本文公开了一种加快好氧颗粒生长的方法，所述方法包括步骤：将下述物质添加到活性污泥中：(a)一种或多种聚集信号化合物或其前体，和/或(b)破碎的好氧颗粒状生物质；其中：(ⅰ)所述一种或多种聚集信号化合物的量与从好氧颗粒状生物质中能够提取出来的量相等，为活性污泥中预计的总干生物质的大约1wt％到大约10wt％；并且(ⅱ)破碎的好氧颗粒状生物质的量是活性污泥中预计的总干生物质的大约1wt％到大约10wt％。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】【专利说明】专利技术背景本说明书中在先公开的文件的列出和讨论并不必然地看作是承认该文件为现有技术或公知常识的一部分。好氧颗粒(aerobic granule)是一种特别的微生物团聚，已经被报道用于有效地处理各种类型的污水，其优势为具有卓越的稳定性、高生物质浓度以及由此产生的较高的系统负荷率。好氧颗粒从絮状污泥生长至紧密结合的聚集体、颗粒状污泥，最后到成熟的好氧颗粒。然而，还未充分地解释在好氧颗粒化过程的连续阶段中所涉及的精确机制。好氧颗粒的相当长的启动期和不稳定性阻碍了它在污水处理中的广泛应用。微生物聚集的开启与群体大小和生物质密度密切相关。细菌的群体感应(QS)能力通过分泌并检测信号分子起作用，然后通过细胞密度进行调节。当信号分子的浓度达到阈值水平，细菌在全体群体规模上对基因表达和同步行为共同地作出响应。因此，为了启动微生物聚集，第一步将会是通过外部机械力和适当的操作条件提高生物质密度。用于启动颗粒化过程的操作策略已被确定为选择压，包括水力剪切力、高负荷和沉淀时间。然而，还不能够在典型地发现于污水反应器中的的规模和条件下可再生产地形成这些好氧颗粒。考虑到这点，QS的当前应用典型地集中在促进或防止生物膜形成。已经描述了能够介导QS系统的信号分子，例如高丝氨酸内酯(AHL)、寡肽和自诱导物-2 (Autoinducer-2，A1-2)。特别是，已经连同生物膜的形成研宄了 AHL介导的QS系统。已经证明了 AHL-介导的QS对于调控胞外聚合物(EPS)和胞外DNA(eDNA)的基因表达是重要的，它们是形成生物膜的必要成分。自诱导物-2(A1-2)也是一种已知的革兰氏阴性菌和革兰氏阳性菌都分泌的通用信号分子，在生物膜形成期间介导QS。QS和eDNA的功能在纯培养中是众所周知的，且在充分可控的条件下是简单的混合物种的细菌群落。然而，在诸如活性污泥系统的自然和工程环境中使用QS和eDNA仍是最大的挑战之一，其中在活性污泥系统中许多不同类型的物种连同不定时发生的物理和化学干扰一起共存。对于污水处理和水再利用，当前有用的信息、或者QS在实际的多物种培养中的作用是有限的。
技术实现思路
本专利技术一方面提供了一种加快好氧颗粒生长的方法，包括步骤:将下述物质添加到活性污泥中:(a) 一种或多种聚集信号化合物或其前体；和/或(b)破碎的好氧颗粒状生物质，其中:( i )所述一种或多种聚集信号化合物的量与从好氧颗粒状生物质中提取出来的量相等，为活性污泥中预计的总干生物质的大约lwt%到大约10wt% ;且( ? )所述破碎的好氧颗粒状生物质的量为活性污泥中预计的总干生物质的大约1界1:%到大约1wt%。在本专利技术实施例中，当所述方法使用一种或多种聚集信号化合物时，所述化合物选自由胞外核糖核酸、酰基高丝氨酸内酯和自诱导物-2构成的组中的一种或多种。在本专利技术进一步实施例中，当所述方法使用聚集信号化合物的前体时，所述前体为二轻基-2，3-乙酰基丙酮。在本专利技术又一实施例中，当所述方法使用一种或多种聚集信号化合物时，所述方法可以进一步包括步骤:从好氧颗粒状生物质中提取所述一种或多种聚集信号化合物。例如，可以通过下述过程从所述好氧颗粒状生物质中提取所述一种或多种聚集信号化合物:(a)使所述好氧颗粒状生物质悬浮于液体中以生成混合物；(b)均质化所述混合物，可选地，通过声波降解法均质化所述混合物；(C)浓缩混合物中的生物质，可选地，通过离心法浓缩混合物中的生物质；然后(d)将所述混合物分离为生物质和包括所述一种或多种聚集信号化合物的液体，可选地，其中包括所述一种或多种聚集信号化合物的液体直接添加到活性污泥中，或者在添加到活性污泥中之前储存于_20°C或_20°C以下至少3个月(例如6个月、I年、2年)。