一种通过高浓度群体感应抑制剂胁迫实现异养硝化-好氧反硝化高效脱氮的方法技术

一种通过高浓度群体感应抑制剂胁迫实现异养硝化

【技术实现步骤摘要】
一种通过高浓度群体感应抑制剂胁迫实现异养硝化
‑
好氧反硝化高效脱氮的方法


[0001]本专利技术属于污水生物脱氮领域，具体来说，涉及一种通过高浓度群体感应抑制剂胁迫实现异养硝化
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好氧反硝化高效脱氮的方法。适用于生活污水与医药废水、养殖废水和农业废水等工业废水处理领域。

技术介绍

[0002]抗生素通过干扰微生物的代谢起到杀菌或抑制细菌生长的作用，有效治疗细菌感染等传染性疾病。随着在农业、畜牧业以及医药领域等领域的广泛使用，抗生素在水体、土壤和污水处理厂等环境中检出的数量和种类越来越多。抗生素的滥用也增加了抗性基因的产生及水平转移，导致多重耐药菌株出现。因此，以抗生素对抗细菌感染的替代策略，即通过群体感应抑制剂干扰细菌群体感应成为一种有前景的方法，它通过干扰生物膜的形成、毒力因子的产生或致病基因的表达来减弱其致病性，且不会使细菌产生耐药性。群体感应抑制剂被认为是很有前景的抗生素替代品，可以与抗生素联合使用来提高抗菌效果，二者在未来有可能同时出现在水环境中，对生态环境共同产生影响。
[0003]由于化肥的过量施用以及生活污水随意乱排等因素，水环境的氮含量日益增加。氮是水体富营养化的主要污染物。目前主流的脱氮工艺为生物法，生物脱氮主要依赖于自养硝化和缺氧反硝化。自养硝化细菌在好氧环境下完成硝化作用，反硝化细菌作用于缺氧环境且碳源充足的条件，需氧量以及营养条件的差异使得二者难以同时发生在同一反应器内。而异养硝化
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好氧反硝化技术打破了这一条件限制。异养硝化/>‑
好氧反硝化技术通过异养硝化
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好氧反硝化菌群发挥作用，它能够在好氧条件下同时进行硝化反硝化作用，将NH
4+
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N直接转化为N2O或N2，实现了硝化和反硝化过程在时间和空间上的统一，减少了基建费用；反硝化过程产生的碱度用来部分补偿硝化所需碱度，减少运行成本；细菌增殖速度快，提高了脱氮效率。先前研究表明，异养硝化
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好氧反硝化菌在低温等极端条件下仍能维持较高的硝化反硝化性能。但目前对异养硝化
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好氧反硝化菌的研究主要集中在菌株分离和脱氮影响因素方面，由于对异养硝化
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好氧反硝化菌的认知在脱氮机制和生物学等方面有限，异养硝化
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好氧反硝化工艺并未达到大规模工程应用水平。然而有研究表明，高浓度抗生素的胁迫作用能够根据不同微生物的响应差异，优化活性污泥系统的菌群结构，筛选脱氮功能菌，并且后效应期间功能菌群仍能保持活性，实现活性污泥体系的高效脱氮，但无法避免抗生素导致的细菌耐药性问题。而群体感应抑制剂作为抗生素的替代品可能具备与抗生素类似的作用机制，考虑通过高浓度群体感应抑制剂的胁迫作用实现脱氮功能菌群的筛选。因此，本专利提出了一种通过高浓度群体感应抑制剂胁迫实现异养硝化
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好氧反硝化高效脱氮的方法，不仅提高了活性污泥系统的脱氮效率，有效降低细菌耐药性的产生，且使其对低温等恶劣环境具备一定抗冲击能力。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于提供一种通过高浓度群体感应抑制剂胁迫实现异养硝化
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好氧反硝化高效脱氮的方法。该方法解决了脱氮功能菌富集困难和脱氮效率低的问题，有效缓解活性污泥系统中细菌耐药性的问题，提高了工程应用的可行性。
[0005]本专利技术是通过如下技术方案实现的：
[0006]a.确定使用浓度为30mg/L
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80mg/L的2(5H)
‑
呋喃酮胁迫于活性污泥系统，实现异养硝化
‑
好氧反硝化高效脱氮；
[0007]b.活性污泥的培养：活性污泥采集于市政污水处理厂的曝气池，将采集来的活性污泥放置反应容器中，使用超纯水稀释使其MLSS达到10000mg/L；按1：1的体积比投加废水进行曝气，测定进出水的氨氮浓度，确保周期结束时出水氨氮去除率在95％
[0008]以上并稳定运行10个周期，说明该活性污泥体系稳定；
