[发明专利]一种确定硫自养反硝化菌生物膜最适保存温度的方法

说明书

本发明公开了一种确定硫自养反硝化菌生物膜最适保存温度的方法，属于环境工程技术领域。本发明方法利用流式细胞术测定不同温度保存的硫自养反硝化菌生物膜的细胞活性状态，将其中细胞活性状态最接近硫自养反硝化菌中试运行时的细胞活性状态的保存温度确定为最适保存温度，测试数据经活性恢复后细胞活性状态和性能效果验证可靠。本发明方法能够简化硫自养反硝化菌生物膜微生物活性恢复过程，快速启动硫自养反硝化菌生物膜污水处理，可使污水处理厂对硝态氮和总氮的去除率分别达到96％和88％以上，同时实现节能降耗的效果，具有非常高的工业化可行性。

技术领域

本发明涉及一种确定硫自养反硝化菌生物膜最适保存温度的方法，属于环境工程技术领域。

背景技术

污水处理厂总氮达标排放一直是污水处理厂运行的难点，随着污水处理排放标准的日益提高，大量的碳源被投加到缺氧池或反硝化滤池中以强化脱氮。但是采取投加碳源的方法，不仅是对石油类资源物质的浪费(投加的碳源如乙酸或乙酸钠，一般是石油炼制的产物)，同时也会显著增加污水处理的运行成本，进而对污水处理厂的节能降耗运行产生阻力。因此，基于节地目标和零外加碳源的污水脱氮技术被日益重视。硫自养反硝化是指在缺氧条件下，自养反硝化菌以单质硫为电子供体，将污水处理厂二次沉淀池中较高浓度的硝态氮转化为氮气的过程。此工艺无需额外投加碳源，只需要将深度处理单元反硝化滤池中投加的碳源更换为单质硫颗粒，自养反硝化菌附着在单质硫颗粒上，通过自养反硝化作用，实现污水处理厂总氮的超低排放与节能降耗稳定运行。其化学反应方程式如下：

55S+50NO₃^-+38H₂O+20CO₂+4NH₄⁺→4C₅H₇O₂N+25N₂+55SO₄^2-+64H⁺

自养反硝化菌生长速率较低，代时较长，会附着在单质硫颗粒上形成生物膜以强化其对硝态氮的去除，如果将培养成熟的，具有良好总氮去除效果的硫自养反硝化菌生物膜予以保存，应用于总氮达标存在难度，运行经费有限的污水处理厂，则可以有效缩短污水处理厂总氮达标排放的时间，节省碳源类物质资源，降低污水处理厂运行成本。温度是影响微生物活性的重要参数，确定最适于硫自养反硝化菌生物膜保存的温度，有助于简化硫自养反硝化菌生物膜的微生物活性恢复过程，缩短硫自养反硝化菌生物膜工程化应用启动时间，实现节能降耗效果。目前，尚未有针对硫自养反硝化菌生物膜活性恢复的研究，使硫自养反硝化菌生物膜的工程化应用受到影响。

发明内容

为了简化硫自养反硝化菌生物膜微生物活性的恢复过程，使污水处理厂总氮可以短时间达标排放，同时实现节能降耗的效果。本发明基于流式细胞术对不同温度条件下保存的硫自养反硝化菌生物膜的细胞活性状态进行表征，通过硫自养反硝化菌生物膜活性恢复效果和微生物活性恢复后细胞活性状态，对流式细胞术的表征结果进行验证，最终建立基于流式细胞术的确定硫自养反硝化菌生物膜最适保存温度的方法，为污水处理厂总氮超低排放和节能降耗运行提供技术支撑。

本发明的第一个目的是提供一种确定硫自养反硝化菌生物膜最适保存温度的方法，所述方法是利用流式细胞术测定不同温度保存的硫自养反硝化菌生物膜的细胞活性状态，将其中细胞活性状态最接近硫自养反硝化菌生物膜中试运行时的细胞活性状态时保存的温度确定为最适保存温度；所述硫自养反硝化菌生物膜细胞活性状态的测定包括活细胞、凋亡早期细胞、凋亡晚期细胞和死细胞的含量测定。

在本发明的一种实施方式中，所述利用流式细胞术确认最适温度的方法包括：

(1)硫自养反硝化菌生物膜测试样液的制备：用缓冲液稀释硫自养反硝化菌生物膜样品，混合均匀后通过装有水滑石的过滤装置，过滤后的样品离心、留用上清液，使用预冷缓冲液吹洗细胞，重复离心和清洗两次，再取上清液作为样品，使用适量10x Annexin VBinding Buffer混匀制得；