一种短期内缓解厌氧氨氧化污泥光抑制的方法技术

本发明专利技术公开了一种短期内缓解厌氧氨氧化污泥光抑制的方法，包括步骤：采用水热碳化法制备硒掺杂碳量子点溶液，分别以不用的比例加入到厌氧氨氧化污泥基质液中，通过批次实验测定了厌氧氨氧化污泥活性，同时对胞内的活性氧和丙二醛含量进行了测定，最后对厌氧氨氧化污泥功能基因进行定量测定分析。本发明专利技术利用硒掺杂碳量子点对活性氧的清除能力以及吸收紫外光发射波长更长的光从而抵御紫外光对细菌的损害能力，在高光照条件下实现了厌氧氨氧化反应器的稳定脱氮，为光照条件下厌氧氨氧化污泥受到的光抑制问题提供了解决方案，在添加硒掺杂碳量子点后可使厌氧氨氧化污泥活性恢复到黑暗水平。具有操作简便、成本低等优点，为厌氧氨氧化工艺的稳定运行提供了新的方法与思路。氨氧化工艺的稳定运行提供了新的方法与思路。氨氧化工艺的稳定运行提供了新的方法与思路。

【技术实现步骤摘要】
一种短期内缓解厌氧氨氧化污泥光抑制的方法


[0001]本专利技术涉及水处理
，具体涉及一种短期内缓解厌氧氨氧化污泥光抑制的方法。

技术介绍

[0002]厌氧氨氧化是一种以氨作为电子供体，亚硝酸盐作为电子受体，在缺氧条件下产生氮气和硝酸盐的生物反应。由于厌氧氨氧化反应不需要额外的碳源或曝气，近年来厌氧氨氧化自养脱氮工艺逐渐受到重视并得到了更广泛的应用。但是厌氧氨氧化细菌10
‑
12天的较长生长周期及其对环境条件的敏感性阻碍了该技术在实际应用中的发展。
[0003]由于厌氧氨氧化细菌生长缓慢，光照、温度、pH、溶解氧等环境因素的变化会显著影响污泥活性，从而导致反应器性能的恶化。在厌氧氨氧化过程中，光照条件是一个重要的控制参数，由于厌氧氨氧化细菌是光敏微生物，光照会抑制其的生长活性。因此，在反应器实际运行中，通常采用遮光措施来避免光照对厌氧氨氧化污泥带来的负面影响。
[0004]高强度的光照可以在活细胞中产生活性氧，如果活性氧的产生速率超过其降解速率，过量的活性氧会攻击蛋白质、核酸和脂类等生物大分子，从而造成氧化损伤。为了维持氧化还原的平衡，微生物形成了一整套的保护机制。抗氧化系统由非酶系统(如抗坏血酸和黄酮类化合物)和酶系统(如谷胱甘肽过氧化物酶、超氧化物歧化酶、过氧化氢酶)组成。
[0005]公开号为CN108504619B的专利说明书公开了一种缓解雨生红球藻光抑制的方法，在雨生红球藻细胞培养达到平台期时，将光照强度转至强光。通过在培养基质中添加丙三醇或醋酸钠来缓解藻细胞受到的光抑制。但是需要在培养阶段转换时一次或多次添加小分子有机物，步骤繁杂，操作条件要求高。
[0006]以上现有技术均不是针对厌氧氨氧化反应器在光照条件下受到的氧化应激方面，没有解决如何缓解光敏性厌氧氨氧化细菌受到的光抑制问题。当光照等外部条件的变化导致活性氧过量产生时，需要向系统中添加抗氧化剂或活性氧清除剂等外源添加剂，以缓解厌氧氨氧化污泥受到的氧化应激作用。因此，在光照条件下添加硒掺杂碳量子点缓解厌氧氨氧化细菌活性氧光抑制的效果具有重要意义。

