[发明专利]一种快速提高自然温度下厌氧氨氧化生物膜工艺稳定性的方法

说明书

一种快速提高自然温度下厌氧氨氧化生物膜工艺稳定性的方法，属于污水处理领域。基于群体感应现象，外源添加活性污泥EPS和河流底泥EPS，利用EPS中AHLs对生物膜形成的调控，使得自然温度下ANAMMOX生物膜可以在短时间内快速提升生物附着量和疏水性，从而达到优化系统脱氮效能，维持工艺稳定性的目的。

技术领域

本发明属于污水处理领域，尤其涉及快速提高自然温度下厌氧氨氧化生物膜工艺运行稳定性的方法。

背景技术

厌氧氨氧化(ANAMMOX)是目前最快捷、经济的生物脱氮途径，与传统生物脱氮工艺相比，厌氧氨氧化具有降低能耗和温室气体排放(N₂O)少的优势，被广泛应用高温高氨氮的废水处理，且技术已经较为成熟。ANAMMOX生物膜可有效富集ANAMMOX细菌，减缓污泥的流失，提高ANAMMOX工艺的抗冲击负荷能力。然而，ANAMMOX菌倍增时间长(11d左右)，并且其适宜温度在33-38℃之间，而实际废水温度受地域、季节等的影响，往往低于该温度范围，因此在自然温度变化下快速形成高效稳定的ANAMMOX生物膜相当困难，这限制了ANAMMOX生物膜工艺的广泛应用。

群体感应(QS)，是调节革兰氏阴性菌间基因表达的一种化学交流过程，微生物向环境中释放信号分子物质，并且可以在细胞外不断累积，当累积到一定阈值后，会重新进入细胞内诱导相关基因的表达，从而对菌群的生态关系和生理行为进行调控。由酰基高丝氨酸内酯类信号(AHLs)介导的群体感应(AHLs-QS)是革兰氏阴性细菌最具特征的QS之一，广泛存在于生物脱氮系统中。已有研究记载ANAMMOX污泥受群体感应系统的调控。AHLs-QS可能与生物膜的形成、群集运动、硝化活性以及ANAMMOX活性有关。胞外聚合物(EPS)是ANAMMOX菌群聚集过程中的关键物质，EPS可分为溶解型(S-EPS)和结合型(B-EPS)，而B-EPS可以分为松散结合型(LB-EPS)和紧密结合型(TB-EPS)。研究表明TB-EPS对生物膜附着性能关系密切，与污泥活性和疏水性有重要影响。此外研究还发现，AHLs信号可以调控EPS浓度和蛋白质(PN)/多糖(PS)比值，可见AHLs与生物膜的稳定密不可分。本发明试图从群体感应(QS)的角度探寻自然温度下快速、高效提高厌氧氨氧化生物膜工艺稳定性的方法。早前的研究者发现污泥EPS中存在AHLs信号，不同种类的污泥中含有的信号种类和浓度不同。本专利中分别进行了活性污泥EPS和河流底泥EPS的外源添加试验，研究了QS对ANAMMOX生物膜特性(生物膜生物附着量和比ANAMMOX活性)的影响，为自然温度下ANAMMOX生物膜的高效维稳提供了新视角。

发明内容

基于我国华北地区春季的自然温度波动大，难形成稳定ANAMMOX生物膜导致的污泥易流失、ANAMMOX活性低、脱氮性能差等问题，本发明提供了一种外源添加两种不同污泥EPS提高自然温度下ANAMMOX生物膜工艺稳定性的装置及方法。发明的主要创新点是基于群体感应现象，外源添加活性污泥EPS和河流底泥EPS，利用EPS中AHLs对生物膜形成的调控，使得自然温度下ANAMMOX生物膜可以在短时间内快速提升生物附着量和疏水性，从而达到优化系统脱氮效能，维持工艺稳定性的目的。

该发明采用了实验室规模的SBBR反应器实现自然温度下ANAMMOX生物膜工艺运行稳定性的方法，其特征在于，包括如下步骤：

(1)污泥TB-EPS的提取

用于提取EPS的活性污泥取自污水处理厂二沉池的回流污泥或河流底泥，如污泥取自高碑店污水处理厂二沉池的回流污泥或通惠河河流底泥。