一种以N2O为终产物的反硝化菌的培养方法技术

本发明专利技术公开了一种以N2O为终产物的反硝化菌的培养方法，包括如下步骤：通过进水蠕动泵向接种了反硝化污泥的SBR反应器中泵入含有碳源、硝态氮以及微生物生长所需营养元素的污水；使SBR反硝化反应器中的泥水混合液在氮气状态下进行反硝化反应；逐步降低进入SBR反硝化反应器中的废水的C/N；通过氮气曝气将SBR中产生的氧化亚氮吹脱出SBR反应器到气体收集系统；当pH值趋于稳定时，强制沉淀排水，终止反应，使得SBR反应器处于闲置状态；重复上述的SBR运行，以持续培养以N2O为终产物的反硝化菌。本发明专利技术可以筛选及培养反硝化过程终产物为N2O的反硝化菌体，实现反硝化过程中N2O的积累，有利于回收能源物质N2O。

A culture method of denitrifying bacteria with N2O as the final product

【技术实现步骤摘要】
一种以N2O为终产物的反硝化菌的培养方法
本专利技术涉及水处理领域，具体涉及一种以N2O为终产物的反硝化菌的培养方法。
技术介绍
氮循环过程当中，反硝化是重要的组成部分。反硝化菌在缺氧环境中经过HADH2→FAD→醌→细胞色素b→Mo→NO3-的电子转移过程将NO3-通过膜外硝酸盐还原酶与膜内硝酸盐还原酶还原为NO2-；随后的NO2-又在亚硝酸盐还原酶Nir的催化作用下还原为NO，很长一段时间里一直认为N2O是NO2-的还原产物，知道20世纪80年代末才发现NO为产物；NO又在结合于膜内的一氧化氮还原酶Nor作用下还原为N2O；最终N2O在位于细胞壁与细胞膜之间的氧化亚氮还原酶Nos作用下还原为N2。N2O是反硝化过程的中间产物，也是全球三大温室气体之一，其温室效应约是二氧化碳(CO2)的300倍，CH4的12倍，可作为助燃剂或火箭氧化剂等等用途，因此反硝化过程尽可能多的产生的N2O可作为能量回收实现可持续发展。反硝化过程中，反硝化菌是兼性菌，当环境中存在DO时，会优先以氧为电子受体进行呼吸，且Nos酶极易受到氧的抑制而失活；当C/N低时，反硝化过程中竞争内碳源电子供体，Nos酶竞争能力弱，也会导致Nos酶受到抑制，以上都会造成反硝化不彻底，导致N2O作为反硝化种产物而积累。
技术实现思路
为解决上述问题，本专利技术提供了一种以N2O为终产物的反硝化菌的培养方法。为实现上述目的，本专利技术采取的技术方案为：一种以N2O为终产物的反硝化菌的培养方法，以SBR反应器反硝化筛选终产物为氧化亚氮的菌种；具体包括如下步骤：S1、接种反硝化污泥，通过进水蠕动泵向接种了反硝化污泥的SBR反应器中泵入含有碳源、硝态氮(NO3—N)以及微生物生长所需营养元素的污水；S2、使SBR反硝化反应器中的泥水混合液在氮气状态下进行反硝化反应，以抑制N2O还原酶；S3、降低SBR反硝化反应器中的C/N，以抑制N2O还原酶；S4、通过氮气曝气将SBR中产生的氧化亚氮吹脱出SBR反应器到气体收集系统；S5、通过实时在线检测pH，配合N2O在线，当pH值趋于稳定时，N2O达到最大值，强制沉淀排水，终止反应的进行，使得SBR反应器处于闲置状态，经排水口排水；S6、反复进行上述过程作为一个SBR运行周期；重复上述过程，以持续培养以N2O为终产物的反硝化菌。进行反硝化反应时，使用电动搅拌机带动搅拌桨对泥水混合液进行搅拌。所述步骤S1中采用低C/N比进水以培养N2O为终产物的反硝化菌。SBR运行周期包括：一定时间的氮气反应，其包括进水时间；一定时间的静置沉降过程；和一定时间的出水闲置过程，所述SBR运行的温度为30℃。所述SBR反应器由圆柱形的双层有机玻璃制成，外层设有一恒温水浴加热装置，使得反应器可以保持恒温状态，内层为反应容器；SBR反应器的底部的进水口通过进水蠕动泵连接有进水水箱，底部的曝气头通过输气管路连接有氮气泵；SBR反应器内上部安装有一电动搅拌机，该电动搅拌机的转轴端连接有一搅拌浆，该搅拌浆伸入SBR反应器内；SBR反应器内还通过支架安装有N2O测定仪和pH测定仪。所述SBR反应器顶部设有投药口、集气口，SBR反应器上部设有出水口。本专利技术针对现有技术主要产生N2O的局限性，提出依靠改变反硝化菌反映环境筛选、培养特殊的以N2O为终产物的反硝化菌，采用氮气、低C/N条件筛选、培养反硝化菌，主要优点包括：(1)所采用的外加碳源少，所以更加节能；(2)通过氮气泵不仅可以将SBR反应器中溶解态的N2O吹脱出来，同时加强反应器中污泥纵向混合，抑制N2O的还原。