)基因的表達(dá)，調(diào)控細(xì)菌的生理行為，如生物膜的形成。顆粒污泥作為一種特殊形式的生物膜，其形成與信號分子密切相關(guān)。本發(fā)明中3OC8-HSL、C8-HSL兩種信號分子均可刺激厭氧顆粒污泥中土著菌AAOB的生長速率及活性，促進(jìn)污泥中胞外聚合物(EPS)的合成，從而加速厭氧氨氧化污泥顆?；?。尤其3OC8-HSL還可以促使微生物分泌更多的緊密型EPS，并且可以提高污泥表面疏水性，因此3OC8-HSL效果最好，形成厭氧氨氧化顆粒污泥的時間最短(僅65天)，粒徑最大，最密實。

本發(fā)明和現(xiàn)有技術(shù)相比，具有如下優(yōu)點和效果：

(1)形成厭氧氨氧化顆粒污泥的時間短。在接種污泥培養(yǎng)馴化過程中向營養(yǎng)液中加入信號分子，利用信號分子促使微生物分泌更多的EPS，并且提高污泥表面疏水性，使厭氧氨氧化顆粒污泥形成時間明顯縮短。

(2)形成厭氧氨氧化顆粒污泥粒徑大，且密實。加入信號分子后厭氧氨氧化顆粒污泥粒徑大，密實度高，因此沉降性能良好。

(3)形成的厭氧氨氧化顆粒污泥活性高，脫氮效率高。

(4)形成的顆粒污泥不易解體，穩(wěn)定性好。

(5)制備過程簡單，顆?；^程對微生物沒有負(fù)面影響，操作方便。

附圖說明

圖1是實施例1投加不同信號分子時污泥粒徑隨時間變化曲線；

(a)是3OC8-HSL濃度對厭氧氨氧化顆粒污泥粒徑的影響圖；

(b)是C8-HSL濃度對厭氧氨氧化顆粒污泥粒徑的影響圖；

(c)是C7-HSL濃度對厭氧氨氧化顆粒污泥粒徑的影響圖；

(d)是C10-HSL濃度對厭氧氨氧化顆粒污泥粒徑的影響圖。

具體實施方式

以下結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明的內(nèi)容做進(jìn)一步詳細(xì)說明，但本發(fā)明的實施方式不限于此。通過當(dāng)前方法形成厭氧氨氧化顆粒污泥均需要較長的培養(yǎng)時間(基本在165～210天)，不利于實際工程的應(yīng)用。本發(fā)明以細(xì)菌群體感應(yīng)角度為出發(fā)點，通過投加信號分子來刺激厭氧顆粒污泥中土著菌AAOB的生長速率及活性，促使微生物產(chǎn)生較多 的EPS，并提高其表面疏水性從而使厭氧氨氧化顆粒污泥形成速度大大提高。具體實施方式為采用柱形SBR反應(yīng)器，接種厭氧顆粒污泥后,以模擬廢水(即營養(yǎng)液)作為基質(zhì)啟動ANAMMOX反應(yīng)器。在整個啟動過程中,進(jìn)水的氨氮和亞硝氮濃度都控制在50mg/L左右，在啟動初期階段，HRT控制在28d，環(huán)境溫度為32～33℃，pH為7.8～8.3。通入氮氣保持反應(yīng)器內(nèi)的厭氧狀態(tài),同時也可以達(dá)到泥水混合的目的。初步形成厭氧氨氧化顆粒污泥后，逐步降低HRT，以富集高活性成熟厭氧氨氧化顆粒污泥。

材料：

接種污泥：厭氧顆粒污泥。

信號分子：N-heptanoyl-DL-homoserine lactone(簡稱C7-HSL)；N-octanoyl-DL-homoserine lactone(簡稱C8-HSL)；N-(3-oxooctanoyl)-L-homoserine lactone)(簡稱3OC8-HSL)；N-decanoyl-DL-homoserine lactone(簡稱C10-HSL)均購自美國sigma-aldrich公司。

需要說明的是AHLs群體感應(yīng)信號分子中的AHLs指的是N-?；呓z氨酸內(nèi)酯類群體感應(yīng)信號分子。

遵從上述技術(shù)方案，以下給出本發(fā)明的具體實施例，需要說明的是本發(fā)明并不局限于以下具體實施例，凡在本申請技術(shù)方案基礎(chǔ)上做的等同變換均落入本發(fā)明的保護(hù)范圍。下面結(jié)合實施例對本發(fā)明做進(jìn)一步詳細(xì)說明。

