一种提高厌氧氨氧化颗粒抗基质冲击能力的方法技术

一种提高厌氧氨氧化颗粒抗基质冲击能力的方法，属于废水处理领域。在稳定运行的ANAMMOX反应器进行基质冲击期间即进行12～48h1500～2500mg/L总氮冲击，每隔1h向反应器内添加0.1mg/L～1.5g/L猪肾酰化酶I，直至基质冲击结束；停止基质冲击后将不再向反应器内添加AHLs抑制剂猪肾酰化酶I。本发明专利技术通过投加较低浓度AHLs抑制剂猪肾酰化酶I抑制基质冲击下ANAMMOX颗粒群体感应系统的活性，从而降低颗粒AHLs释放量控制LB‑EPS的过量释放，提高颗粒在基质冲击下的稳定性及沉降能力。同时抑制剂浓度较低时不会对颗粒活性产生不利影响。

A Method for Improving the Anti-matrix Impact Ability of Anaerobic Ammonia Oxidation Particles

The invention relates to a method for improving the anti-matrix impact ability of anaerobic ammonia oxidation granules, which belongs to the field of wastewater treatment. The ANAMMOX reactor was subjected to 12-48 h 1500-2500 mg/L total nitrogen shock during matrix shock, and 0.1 mg/L-1.5 g/L porcine renal acylase I was added to the reactor every 1 h until the end of matrix shock; the porcine renal acylase I, an inhibitor of AHLs, would not be added to the reactor after stopping matrix shock. The present invention inhibits the activity of ANAMMOX particle quorum sensing system under matrix impact by adding a low concentration of AHLs inhibitor pig kidney acylase I, so as to reduce the release of granular AHLs and control the excessive release of LB_EPS, and improve the stability and settling ability of granules under matrix impact. At the same time, lower inhibitor concentration will not have adverse effects on the activity of granules.

