[发明专利]一种低温条件下强化好氧反硝化菌脱氮性能和代谢活性的方法

说明书

一种低温条件下强化好氧反硝化菌脱氮性能和代谢活性的方法，涉及污水生物脱氮领域。本发明通过向2‑10℃温度下含有好氧反硝化菌的反应体系中投加电子穿梭体，进而有效提升好氧反硝化菌自身的脱氮能效，降低反应器出水氮素的含量，提高好氧反硝化菌的生长活性，促进生物膜的形成，强化群体感应系统。本发明旨在改善冬季低温条件下好氧反硝化菌存在的的代谢活性差、菌剂易流失，脱氮效能变差等问题，为好氧反硝化菌强化脱氮技术的应用落实提供一种新的策略。

技术领域

本发明涉及污水生物脱氮领域，适用于好氧反硝化生物脱氮过程。

背景技术

过量的硝态氮排放至自然水体将会加剧水体富营养化并威胁人类身体健康。生物反硝化技术较物理、化学法更具经济效益和环境效益，因此成为了污水处理厂去除水体中硝酸盐的主流技术手段。传统反硝化菌一般为异养兼性厌氧菌，其与自养好氧型硝化菌的生态位存在明显差异，两类微生物通常在独立的构筑物中运行。好氧反硝化菌的发现及应用，使得硝化和反硝化过程得以在同时间、同空间进行。该应用在一定程度上解决了传统生物脱氮工艺中耐负荷冲击能力较差、基建和运营成本较高等问题。好氧反硝化技术在治理水体氮污染问题中有着重要研究价值和应用潜力。目前的研究多以生物强化技术为主，即通过向系统中投加好氧反硝化菌，以期强化脱氮性能。

然而，在我国北部地区，冬季水体温度普遍低于10℃，好氧反硝化菌的脱氮和代谢活性都受到严重抑制。低温条件下运行时(2-10℃)，好氧反硝化工艺存在菌种代谢活性差、菌剂流失、好氧反硝化菌难以成为优势菌群等问题，导致实际脱氮效果并不理想，限制了该技术的发展和应用。

发明内容

针对上述提到的好氧反硝菌在应用中存在的问题，本发明提供了一种低温条件下强化好氧反硝化菌自身脱氮性能和代谢活性的方法。本发明通过向低温好氧反硝化体系中投加电子穿梭体，进而提高好氧反硝化菌的反硝化速率和氮素去除率并促进菌株的生长活性和生物膜的形成，自动调控群体感应系统释放信号分子，为冬季低温条件下好氧反硝化菌的成功定植和反应器的稳定运行奠定基础，同时也为好氧反硝化菌强化脱氮技术的应用落实提供了实验依据和可行性方案。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

(1)活化富集好氧反硝化菌，制备接种液：挑取单株好氧反硝化菌至LB培养基，随后放入振荡培养箱，连续培养至对数期，离心并收集菌体；用生理盐水固定菌体生物量作为试验的接种液；

(2)将接种液接种至盛有硝酸盐废水的体系中，并投加一种或混合两种电子穿梭体，在温度2-10℃，水中溶解氧含量为0.5-7mg/L的条件下运行好氧反硝化工艺。

上述步骤(1)技术方案中LB培养基组分为：10.0g/L胰蛋白胨，5.0g/L酵母提取物，10.0g/L NaCl，pH值7.0-7.2。用其培养的条件通常为转速120-140rpm、温度25-30℃。

上述步骤(1)中所述的好氧反硝菌没有限制，一般的均可。

上述步骤(2)中所述的电子穿梭体电子穿梭体包括：蒽醌(AQ，CAS:84-65-1)、2-羟基-1,4-萘醌(LAW,CAS:83-72-7)、黄腐酸(FA,CAS:479-66-3)、1,5-二氯蒽醌(1,5-AQDS，CAS:82-46-2)，通常投加剂量范围在0.01mM-0.15mM。混合投加时通常为FA与AQ、LAW、1,5-AQDS其中一种物质同时投加，其投加比范围通常为1-3。

作为优选，上述步骤(2)的接种液投加量通常为5-10％(V/V)。

作为优选，步骤(2)在对应的温度范围内，温度每降低4℃，电子穿梭体投加量通常增加0.01-0.05mM。

作为优选，步骤(2)中所述的温度为2-10℃。

作为优选，步骤(2)溶解氧含量通常控制在0.5-7mg/L，对应转速通常控制在110-160rpm。