一种利用群体感应机制快速形成厌氧氨氧化颗粒的装置和运行方法涉及污水处理领域。针对厌氧氨氧化(Anammox)反应的快速形成颗粒污泥的装置和运行方法。装置包括主体反应器、信号分子发生装置、球形薄壳旋转盖、球形筛网、手动转动开关、球阀Ⅰ、球阀Ⅱ、加热带、温控探头。本发明专利技术在主体反应器中添加信号分子发生装置，信号分子扩散入主反应器中，使厌氧氨氧化絮体污泥快速形成颗粒污泥，在形成颗粒污泥的同时，厌氧氨氧化菌的活性也有显著提高。本发明专利技术实施方法简单，效果明显，可广泛运用于厌氧氨氧化污泥颗粒化，能有效提高厌氧氨氧化工艺的实际应用性。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种快速形成厌氧氨氧化颗粒污泥的装置和运行方法，属于污水生物处理领域。
技术介绍
随着污水处理技术的日益发展，新型处理工艺逐渐成为研究的热点。厌氧氨氧化作为一种超高效脱氮技术受到研究者们的关注。厌氧氨氧化(Anaerobic Ammonium Oxidation，简称厌氧氨氧化)是一种以氨作为电子供体将亚硝酸盐还原成氮气的生物脱氮反应，能够进行厌氧氨氧化反应的微生物，称为厌氧氨氧化菌，反应方程式为：NH4++1.32NO2-+0.066HCO3-+0.13H+→1.02N2-+0.26NO3-+0.066CH2O0.5N0.15+2.03H2O与传统硝化-反硝化脱氮工艺相比，厌氧氨氧化工艺具有无需外加碳源，污泥产量少；容积负荷高；无需曝气，节省大量运行成本等优势。然而，厌氧氨氧化菌世代周期长、细胞产率低、增长缓慢，用传统活性污泥法培养的泥沉降性能差，易随出水流失，厌氧氨氧化菌无法有效持留在反应器内，导致脱氮性能下降。在微生物系统中，颗粒污泥有较好的沉降性能，较高的容积负荷，能持留大量的活性菌。因此，如何使絮体厌氧氨氧化污泥快速颗粒化，已成为目前研究的热点。细菌之间存在的相互感应现象，称为群体感应(Quorum sensing,QS)。QS是通过分泌和感应一种被称为自诱导剂(Autoinducer,AI)的信号分子来实现的。N-酰基高丝氨酸内酯(N-acyl-homoserine lactones,AHLs)是革兰氏阴性菌中广泛存在的一类种内信号分子。AHLs是由一条脂肪酸链通过酰胺键和一个高丝氨酸内酯环连接组成，化学结构如图1所示，不同AHLs的差异在于酰基侧链的长度，不同菌种在不同环境条件下产生的AHLs信号分子有所不同。随着微生物领域的研究人员对群体感应现象研究的深入，信号分子逐渐被运用来调控微生物的种内以及种间生化活动。研究表明，信号分子的存在有助于EPS的合成、微生物聚集、生物膜以及颗粒污泥的形成，但鲜有信号分子对厌氧氨氧化颗粒污泥
形成影响的报道。本专利技术针对厌氧氨氧化菌，利用在主体反应器中添加信号分子发生装置，使絮体污泥快速形成颗粒。
技术实现思路