【技术实现步骤摘要】
一种提高厌氧氨氧化颗粒抗基质冲击能力的方法
本专利技术属于废水处理领域，尤其涉及废水处理过程中的厌氧氨氧化脱氮技术，具体涉及一种提高厌氧氨氧化颗粒抗基质冲击能力的方法。
技术介绍
厌氧氨氧化(ANAMMOX)作为一种新型生物脱氮工艺，具有能耗低，运行成本低，脱氮效率高等诸多优点。但是，ANAMMOX菌倍增时间长，细胞产率低，对环境变化高度敏感，如基质冲击会使ANAMMOX颗粒性能恶化，出水悬浮固体(SS)浓度增加进而导致反应器运行性能不稳定，这限制了ANAMMOX工艺的广泛应用。张等研究[1]表明24小时高浓度总氮冲击会造成ANAMMOX颗粒严重解体，因此污泥大量流失，最终导致系统脱氮效率严重下降。因此，提高ANAMMOX颗粒的抗基质冲击能力在ANAMMOX工艺的实际应用中具有重要意义。然而，当前并没有关于提高ANAMMOX颗粒抗基质冲击能力的行之有效的方法。很多研究表明群体感应[2-4]在污泥颗粒化及颗粒污泥稳定性方面起着重要作用。微生物群体感应是指细菌之间存在相互感应控制，即群体感应现象，细菌不是彼此孤立的个体，它们通过信号分子进行交流。当信号分子浓度达到一定阈值时，信号分子进入不同细胞质，激活目标基因的表达，调控细菌的生理行为，如生物膜的形成。颗粒污泥作为一种特殊形式的生物膜，其形成与信号分子密切相关。相关研究[5]已证明ANAMMOX颗粒的稳定性及沉降性能受AHLs信号分子(酰基高丝氨酸内酯)的调控。通常情况下，颗粒释放的AHLs信号分子的量越高越利于污泥维持良好的颗粒化结构和优良的沉降性能，抑制AHLs信号分子的释放会导致颗粒沉降性能变差、甚至解体流失[6]。虽然相关报道[1]已指出高浓度总氮冲击致使ANAMMOX颗粒过量释放松散结合性胞外聚合物(LB-EPS)，LB-EPS是决定颗粒稳定性及沉降性能的关键因素，过量的LB-EPS导致颗粒大量解体、系统脱氮性能不稳定，但是基质冲击下ANAMMOX颗粒过量释放LB-EPS的机理并没有被进行探索与研究。而本专利技术正是经过深入研究发现基质冲击下ANAMMOX颗粒LB-EPS释放量与颗粒AHLs释放量正相关，基质冲击导致颗粒过量释放AHLs从而导致LB-EPS过量分泌，适当地抑制基质冲击下AHLs的释放量会降低LB-EPS的产量，进而提高颗粒的稳定性及沉降性能。基于此点，本专利技术从群体感应视角提供一种有效提高ANAMMOX颗粒抗基质冲击能力的方法。[1]ZhangYL,MaHY,NiuQG,etal.Effectsofsubstrateshockonextracellularpolymericsubstunce(EPS)excretionandcharacteristicsofattachedbiofilmanammoxgranules[J].RSCAdvances.2016,6:113289-113297.[2]DingYC,FengHJ,HuangWK,etal.TheeffectofquorumsensingonanaerobicgranularsludgeindifferentpHconditions[J].BiochemicalEngineeringJournal,2015,103:270-276.[3]赵然.Anammox细菌铁还原代谢及群体感应现象的研究[D].大连:大连理工大学,2016.[4]DingYC,FengHJ,ZhaoZQ,etal.TheEffectofQuorumSensingonMatureAnaerobicGranularSludgeinUnbalancedNitrogenSupply[J].WaterAirSoilPollut,2016,227(9):334-344[5]张晶,张林华,姜冬冬,等.信号分子对高负荷UASB中ANAMMOX颗粒特性的影响[J].中国环境科学,2018,35(2):532-541.[6]ZhaoR,ZhangHM,ZouX,etal.EffectsofInhibitingAcylatedHomoserineLactones(AHLs)onAnammoxActivityandStabilityofGranules[J].CurrentMicrobiology,2016,73(1):108-114.
技术实现思路
本专利技术提供一种提高ANAMMOX颗粒抗基质冲击能力的方法，该方法通过外源添加低浓度酰基高丝氨酸内酯(AHLs)抑制剂抑制ANAMMOX颗粒AHLs的释放，从而降低颗粒松散结合性胞外聚合物(LB-EPS)的分泌量，使ANAMMOX颗粒在基质冲击下依然能保持密实的颗粒化结构及良好的沉降性能，达到提高ANAMMOX颗粒抗基质冲击能力的目的，使系统在基质冲击下也能持留足够的生物量，保持良好的脱氮效能。为了达到上述目的，本专利技术通过如下技术方案来实现：一种提高厌氧氨氧化颗粒抗基质冲击能力的方法，其特征在于，在ANAMMOX系统进行基质冲击期间，向反应器内添加低浓度AHLs信号分子抑制剂即猪肾酰化酶I；具体操作步骤和工艺条件如下：在稳定运行的ANAMMOX反应器进行基质冲击期间(如进行12～48h1500～2500mg/L总氮冲击)，每隔1h向反应器内添加0.1mg/L～1.5g/L猪肾酰化酶I，直至基质冲击结束；停止基质冲击后将不再向反应器内添加AHLs抑制剂猪肾酰化酶I。反应器稳定运行期间(包括阶段Ⅰ和阶段Ⅱ)，运行温度为30±7℃，进水pH为7.0～7.5，进水溶解氧在0.5mg/L以下，在稳定运行期间(包括阶段Ⅰ和阶段Ⅱ)，进水总氮TN浓度为122～340mg/L，稳定运行一段时间；然后进行一段时间的高浓度TN冲击并同时进行抑制的基质冲击阶段，即进行12～48h时间长度、1500～2500mg/L高浓度TN冲击，同时在此12～48h的基质冲击期间每隔1h向反应器内添加0.1mg/L～1.5g/LAHLs抑制剂，直至冲击结束；之后为恢复阶段，为了恢复颗粒性状，基质TN浓度逐步减少至稳定期阶段的水平，甚至再进一步减少至低于稳定期阶段的水平。稳定阶段(即基质冲击前，阶段Ⅰ和阶段Ⅱ)：进水氨氮浓度为48～146mg/L，亚硝氮浓度为64～184mg/L，进水氨氮和亚硝氮浓度之比为1:1.32，总氮浓度在122～340mg/L之间。基质冲击阶段：进水氨氮和亚硝氮浓度分别增加至550～952mg/L和726～1221mg/L，此时总氮浓度为1500～2500mg/L，进行12～48h的高浓度总氮冲击。在12～48h的基质冲击期间每隔1h向反应器内添加0.1mg/L～1.5g/L猪肾酰化酶I，直至冲击结束。恢复阶段(基质冲击后)：进水氨氮、亚硝氮及总氮浓度恢复至稳定期水平或低于稳定期水平。本专利技术所述的AHLs抑制剂为猪肾酰化酶I(porcinekidneyacylaseI)；较低浓度猪肾酰化酶I可有效抑制基质冲击导致的ANAMMOX颗粒中LB-EPS的过量释放，能够有效提高颗粒在基质冲击下的稳定性及沉降能力。添加猪肾酰化酶I后，颗粒污泥密度、强度及沉速较未添加猪肾酰化酶I时分别提高了33％、48-54％和1.4～2.0倍。并不是所有的AHLs抑制剂均能实现本专利技术的目的，抑制剂香兰素则不能提高基质冲本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种提高厌氧氨氧化颗粒抗基质冲击能力的方法，其特征在于，在ANAMMOX系统进行基质冲击期间，向反应器内添加低浓度AHLs信号分子抑制剂即猪肾酰化酶I；具体操作步骤和工艺条件如下：在稳定运行的ANAMMOX反应器进行基质冲击期间，每隔1h向反应器内添加0.1mg/L～1.5g/L猪肾酰化酶I，直至基质冲击结束；停止基质冲击后将不再向反应器内添加AHLs抑制剂猪肾酰化酶I。