培养以N2O为终产物的反硝化菌所采用原料包括碳源以及硝态氮，可以通过污水处理工艺中存在的碳源或者硝化产生的硝态氮作为原料，实现废物资源化；也可以采用其他类似原料进行培养。附图说明图1为本专利技术实施例中所使用的培养装置的结构示意图。。图2为本专利技术实施例的反应过程中在线监测pH的变化数据。具体实施方式为了使本专利技术的目的及优点更加清楚明白，以下结合实施例对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。本专利技术实施例提供了一种以N2O为终产物的反硝化菌的培养方法，以SBR反应器反硝化筛选终产物为氧化亚氮的菌种，如图1所示，所述SBR反应器由圆柱形的双层有机玻璃制成，外层设有一恒温水浴加热装置，使得反应器可以保持恒温状态，内层为反应容器；SBR反应器的底部的进水口通过进水蠕动泵2连接有进水水箱1，底部的曝气头通过输气管路连接有氮气泵3；SBR反应器内上部安装有一电动搅拌机4，该电动搅拌机4的转轴端连接有一搅拌浆，该搅拌浆伸入SBR反应器内；SBR反应器内还通过支架安装有N2O测定仪5和pH测定仪6。所述SBR反应器顶部设有投药口7、集气口8，SBR反应器上部设有出水口9。具体包括如下步骤：S1、接种反硝化污泥，通过进水蠕动泵向接种了反硝化污泥的SBR反应器中泵入含有碳源、硝态氮(NO3—N)以及微生物生长所需营养元素的污水；S2、使SBR反硝化反应器中的泥水混合液在氮气状态下进行反硝化反应，以抑制N2O还原酶；S3、降低SBR反硝化反应器中的C/N，以抑制N2O还原酶；在初始进水时，维持进水COD/NO3--N＝3，即C/N＝3，培养一段时间后，待N2O达到最大时，停止运行，继续降低C/N，直至筛选出以N2O主要终产物的反硝化细菌。S4、通过氮气曝气将SBR中产生的氧化亚氮吹脱出SBR反应器到气体收集系统；S5、通过实时在线检测pH，配合N2O在线，当pH值趋于稳定时，N2O达到最大值，强制沉淀排水，终止反应的进行，使得SBR反应器处于闲置状态，经排水口排水；S6、反复进行上述过程作为一个SBR运行周期；重复上述过程，以持续培养以N2O为终产物的反硝化菌。进行反硝化反应时，使用电动搅拌机带动搅拌桨对泥水混合液进行搅拌。所述步骤S1中采用低C/N比进水以培养N2O为终产物的反硝化菌。SBR运行周期包括：一定时间的氮气反应，其包括进水时间；一定时间的静置沉降过程；和一定时间的出水闲置过程，所述SBR运行的温度为30℃。实施例1微生物培养过程SBR反应器由进水水箱1通过进水蠕动泵2到达进水口和底部还有氮气泵3使空气进入底部；SBR反应器的上部安装电动搅拌机4，电动搅拌机4入连接搅拌浆，搅拌浆伸入SBR反应器内；N2O测定仪5和pH测定仪6分别通过支架固定于SBR反应器中，硝酸盐通过顶部加药口7加入SBR反应器的内部，顶部还设有集齐口8，SBR反应器上部设有出水口9。SBR反应器的有效容积为2L接种的反硝化污泥浓度MLSS在2000-4000mg/L，污泥龄控制在8-12天左右，培养温度为29-31℃，进水NO3--N浓度为150mg/L，COD浓度为300mg/L,故C/N控制在2，同时每天进行氮气曝气。因为反硝化产生N2O的量是一个先升高后降低有峰值的过程。同时以亚硝酸盐为电子受体时，反硝化产生N2O还是一个产碱的过程，观察到pH如图2变化，先升高后相对稳定增长，因此当pH相对稳定时即N2O积累到最大值时可达到N2O释放量达到40％左右，此时强制沉淀排水，终止反应的进行，使得反应器处在一个闲置状态，此后将HRT控制在2h左右，循环进行数十个周期达到筛选、培本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种以N2O为终产物的反硝化菌的培养方法，其特征在于，以SBR反应器反硝化筛选终产物为氧化亚氮的菌种；具体包括如下步骤：S1、接种反硝化污泥，通过进水蠕动泵向接种了反硝化污泥的SBR反应器中泵入含有碳源、硝态氮以及微生物生长所需营养元素的污水；S2、使SBR反硝化反应器中的泥水混合液在氮气状态下进行反硝化反应，以抑制N2O还原酶；S3、逐步降低进入SBR反硝化反应器中进水的C/N，以抑制N2O还原酶；S4、通过氮气曝气将SBR中产生的氧化亚氮吹脱出SBR反应器到气体收集系统；S5、通过实时在线检测pH，配合N2O在线，当pH值趋于稳定时，N2O达到最大值，强制沉淀排水，终止反应的进行，使得SBR反应器处于闲置状态，经排水口排水；S6、反复进行上述过程作为一个SBR运行周期；重复上述过程，以持续培养以N2O为终产物的反硝化菌。