针对絮体厌氧氨氧化污泥难以持留在反应器中、生物活性低等劣势，本专利技术在主体反应器中添加信号分子发生装置，装置中添加入培养到对数期的信号分子分泌菌，分泌菌大量分泌的信号分子使絮体污泥快速形成颗粒污泥，增强厌氧氨氧化菌的生物活性以及在反应器内的持留能力，达到更高的脱氮效率。一种利用群体感应机制快速形成厌氧氨氧化颗粒的装置，其特征在于：该装置包含主体反应器(1)、信号分子发生装置(3)、球形薄壳旋转盖(8)、球形筛网(7)、手动转动开关(6)、球阀Ⅰ(4)、球阀Ⅱ(5)、加热带(2)、温控探头(9)；主体反应器(1)为上流式厌氧污泥床反应器)，在主体反应器(1)上插上温控探头(9)，并在外壁上缠绕加热带(2)，信号分子发生装置(3)位于主体反应器(1)底部，由球形薄壳旋转盖(8)内嵌球形筛网(7)制成，手动转动开关(6)、球阀Ⅰ(4)和球阀Ⅱ(5)位于信号分子发生装置(3)进出轴上并位于主体反应器(1)壁外。2.应用所述装置快速形成厌氧氨氧化颗粒的方法，其特征在于包括以下步骤：在进行厌氧氨氧化絮体颗粒化前，先要进行信号分子分泌菌革兰氏阴性菌的富集培养；。培养到信号分子分泌菌处于生长对数期；打开球阀Ⅰ(4)、球阀Ⅱ(5)，并关闭手动转动开关(6)，使球形薄壳旋转盖(8)关闭，防止在更换分泌菌时，将主体反应器内的厌氧氨氧化菌流失，利用蠕动泵将处于对数生长期的分泌菌连同培养基一起注入信号分子发生装置中(3)，随后关闭球阀Ⅰ(4)、球阀Ⅱ(5)；用厌氧氨氧化絮体污泥对主体反应器(1)进行接种，污泥浓度为3000±100mg/L，接种泥占主体反应器(1)有效容积的50±5％；向主体反应器(1)中插入温度探头(9)；用模拟废水作为实验进水，所述人工废水的成分为：(NH4)2SO4、NaNO2、KHCO3、MgSO4、CaCl2和KHPO4并利用盐酸调节pH为7.5；启动反应器前，通入氮气去除反应器内的溶解氧，并转动手动开关(6)，打开球形薄壳旋转盖(8)，在主体反应器(1)外壁上缠绕加热带，维持反应器中温度处于35℃；反应器采用连续流方式运行，下进上出，信号分子从信号分子发生装置(3)中，扩散至
主体反应器(1)中；反应器每运行10天后，信号发生装置(3)中的分泌菌部分衰亡需要更新；利用蠕动泵将新培养的分泌菌连同培养基一起注入信号分子发生装置(3)中，更新体积为装置体积的3/4，同时排出衰亡分泌菌体积的3/4，完成分泌菌的更新。本专利技术是利用群体感应机制使絮体污泥快速形成颗粒污泥。在细菌的生长过程中，会分泌一些信号分子，细菌通过信号分子的浓度监测周围细菌的数量。当细菌数目达到一定值，信号分子达到一定浓度时，能调控一些基因的表达，其中就包括胞外聚合物的基因表达。研究表明，胞外聚合物是促进厌氧氨氧化菌形成颗粒的重要物质，因此通过添加外源信号分子能促进胞外聚合物的生成，进而促进厌氧氨氧化菌形成颗粒。假单胞菌为假单胞属，是一种革兰氏阴性菌，主要分泌高丝氨酸内酯类(AHL)群体感应信号分子，能进行厌氧呼吸。同样都属于假单胞菌，但分泌的信号分子却有很大差别，如铜绿假单胞菌产生N-3oxo-C12-HSL、C4-HSL，荧光假单胞菌产生C6-HSL、C10-HSL。厌氧氨氧化菌分泌的信号分子中包含C6-HSL、C8-HSL、C10-HSL等与荧光假单胞菌分泌的信号分子最为相似，因此本专利技术选择的信号分子分泌菌为假单胞菌中的荧光假单胞菌(Pseudomonas fluorescens)，产生的信号分子为C6-HSL(N-hexanoyl-L-Homoserine lactone)、C10-HSL(N-decanoyl-L-Homoserine lactone)，。化学结构式如图2图3所示。