[0009]c.高浓度群体感应抑制剂胁迫阶段：取上述培养完成的活性污泥至锥形瓶中，向其中加入废水并混合均匀，活性污泥与废水的体积比为1:1；在以下条件连续运行12个周期：温度为20
‑
25℃，溶解氧DO为2
‑
8mg/L，进水NH
4+
‑
N浓度为35
±
3mg/L，
[0010]COD浓度为300
±
10mg/L，微量元素浓度为1mL/L，加入碳酸氢钠调控pH为
[0011]7.5
‑
8.5，每周期的排水比为50％，同时废水中含有抗生素如氧氟沙星浓度为0.5mg/L，另外废水中添加群体感应抑制剂2(5H)
‑
呋喃酮浓度分别为30mg/L和80mg/L；在第1周期和第12周期进行NH
4+
‑
N、NO3‑
‑
N及NO2‑
‑
N浓度的全周期测定，其余周期仅测定进出水的NH
4+
‑
N、NO3‑
‑
N及NO2‑
‑
N浓度；12个周期运行结束后，通过群体感应抑制剂胁迫实现了活性污泥系统的异养硝化
‑
好氧反硝化高效脱氮。
[0012]进一步还包括以下步骤：
[0013]d.群体感应抑制剂胁迫的后效应阶段：在步骤c后的阶段，将高浓度群体感应抑制剂胁迫阶段运行结束的活性污泥沉淀完全并排掉50％的上清液，加入不含2(5H)
‑
呋喃酮和氧氟沙星的废水即普通的废水继续运行12个周期，进一步继续维持活性污泥体系的异养硝化
‑
好氧反硝化作用；第13周期和第24周期进行NH
4+
‑
N、NO3‑
‑
N及
[0014]NO2‑
‑
N浓度的全周期测定，其余周期仅测定进出水的NH
4+
‑
N、NO3‑
‑
N及NO2‑
‑
N浓度；第24周期运行结束后，活性污泥体系仍维持高效的异养硝化
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好氧反硝化脱氮作用；
[0015]进一步还包括以下步骤：
[0016]e.低温下强化普通活性污泥脱氮：利用实现异养硝化
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好氧反硝化高效脱氮的活性污泥在低温条件下强化普通活性污泥体系的脱氮作用。将步骤d运行24个周期后的活性污泥沉淀完全并排掉50％的上清液，以0％
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100％的比例接种到普通活性污泥体系中，再向其中加入1：1的不含2(5H)
‑
呋喃酮和氧氟沙星的废水即普通的废水继续运行，该阶段在低温条件下进行，温度在14
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15℃之间，其余操作参数与群体感应抑制剂胁迫的后效应阶段保持一致。
[0017]本方法所带来的有益成果：将取自本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种通过高浓度群体感应抑制剂胁迫实现异养硝化
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好氧反硝化高效脱氮的方法，其特征在于，包括以下步骤：a.确定使用浓度为30mg/L
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80mg/L的2(5H)
‑
呋喃酮胁迫于活性污泥系统，实现异养硝化
‑
好氧反硝化高效脱氮；b.活性污泥的培养：活性污泥采集于市政污水处理厂的曝气池，将采集来的活性污泥放置反应容器中，使用超纯水稀释使其MLSS达到10000mg/L；按1：1的体积比投加废水进行曝气，测定进出水的氨氮浓度，确保周期结束时出水氨氮去除率在95％以上并稳定运行10个周期，说明该活性污泥体系稳定；c.高浓度群体感应抑制剂胁迫阶段：取上述培养完成的活性污泥至锥形瓶中，向其中加入废水并混合均匀，活性污泥与废水的体积比为1:1；在以下条件连续运行12个周期：温度为20
‑
25℃，溶解氧DO为2
‑
8mg/L，进水NH
4+
‑
N浓度为35
±
3mg/L，COD浓度为300
±
10mg/L，微量元素浓度为1mL/L，加入碳酸氢钠调控pH为7.5
‑
8.5，每周期的排水比为50％，同时废水中含有抗生素如氧氟沙星浓度为0.5mg/L，另外废水中添加群体感应抑制剂2(5H)
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呋喃酮浓度分别为30mg/L和80mg/L；在第1周期和第12周期进行NH
4+
‑
N、NO3‑
‑
N及NO2‑
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N浓度的全周期测定，其余周期仅测定进出水的NH
4+
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N、NO3‑
‑
N及NO2‑
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N浓度；12个周期运行结束后，通过群...

【专利技术属性】
技术研发人员：樊晓燕，耿文念，张晓晗，王亚宝，
申请(专利权)人：北京工业大学，
类型：发明
国别省市：