【技术特征摘要】
1.一种以N2O为终产物的反硝化菌的培养方法，其特征在于，以SBR反应器反硝化筛选终产物为氧化亚氮的菌种；具体包括如下步骤：S1、接种反硝化污泥，通过进水蠕动泵向接种了反硝化污泥的SBR反应器中泵入含有碳源、硝态氮以及微生物生长所需营养元素的污水；S2、使SBR反硝化反应器中的泥水混合液在氮气状态下进行反硝化反应，以抑制N2O还原酶；S3、逐步降低进入SBR反硝化反应器中进水的C/N，以抑制N2O还原酶；S4、通过氮气曝气将SBR中产生的氧化亚氮吹脱出SBR反应器到气体收集系统；S5、通过实时在线检测pH，配合N2O在线，当pH值趋于稳定时，N2O达到最大值，强制沉淀排水，终止反应的进行，使得SBR反应器处于闲置状态，经排水口排水；S6、反复进行上述过程作为一个SBR运行周期；重复上述过程，以持续培养以N2O为终产物的反硝化菌。2.如权利要求1所述的一种以N2O为终产物的反硝化菌的培养方法，其特征在于，所述SBR反应器由圆柱形的双层有机玻璃制成，外层设有一恒温水浴加热装置，使得反应器可以保持恒温状态，内层为反应容器；SBR反应器的底部的进水口通过进水蠕动泵(2)连接有进水水箱(1)，底部的曝气头通过输气管路...

【专利技术属性】
技术研发人员：付昆明，姜姗，廖敏辉，仇付国，
申请(专利权)人：北京建筑大学，
类型：发明
国别省市：北京,11