技术实现思路

[0007]本专利技术的目的是针对厌氧氨氧化反应存在的不足之处，提供了一种短期内缓解厌氧氨氧化污泥光抑制的方法。利用硒掺杂碳量子点对活性氧的清除能力及其吸收紫外光并发射波长更长的光来抵御紫外光对细菌损害的能力，为光照条件下厌氧氨氧化污泥受到的光抑制问题提供了解决方案，添加硒掺杂碳量子点后可使厌氧氨氧化污泥活性恢复到黑暗水平。本专利技术操作简便、成本低，可使光照下的厌氧氨氧化污泥反应器的活性提升，有利于厌氧氨氧化反应器的稳定运行。
[0008]一种短期内缓解厌氧氨氧化污泥光抑制的方法，采用如下处理步骤：
[0009](1)硒掺杂碳量子点的制备：以硒代半胱氨酸为合成原料利用水热碳化法制备硒
掺杂碳量子点，溶解于超纯水中，调节pH为碱性促进硒代半胱氨酸的溶解，将溶液转移至反应釜中在55℃
‑
65℃的环境下反应中，反应完成后离心取上清液即为硒掺杂碳量子点溶液。
[0010](2)将制备好的硒掺杂碳量子点加入至无机盐溶液清洗后的厌氧氨氧化污泥体系中，在光照条件下维持厌氧氨氧化污泥的活性，以实现反应器的稳定运行。
[0011]作为优选，步骤(1)中，所述的用超纯水配制的硒代半胱氨酸溶液的质量含量为1.5％
‑
2.0％。
[0012]作为优选，步骤(1)中，为将硒代半胱氨酸溶解完全，用氢氧化钠溶液将步骤(1)中溶液的pH值调至10
‑
11。
[0013]作为优选，所述的水热碳化法反应条件为58℃
‑
62℃的环境下反应23
‑
25h。
[0014]作为优选，步骤(1)离心参数：转速13000
‑
14000
×
g，离心14
‑
16分钟。
[0015]作为优选，步骤(2)中，厌氧氨氧化污泥反应体系为100ml，其中污泥量为1.5
‑
2.5g/L VSS。
[0016]作为优选，步骤(2)中所述厌氧氨氧化污泥体系采用厌氧氨氧化颗粒污泥、基质液混合后形成，所述基质液由氨氮90
‑
110mg/L、亚硝氮90
‑
110mg/L，无机盐溶液和微量元素组成，使用盐酸溶液调节基质液的pH值为7.45
‑
7.55。
[0017]作为优选，步骤(2)中硒掺杂碳量子点的用量是0.25
‑
0.5mL/g VSS，更为优先为0.42mL/g VSS。
[0018]作为优选，步骤(2)中所述无机盐溶液由NaH2PO4、CaCl2·
2H2O、MgSO4·
7H2O和NaHCO3组成。
[0019]作为优选，步骤(2)中所述微量元素由EDTA、FeSO4·
7H2O、H3BO4、MnCl2·
4H2O、CuSO4·
5H2O、ZnSO4·
7H2O、NiCl2·
6H2O、NaMoO4·
2H2O和CoCl2·
6H2O组成。
[0020]作为优选，步骤(2)中为避免溶解氧对厌氧氨氧化细菌产生的抑制，事先通入氮气或氩气曝气至少10分钟。
[0021]作为优选，步骤(2)中光照强度为50,000Lux。
[0022]作为优选，步骤(2)中水浴反应温度为34
‑
36℃，反应4小时。
[0023]根据实验中的基质消耗速率及污泥的可挥发悬浮固体浓度确定污泥的厌氧氨氧化活性。
[0024]作为优选，步骤(2)中所述的厌氧氨氧化污泥中优势菌属为Candidatus Kuenenia。
[0025]在硒掺杂碳量子的体系厌氧氨氧化污泥活性可以恢复至黑暗水平。步骤(2)中，在仅光照条件下厌氧氨氧化污泥活性下降，为黑暗条件下的71.9
±
5.2％。当步骤(2)中添加了0.42mL/g VSS的硒掺杂碳量子点后，厌氧氨氧化污泥活性恢复至黑暗条件下的102.9
±
4.8％。
[0026]在本专利技术的方法下，光照条件下的厌氧氨氧化污泥活性在短期内得到了提升。所述的硒掺杂碳量子点在厌氧氨氧化污泥体系中的应用，在光照条件下厌氧氨氧化污泥会产生过量的活性氧，从而对细菌造成损伤。硒掺杂碳量子点可以与微生物联合，吸收紫外光后发射波长更长的光，从而抵御了不利的紫外光对细菌的损伤。同时硒掺杂碳量子点具有清除活性氧羟基自由基的能力，可以帮助厌氧氨氧化污泥抵御氧化应激的损伤，从而维持了厌氧氨氧化污泥的活性，实现了厌氧氨氧化反应器在光照条件下的稳定脱氮效果。
[0027]本专利技术与现有技术相比，主要优点包括：
[0028]1.解决了厌氧氨氧化污泥的光抑制问题，有效缓解了光照系统对于厌氧氨氧化细菌的抑制作用，使光照条件下的厌氧氨氧化污泥活本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种短期内缓解厌氧氨氧化污泥光抑制的方法，其特征在于，采用如下处理步骤：(1)硒掺杂碳量子点的制备：将硒代半胱氨酸溶解于超纯水中，调节pH为碱性，促进硒代半胱氨酸的溶解，得到硒代半胱氨酸溶液；将硒代半胱氨酸溶液转移至反应釜中55℃
‑
65℃下反应，反应完成后离心取上清液即为硒掺杂碳量子点溶液；(2)将制备好的硒掺杂碳量子点加入至无机盐溶液清洗后的厌氧氨氧化污泥体系中，在光照条件下维持厌氧氨氧化污泥的活性，以实现反应器的稳定运行。2.根据权利要求1所述的一种短期内缓解厌氧氨氧化污泥光抑制的方法，其特征在于，步骤(1)中，所述的硒代半胱氨酸溶液的质量含量为1.5％
‑
2.0％，pH值为10
‑
11。3.根据权利要求1所述的一种短期内缓解厌氧氨氧化污泥光抑制的方法，其特征在于，步骤(1)中，所述的反应釜的反应条件为58℃
‑
62℃下反应23
‑
25h。4.根据权利要求1所述的一种短期内缓解厌氧氨氧化污泥光抑制的方法，其特征在于，步骤(2)中，厌氧氨氧化污泥反应体系为100ml，其中污泥量为1.5
‑
2.5g/L VSS。5.根据权利要求1所述的一种短期内缓解厌氧氨氧化污...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄宝成，任之琪，张丽格，杜雪宁，金仁村，
申请(专利权)人：杭州师范大学，
类型：发明
国别省市：