[发明专利]一种利用群体感应淬灭固定化菌株控制膜污染的方法

说明书

本发明公开了一种利用群体感应淬灭固定化菌株控制膜污染的方法包括如下步骤：步骤S1，对从污水处理厂取样出来的活性污泥中的细菌，运用最小培养基法进行定向分离，分离出纯化单菌落；步骤S2，对所述分离出来的纯化单菌落进行群体淬灭功能的验证，获得具有群体感应淬灭功能的功能菌株；步骤S3，对所述功能菌株采用多孔天然材料进行包埋固定，形成固化包埋菌；步骤S4，将所述固化包埋菌投加至生物膜生长反应器中，并进行膜污染防治效果综合验证。实施本发明实施例，可以利用固定化群体感应淬灭细菌高效防止过滤膜表面生物膜导致的膜污染，且成本低。

技术领域

本发明涉及环保技术领域，尤其涉及一种利用群体感应淬灭固定化菌株控制膜污染的方法。

背景技术

持续增长的污水排放使污水处理面临巨大压力。在污水处理过程中存在的费用高、能耗大、中水回用率低等问题亟待解决。

我国是世界上水资源极度缺乏的13个国家之一，且水污染问题日益凸显，而全国污水排放总量却依旧呈持续增长趋势。在环保部2016年最新发布的2015年中国环境状况公报显示，2015年全国967个地表水国控断面水质监测中，I～III类、IV～V类和劣V类水质断面分别占64.5％、26.7％和8.8％。在5118个地下水水质监测点中，优良级的监测点比例仅为9.1％，较差级和极差级的监测点比例高达61.3％。长江、黄河等七大流域和700个国控断面中Ⅴ类和劣Ⅴ类共占13.6％，主要污染指标为化学需氧量、五日生化需氧量和总磷。对其中地下水开发利用程度较大、污染较严重的北方平原地区17个省(区、市)的地下水的水质监测评价结果显示：2103个测站数据评价结果显示：水质优良、良好、较差和极差的测站比例分别为0.6％、19.8％、48.4％和31.2％，无一例水质较好的测站。水污染问题仍是较为突出的问题。

膜处理工艺在污水处理的中水回用中有着广泛应用，与传统的活性污泥污水处理工艺相比，膜工艺法具有出水浊度地低、处理效率高、占地面积小、污泥产量低等诸多优势，使该工艺在污水处理方面的应用得以迅速增长。但膜污染成为限制其长久运行及大范围推广使用的主要问题，其中的生物污染起着重要的作用。微生物在膜表面定植生长，形成具有高度水合凝胶层的稳定生物膜(biofilm)，并黏附更多的有机无机颗粒，造成膜孔堵塞，这被称为膜污染。膜污染是导致膜通量减小、膜压差增大，清洗次数频繁，加速膜老化的主要原因之一，极大地阻碍了膜污水处理法的应用。目前关于膜污染防治的方法主要有物理法(膜表面属性修饰及超声振动)、化学法(利用强酸、强碱、氧化剂等清洗)和生物法(酶干扰法及群体感应淬灭法)等方法。

其中，物理法和化学法换膜成本高、风险大，且易造成抗性菌株的产生及新的环境与健康危害。

生物法的出现为从根本上防止及控制生物淤积提供了一条可能的途径，由于其环境友好，安全性高及可持续性等优势在近年来迅速崛起，备受关注，其中的群体感应淬灭技术(Quorum Quenching,QQ)更因其在生物法中实施较为容易，可操作性强，且微生物较酶更稳定等优势成为近年来膜污染生物防治的热点。

群体感应(Quorum Sensing,QS)是细菌之间对周围环境变化做出响应机制并进行信号分子交流不断做出反应的调节机制，在该系统中，首先是酶催化作用合成信号分子，当信号分子扩散转移到细胞外并进行累积，当浓度达到一定阈值后，会激活目的基因的表达，从而合成一系列功能性蛋白等物质，使细菌适应外界环境的变化。作为信号分子的自诱导物(Auto Inducer，AI)小分子化学物质有酰基高丝氨酸内酯(N-acyl HomoserineLactone，AHL)、寡肽类(Auto Inducer Peptides，AIPs)、自然小分子(Natural SmallMolecules，NSM)以及自诱导因子Ⅱ(Autoinducer-2，AI-2)。其中AHL类自诱导物是细胞间交流最具有代表性的信号分子之一，是生物膜形成过程中一种非常重要的信号分子。

群体感应淬灭(Quorum Quenching，QQ)是一种通过抑制细菌之间的QS系统，从而达到控制生物膜形成的过程，目前已发现的抑制交流主要有三种途径：