一种耐药性好氧反硝化菌群自富集实现总氮去除的方法，本发明专利技术属于污水生物处理领域。该方法包括三个阶段：一，接种污泥的培养；二，30mg/L的磺胺甲恶唑对耐药好氧反硝化菌属的基础驯化；三，30mg/L的磺胺甲恶唑与甲氧苄胺嘧啶协同对耐药好氧反硝化菌属的强化驯化，相较于以往的纯菌培养，富集方法，有效的维持了原位活性污泥体系平衡，无需分离，纯化富集；最终实现总氮去除率达到71.12％。本发明专利技术为解决在现有好氧反硝化菌属强化脱氮在抗生素含量较高的活性污泥体系中存在的好氧反硝化菌属富集困难，对抗生素敏感，难形成优势菌属，总氮去除率低的技术问题。去除率低的技术问题。
【技术实现步骤摘要】
一种耐药性好氧反硝化菌群自富集实现总氮去除的方法
本专利技术属于污水生物脱氮领域，具体来说，涉及一种耐药性好氧反硝化菌属自富集实现总氮去除的方法。适用于含有制药废水或医院废水的市政生活污水和工业废水的处理等污水处理领域。
技术介绍
抗生素是极其重要的药物，被广泛用于治疗人类疾病或促进家畜生长，尤其是在新新冠状病毒爆发期间，抗生素的需求及使用都有很大程度提高，而抗生素在人体内吸收很差且具有持久性，大约30
‑
90％的这些化合物经尿液或粪便排出，然后流入生活污水系统，最终流入污水处理厂。但是，目前没有任何污水处理厂设计特定的工艺来去除抗生素。因此，污水处理厂中汇集的抗生素会直接对微生物的脱氮过程造成影响，甚至会对活性污泥中脱氮功能菌造成不可逆的影响或死亡。从而使得污水排放无法达到一级A标准，这已经逐渐成为了污水处理厂稳定运行和维护的关键问题。而传统的生物脱氮技术依赖于硝化菌属和反硝化菌属的结合，大多数均为敏感菌属，且由于硝化和反硝化菌属需要分别在曝气条件和厌氧条件两个不同的处理环境中完成氮素转化。而好氧反硝化菌属是指在曝气池中直接实现将水体中氮素转化为氮气的强化反硝化过程，自提出以来，凭借能在单一构筑物中实现同步硝化—反硝化的优点，从而较大程度的节省了初期基建的投资费用，并且反硝化过程产生的碱度足以补偿硝化作用消耗的碱度，进一步降低了药物的费用。目前人们对于好氧反硝化菌属的富集往往依靠纯菌分离，培养等过程，进而将其投加到污水反应器中，但作为外来菌种，竞争力较原始稳定体系中的微生物弱，尤其是在具有抗生素的协同胁迫下，难以形成优势菌属，甚至可能会消失。本方法通过在活性污泥体系中使用抗生素的种类及接触顺序来进行阶段性强化，进而可以实现耐药性好氧反硝化菌群的快速自富集实现总氮的去除。耐药性好氧反硝化菌群的富集则因其对抗生素具有较高的抗性和高效的生物脱氮技术具有很好的开发和应用前景。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种耐药性好氧反硝化菌属自富集实现总氮去除的方法。该方法解决了现有的好氧反硝化菌属在抗生素含量较高的废水中存在的好氧反硝化菌属难形成优势菌群，对抗生素敏感，总氮去除率低的技术问题。降低了活性污泥系统中耐药性好氧反硝化菌属的培养难度，提高了工程应用的可行性。本专利技术的目的是通过如下技术方案实现的：a.确定使用磺胺甲恶唑(SMX)和甲氧苄啶(TMP)作为耐药性好氧反硝化菌属的驯化抗生素，所述药物在药理上具有协同作用；b.确定抗生素的使用浓度，本专利技术使用的抗生素恒定浓度为30mg/L；确保高于好氧反硝化菌属的最小抑菌浓度；
c.接种污泥的培养：活性污泥采集于市政污水处理厂曝气池的活性污泥；将活性污泥放置反应容器投加合成废水进行曝气，每周期测定其氨氮浓度，每周期结束时氨氮降解程度在98％以上，污泥使得氨氮降解程度98％以上稳定4周期,说明污泥体系稳定；将污泥移至容器中，使用超纯水稀释，MLVSS达到10000mg/L,作为接种污泥；d.耐药好氧反硝化菌属的基础驯化：按照人工配水与接种污泥体积比为1:1，将人工配水与接种污泥混合均匀添加到锥形瓶中至250mL，放置于恒温震荡箱(r＝110
±
10rad/min)中，在温度为25
±
1℃，溶解氧DO＝2
‑
8mg/L,进水NH
4+
浓度在35
±
1mg/L,COD浓度在300
±
10mg/L，微量元素含量为1mL/L，SMX浓度在30mg/L,加入碳酸氢钠维持pH值在7
‑
7.5的条件下连续8周期(1.5
‑
17h/周期)驯化，每个周期50％的排水比,一周期和八周期每隔30分钟取样测定三氮浓度，其余周期测定进出水三氮的浓度，第八周期结束即好氧反硝化菌属基础驯化完成；每周期结束时氨氮降解程度在98％以上；e.8周期结束的耐药好氧反硝化菌属进行强化驯化：将上述第八周期运行结束的活性污泥沉淀静止至泥水分离完全后，排去50％的上清液，仍按照人工配水与活性污泥体积比为1:1，将人工配水与接种污泥混合均匀添加到锥形瓶中至250mL，环境条件与前八周期保持一致，仅改变抗生素的投加类型，即在反应中投加SMX和TMP复合抗生素质量比1:1,而投加的抗生素总浓度仍保持30mg/L的条件下再连续运行八个周期进行强化，每个周期约50％的排水比,十六周期进行全周期取样测定三氮浓度，其余周期测定进出水三氮的浓度，第十六周期运行结束，即好氧反硝化菌属强化驯化完成；每个周期结束时氨氮降解程度维持恒定不再随时间的延长而增加。对比实验：本对比实验通过使用接种污泥直接处理不含抗生素的人工废水，具体是按照一下步骤进行的：将人工配水与接种污泥混合均匀添加到锥形瓶中至250mL，放置于恒温震荡箱(r＝110