【技术特征摘要】
1.一种提高厌氧氨氧化颗粒抗基质冲击能力的方法，其特征在于，在ANAMMOX系统进行基质冲击期间，向反应器内添加低浓度AHLs信号分子抑制剂即猪肾酰化酶I；具体操作步骤和工艺条件如下：在稳定运行的ANAMMOX反应器进行基质冲击期间，每隔1h向反应器内添加0.1mg/L～1.5g/L猪肾酰化酶I，直至基质冲击结束；停止基质冲击后将不再向反应器内添加AHLs抑制剂猪肾酰化酶I。2.按照权利要求1所述的一种提高厌氧氨氧化颗粒抗基质冲击能力的方法，其特征在于，进行为期12～48h1500～2500mg/L总氮冲击。3.按照权利要求1所述的一种提高厌氧氨氧化颗粒抗基质冲击能力的方法，其特征在于，反应器稳定运行期间，运行温度为30±7℃，进水pH为7.0～7.5，进水溶解氧在0.5mg/L以下，在稳定运行期间，进水总氮TN浓度为122～340mg/L，稳定运行一段时间；然后进行一段时间的高浓度TN冲击并同时进行抑制的基质冲击阶段，即进行12～48h时间长度、1500～2500mg/L高浓度TN冲击，...

【专利技术属性】
技术研发人员：李军，张晶，周荣煊，张亚超，王秀杰，梁东博，侯连刚，
申请(专利权)人：北京工业大学，
类型：发明
国别省市：北京,11