快速形成厌氧氨氧化颗粒的装置特征在于：该装置包含主体反应器(1)、信号分子发生装置(3)、球形薄壳旋转盖(8)、球形筛网(7)、手动转动开关(6)、球阀Ⅰ(4)、球阀Ⅱ(5)、加热带(2)、温控探头(9)。主体反应器(1)为传统上流式厌氧污泥床反应器(UASB)，在主体反应器(1)上插上温控探头(9)，并在外壁上缠绕加热带(2)，信号分子发生装置(3)位于主体反应器(1)底部，由球形薄壳旋转盖(8)内嵌球形筛网(7)制成，手动转动开关(6)、球阀Ⅰ(4)和球阀Ⅱ(5)位于信号分子发生装置(3)进出轴上并位于主体反应器(1)壁外。快速形成厌氧氨氧化颗粒的运行步骤在于：1.在进行厌氧氨氧化絮体颗粒化前，先要进行信号分子分泌菌的富集培养。本专利技术使用Luria-Bertani(LB)培养基对分泌菌进行培养，在28℃培养48h后，分泌菌处于
生长对数期；2.打开球阀Ⅰ、球阀Ⅱ，并关闭手动转动开关，使球形薄壳旋转盖关闭，利用蠕动泵将处于对数生长期的分泌菌连同培养基一起注入信号分子发生装置中。随后关闭球阀Ⅰ、球阀Ⅱ；3.用厌氧氨氧化絮体污泥对主体反应器进行接种，污泥浓度为3000±100mg/L，接种泥占反应器有效容积的50±5％。向反应器中插入温度探头；本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种利用群体感应机制快速形成厌氧氨氧化颗粒的装置，其特征在于：该装置包含主体反应器(1)、信号分子发生装置(3)、球形薄壳旋转盖(8)、球形筛网(7)、手动转动开关(6)、球阀Ⅰ(4)、球阀Ⅱ(5)、加热带(2)、温控探头(9)；主体反应器(1)为上流式厌氧污泥床反应器)，在主体反应器(1)上插上温控探头(9)，并在外壁上缠绕加热带(2)，信号分子发生装置(3)位于主体反应器(1)底部，由球形薄壳旋转盖(8)内嵌球形筛网(7)制成，手动转动开关(6)、球阀Ⅰ(4)和球阀Ⅱ(5)位于信号分子发生装置(3)进出轴上并位于主体反应器(1)壁外。
【技术特征摘要】
1.一种利用群体感应机制快速形成厌氧氨氧化颗粒的装置，其特征在于：该装置包含主体反应器(1)、信号分子发生装置(3)、球形薄壳旋转盖(8)、球形筛网(7)、手动转动开关(6)、球阀Ⅰ(4)、球阀Ⅱ(5)、加热带(2)、温控探头(9)；主体反应器(1)为上流式厌氧污泥床反应器)，在主体反应器(1)上插上温控探头(9)，并在外壁上缠绕加热带(2)，信号分子发生装置(3)位于主体反应器(1)底部，由球形薄壳旋转盖(8)内嵌球形筛网(7)制成，手动转动开关(6)、球阀Ⅰ(4)和球阀Ⅱ(5)位于信号分子发生装置(3)进出轴上并位于主体反应器(1)壁外。2.应用权利要求1所述装置快速形成厌氧氨氧化颗粒的方法，其特征在于包括以下步骤：在进行厌氧氨氧化絮体颗粒化前，先要进行信号分子分泌菌革兰氏阴性菌的富集培养；。培养到信号分子分泌菌处于生长对数期；打开球阀Ⅰ(4)、球阀Ⅱ(5)，并关闭手动转动开关(6)，使球形薄壳旋转盖(8)关闭，防止在更换分泌菌时，将主体反应器内的厌氧氨氧化菌流失，利用蠕动泵将处...
【专利技术属性】
技术研发人员：彭永臻，张向晖，贾方旭，韩金浩，王淑莹，
申请(专利权)人：北京工业大学，
类型：发明
国别省市：北京;11
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