在本专利技术又一实施例中，在上述步骤(a)之前可以为，通过浓缩包含液体和所述好氧颗粒状生物质的母液中的所述好氧颗粒状生物质，然后将所述好氧颗粒状生物质与液体相分离，从含有所述母液的增殖反应器中获取所述好氧颗粒状生物质，可选地，其中所述浓缩步骤包括离心所述母液。例如，所述增殖反应器可以是序批式反应器，可选地，其中所述增殖反应器的体积为所述活性污泥体积的1%到10%。在本专利技术进一步实施例中，增殖反应器初始可能包括前体活性污泥，然后在高选择压条件下操作以生成包含液体和所述好氧颗粒状生物质的母液。例如，高选择压条件可以包括2到30分钟的沉淀时间和/或高剪切力，可选地，其中所述前体活性污泥进一步包括高疏水性的自聚集微生物物种。在本专利技术又一实施例中，当方法使用破碎的好氧颗粒状生物质时，可以通过获得(或提供)好氧颗粒状生物质然后将其机械破碎，制备所述破碎的好氧颗粒状生物质，可选地，通过使用机械打碎机或搅拌器实现机械破碎。例如，在将破碎的好氧颗粒状生物质加入到活性污泥中之前，使破碎的好氧颗粒状生物质悬浮于液体中，然后进行均质化，可选地通过声波降解法进行均质化，可选地，其中通过去除液体来浓缩所述破碎的好氧颗粒状生物质。在另一实施例中，可以通过如下步骤获得(或提供)所述好氧颗粒状生物质:母液包括液体和好氧颗粒状生物质，浓缩母液中的好氧颗粒状生物质；将好氧颗粒状生物质与液体相分离；从包含母液的增殖反应器中获取好氧颗粒状生物质，其中可选地，浓缩步骤包括离心所述母液。例如，所述增殖反应器可以是序批式反应器，可选地，其中所述增殖反应器的体积为活性污泥体积的1%到10%。在进一步实施例中，增殖反应器初始包括前体活性污泥，然后在高选择压条件下操作以生成包括液体和所述好氧颗粒状生物质的母液。例如，高选择压条件可以包括2到30分钟的沉淀时间和/或高剪切力，可选地，所述前体活性污泥可以进一步包括高疏水性的自聚集微生物物种。在另一实施例中，活性污泥包含在污水反应器中，可选地，其中所述污水反应器为序批式反应器或膜生物反应器。在又一实施例中，活性污泥为絮状活性污泥。附图本专利技术现将借助于下述附图在下文进行进一步的详细描述。图1在污水处理反应器中加快好氧颗粒生长的方法的示意图；图2示出了通过添加A1-2加强细胞运动的曲线图；图3在暴露于或未暴露于A1-2的基质上的微生物定殖/聚集的生长；图4悬浮的活性污泥和好氧颗粒中的A1-2 ；图5悬浮的活性污泥和好氧颗粒中的AHL ；图6悬浮的活性污泥和好氧颗粒中的eDNA。说明可以认为，在更好的理解了与颗粒化有关的细胞通讯的情况下，将有可能去控制颗粒的形成以及成熟过程。本文描述了处理步骤，可以采用这些处理步骤使人们能够以可重复的方式在污水处理设备中加快好氧颗粒的形成过程。将会利用水力剪切力、高负荷以及沉淀时间与细胞密度、群体感应和颗粒化过程的开启之间的相关性。QS和生物膜之间的关系的全面理解将能够使操作者出于不同的终极目的更好地控制微生物聚集的生长，即促进或抑制这样的微生物聚集体的形成。本文所述方法利用了 QS生物学和eDNA以调节絮状活性污泥中的微生物颗粒的生长。所述方法建立了用于生成信号分子的系统及这些信号分子在包含活性污泥的污水反应器中快速启动颗粒化过程的应用。所述方法将工程操作参数与过程放大和微生物活性联系在一起，并勾勒出微生物颗粒的结构性构造、QS信号表达和eDNA之间的相关性。本文所述颗粒状生物质和/或信号定量方法在颗粒化过程期间将QS信本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种加快好氧颗粒生长的方法，包括步骤：将下述物质添加到活性污泥中：(a)一种或多种聚集信号化合物或其前体；和/或(b)破碎的好氧颗粒状生物质；其中，(ⅰ)所述一种或多种聚集信号化合物的量与从好氧颗粒状生物质中提取出来的量相等，为活性污泥中预计的总干生物质的大约1wt％到大约10wt％；并且(ⅱ)所述破碎的好氧颗粒状生物质的量为活性污泥中预计的总干生物质的大约1wt％到大约10wt％。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...
【专利技术属性】
技术研发人员：刘宇，熊阳辉，周琰，伍文桢，
申请(专利权)人：南洋理工大学，
类型：发明
国别省市：新加坡;SG
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