實施例：

以厭氧顆粒污泥為接種污泥時信號分子對形成厭氧氨氧化顆粒污泥的影響

設(shè)置五組SBR反應(yīng)器，分別為未投加信號分子組、投加C7-HSL組、投加C8-HSL組、投加3OC8-HSL組、投加C10-HSL組。其中投加信號分子組每組設(shè)三個SBR反應(yīng)器，每個反應(yīng)器中信號分子的投加濃度分別設(shè)為500nM/L、1000nM/L和5000nM/L(三種信號分子采用二甲基亞砜先進(jìn)行溶解，配制的四種信號分子溶液濃度均為20mg/mL)。向五組反應(yīng)器中加入等量厭氧顆粒污泥，在厭氧顆粒污泥培養(yǎng)馴化階段，進(jìn)水營養(yǎng)液的氨氮和亞硝氮濃度都控制在50mg/L左右，每天向投加不同信號分子的四組反應(yīng)器的營養(yǎng)液中分別加入相應(yīng)濃度的信號分子。在啟動初期階段，HRT控制在28d，環(huán)境溫度為32～33℃，pH為7.8～8.3。通入氮氣保持反應(yīng)器內(nèi)的厭氧狀態(tài)，同時也可以達(dá)到泥水混合的目的。初步形成厭氧氨氧化顆粒污泥后，逐步降低HRT，以富集高活性成熟厭氧氨氧化顆粒污泥。

測試及分析方法：

氨氮測定采用納氏試劑光度法，硝氮測定采用紫外分光光度法，亞硝氮測定采用N-(1-萘基)-乙二胺光度法(均采用紫外分光光度計DR5000，美國哈希公司)。DO測定采用HQ30d溶氧儀(美國哈希公司)，pH測定采用pHS-3c pH計(上海精密科學(xué)儀器有限公司)。顆粒污泥粒徑篩分：GB6003.1-1997標(biāo)準(zhǔn)檢驗篩。表面疏水性的測定：采用萃取—比濁法。污泥EPS的測定：首先采用熱提取法得到EPS提取物，其中的蛋白質(zhì)采用考馬斯亮藍(lán)比色法測定，多糖用苯酚-硫酸 法測定，將蛋白質(zhì)和多糖含量相加得出污泥混合液中EPS的含量。

結(jié)果與分析：

作為接種物的厭氧顆粒污泥經(jīng)歷了污泥裂解，污泥重組后形成了厭氧氨氧化顆粒污泥，其中投加信號分子3OC8-HSL組在3OC8-HSL投加濃度為1000nM/L時(閾值濃度)，厭氧顆粒污泥在65d時即形成了厭氧氨氧化顆粒污泥，粒徑在1.0～3mm之間。其中粒徑在2.0～3mm之間的厭氧氨氧化顆粒所占的比例為36.8％，是投加信號分子C8-HSL組90d時的3倍左右，是未投加信號分子組、投加C7-HSL組及投加C10-HSL組180d時的25倍。污泥顏色也經(jīng)歷了由黑色變?yōu)樽厣僮優(yōu)榧t色的變化。投加信號分子3OC8-HSL后，厭氧氨氧化作用的顯現(xiàn)時間僅為22天(未投加信號分子組77天)。這是因為信號分子3OC8-HSL刺激了厭氧顆粒污泥中土著菌AAOB的生長速率及活性，并且能夠誘導(dǎo)微生物產(chǎn)生較多EPS，在EPS的粘附作用下，土著菌AAOB快速聚集。此外，投加3OC8-HSL后微生物的表面疏水性升高，因此3OC8-HSL促進(jìn)厭氧氨氧化顆?；Ч铒@著，在最短時間內(nèi)(65天)形成厭氧氨氧化顆粒污泥。形成的厭氧氨氧化顆粒污泥沉降性能好，穩(wěn)定性高，脫氮效率高，平均氨氮和亞硝氮去除率分別為87％和93％。信號分子C8-HSL對厭氧氨氧化顆粒污泥的形成也有一定促進(jìn)作用，但是C7-HSL和C10-HSL兩種信號分子則不能促進(jìn)厭氧氨氧化污泥顆?；?。