±
10rad/min)中，在温度为25
±
1℃，溶解氧DO＝2
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8mg/L,NH
4+
浓度在35
±
1mg/L,COD浓度在300
±
10mg/L，微量元素溶液为1mL/L，加入碳酸氢钠维持pH值在7
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7.5的条件下连续十六周期驯化，每个周期约50％的排水比,一、八以及十六周期全周期取样测定三氮浓度，其余周期测定进出水三氮的浓度，每天运行一个周期，对照试验完成。本方法所带来的有益效果：通过使用取自北京市某再生污水处理厂曝气池的活性污泥作为接种污泥，含有30mg/L的磺胺甲恶唑人工配水在一至八周期对耐药好氧反硝化菌属进行基础驯化，从而使其在活性污泥体系中占有一定的生态位，促使耐药好氧反硝化菌属形成一定初步的富集，相较于传统的纯菌培养方法，能够有效的保留活性污泥微生物体系的共现网络关系，提高耐药好氧反硝化菌属的种群数量，增强了工程可行性，降低了培养难度；另外，经过强化驯化阶段经过含有SMX和TMP复合抗生素的人工配水处理后，进一步加强了耐药好氧反硝化菌在活性污泥系统中的竞争力，其比例含量维持在了35.5％，成为优势菌属，有效提高了高浓度抗生素共胁迫下生物脱氮反应体系的反硝化作用，从而达到曝气条件下总氮的高效去除。相较于以往的纯菌培养，富集方法，有效的维持了原位活性污泥体系平衡，无需分离，纯化富集；最终实现总氮去除率达到71.12％。
附图说明
图1是对照试验中第1,8,16周期的NH
4+
‑
N,N02‑
‑
N和NO3‑
‑
N变化曲线；
图2 SAT模式下实验组中第1,8,16周期的NH
4+
‑
N,N02‑
‑
N和NO3‑
‑
N变化曲线；图3 SAT模式下实验组第16周期的NH
4+
‑
N,N02‑
‑
N,NO3‑
‑
N和TN及总氮去除率的变化曲线；图4 SAT模式的实验组中第1周期的好氧反硝化菌的相对丰度及第8和16周期耐药性好氧反硝化菌的本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种耐药性好氧反硝化菌群自富集实现总氮去除的方法，其特征在于，包括以下步骤：a.确定使用磺胺甲恶唑(SMX)和甲氧苄啶(TMP)作为耐药性好氧反硝化菌属的驯化抗生素，所述药物在药理上具有协同作用；b.确定抗生素的使用浓度，本发明使用的抗生素恒定浓度为30mg/L；确保高于好氧反硝化菌属的最小抑菌浓度；c.接种污泥的培养：活性污泥采集于市政污水处理厂曝气池的活性污泥；将活性污泥放置反应容器投加合成废水进行曝气，每周期测定其氨氮浓度，每周期结束时氨氮降解程度在98％以上，污泥使得氨氮降解程度98％以上稳定4周期,说明污泥体系稳定；将污泥移至容器中，使用超纯水稀释，MLVSS达到10000mg/L,作为接种污泥；d.耐药好氧反硝化菌属的基础驯化：按照人工配水与接种污泥体积比为1:1，将人工配水与接种污泥混合均匀添加到锥形瓶中至250mL，放置于恒温震荡箱中，在温度为25
±
1℃，溶解氧DO＝2
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8mg/L,进水NH
4+
浓度在35
±
1mg/L,COD浓度在300
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10mg/L，微量元素溶液为1mL/L，SMX浓度在30mg/L,加入碳酸氢钠维持pH值在7
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7.5的条件下连续8周期驯化，每个周期50％的排水比,一周期和八周期每隔30分钟取样测定氨氮，亚硝酸盐氮及硝酸盐氮浓度，其余周期测定只测定进出水三氮的浓度，第八周期结束即好氧反硝化菌属基础驯化完成；每周期结束时氨氮降解程度在98％以上；e.8周期结束的耐药好氧反硝化菌属进行强化驯化：将上述第八周期运行结束的活性污泥沉淀静止...
【专利技术属性】
技术研发人员：樊晓燕，张忠兴，高玉玺，赵君如，徐是龙，
申请(专利权)人：北京工业大学，
类型：发明
国别省市：
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