CN103787561A

CN103787561A - 海藻糖在厌氧氨氧化颗粒污泥保存中的应用

Info

Publication number: CN103787561A
Application number: CN201410031291.0A
Authority: CN
Inventors: 金仁村; 姬玉欣; 彭亭瑜; 叶小青; 诸美红
Original assignee: Hangzhou Normal University
Current assignee: Hangzhou Normal University
Priority date: 2014-01-23
Filing date: 2014-01-23
Publication date: 2014-05-14
Anticipated expiration: 2034-01-23
Also published as: CN103787561B

Abstract

本发明提供了海藻糖在厌氧氨氧化颗粒污泥保存中的应用，以及一种厌氧氨氧化颗粒污泥保存方法。具体方法如下：收集厌氧氨氧化颗粒污泥，先用无机盐缓冲液清洗3～5次；在密闭容器中加入水和海藻糖，水的体积用量为污泥体积的0.8～1.2倍，海藻糖加入量为总质量的1%～5%，将清洗后的污泥转入密闭容器中，经氩气曝气20～30min后，将容器密封使密闭容器内处于缺氧状态，于-20～-60℃下保存。本发明的有益效果主要体现在：①拓宽了海藻糖的应用领域；②提供了新的厌氧氨氧化颗粒污泥的保存方法；③提供了简单的保存体系和稳定的保存环境，便捷环保。

Description

海藻糖在厌氧氨氧化颗粒污泥保存中的应用

（一）技术领域

本发明涉及海藻糖在厌氧氨氧化颗粒污泥保存中的应用，以及一种厌氧氨氧化颗粒污泥保存方法。

（二）背景技术

厌氧氨氧化作为一种新型生物脱氮工艺，凭借其高效节能而获得众多学者青睐。而在这一工艺中担任重要使命的厌氧氨氧化菌更加引起学者的兴趣，但厌氧氨氧化菌倍增时间长，增长缓慢，而在处理实际废水过程中需大量的厌氧氨氧化菌。因而，快速富集培养并有效保藏厌氧氨氧化菌种是突破应用瓶颈的关键所在。

常见的菌种保存方法有液体石蜡法、液氮法、冻干法及凝胶包埋法等。这些技术虽能在某种程度上有效保留细菌活性，但若应用于厌氧氨氧化颗粒污泥的保存过程，则不可避免地存有一定的弊端，如影响颗粒污泥形态、造成污泥结构变异、操作过程复杂及操作技术要求高等。

海藻糖是Wiggers在1832年从黑麦的麦角菌中首次提取出来，随后研究发现其在自然界中许多可食用动植物及微生物体内广泛存在。海藻糖作为一种多功能型食品添加剂应用于食品领域，如米面类制品、糖果和甜食、畜禽肉水产加工品、保健食品、饮料、烘培产品等，具有抗逆保鲜和保湿的作用。它还是保湿化妆品的重要成分。此外，医学上应用其保存活细胞、活组织和器官，在农业育种方面利用其培育抗逆品种。海藻糖是生物组织的非特异性天然保护剂，属于非渗透性低温保护剂，可使动植物和微生物等有机体在冷冻、高温、脱水、高渗透压及有毒试剂等环境中仍保持生命活力。它可增强生物对外界恶劣环境的抗逆耐受力，在长期缺水环境中是维持生物生存的救命稻草，生物一旦进入水体又可快速恢复活性。

在本发明之前没有发现海藻糖在厌氧氨氧化颗粒污泥保藏中的应用报道。

（三）发明内容

本发明目的是提供海藻糖在厌氧氨氧化颗粒污泥保存中的应用，以及一种厌氧氨氧化颗粒污泥保存方法。

本发明采用的技术方案是：

海藻糖在厌氧氨氧化颗粒污泥保存中的应用。本发明尝试添加海藻糖来保藏厌氧氨氧化菌，以消除现有常见保藏方法的不利影响。

现有技术中，海藻糖主要通过生物法制备，如从天然植物或藻类中直接提取、酶促转化法和微生物发酵法等。目前接受的提取工艺为：面包酵母—乙醇提取—冷却离心—上清液—浓缩去醇—离子交换—超滤—浓缩—结晶—离心—真空干燥—成品。

本发明还涉及一种厌氧氨氧化颗粒污泥保存方法，其特征在于所述方法如下：收集厌氧氨氧化颗粒污泥（过剩的厌氧氨氧化颗粒污泥或者厌氧氨氧化反应器出水污泥），先用无机盐缓冲液清洗3～5次，然后在密闭容器中加入水和海藻糖，水的体积用量为污泥体积的0.8～1.2倍，海藻糖加入量为总质量（污泥+水+海藻糖）的1%～5%，将前述清洗后的污泥转入上述密闭容器中，经氩气曝气20～30min后，将容器密封使密闭容器内处于缺氧状态，于-20～-60℃下保存；所述无机盐缓冲液组成如下：KH₂PO₄5～20mg·L^-1，CaCl₂·2H₂O1～10mg·L^-1，MgSO₄·2H₂O200～400mg·L^-1，KHCO₃800～1500mg·L^-1，溶剂为水。

所述厌氧氨氧化颗粒保存后复用方法如下：在保存温度与反应温度间选取2～4个温度梯度，颗粒污泥依次在每一温度下适应12～36h，经温度适应后，将保存后的颗粒污泥用前述无机盐缓冲液清洗6～10次，然后将其转入待启动的厌氧反应器中进行活性恢复；厌氧反应器的运行条件为：反应温度为常温，水力停留时间为3～10h，进水氨氮和亚硝氮的浓度分别为42～98mg·L^-1，运行10～25d可使颗粒污泥活性恢复。

本发明通过添加海藻糖保藏过剩的厌氧氨氧化颗粒污泥，试验证明海藻糖的添加对于保全颗粒污泥的活性是有效的，结合一定的复用方法可使保存的厌氧氨氧化颗粒污泥发挥其最大潜能。

本发明的有益效果主要体现在：①拓宽了海藻糖的应用领域；②提供了新的厌氧氨氧化颗粒污泥的保存方法；③提供了简单的保存体系和稳定的保存环境，便捷环保。

（四）具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明进行进一步描述，但本发明的保护范围并不仅限于此：

实施例1：

无机盐缓冲液组成如下：KH₂PO₄10mg·L^-1，CaCl₂·2H₂O7.4mg·L^-1，MgSO₄·2H₂O300mg·L^-1，KHCO₃1250mg·L^-1，溶剂为水。

收集厌氧氨氧化反应器出水污泥，用上述无机盐缓冲液清洗3次，以0.5L的污泥为单位进行保存。保存装置选择定制体积为1.5L小口的有机塑料瓶，并用蒸馏水浸泡3d。准备工作完毕后，向保存容器中加入0.5L的蒸馏水和20g食品级海藻糖，然后将0.5L待保存的颗粒污泥转至密闭容器中，并经氩气曝气30min，盖紧盖子形成密闭空间，最后将密闭容器放置-40℃的冰箱内保存。

保存两个月后，密闭容器取出后先在4℃-8℃-14℃-20℃的水浴梯度温度下进行活性恢复前温度适应，每一温度下适应24h，经过温度适应后，取出保存后的颗粒污泥用上述无机盐缓冲液清洗7次，然后将其转入有效体积为0.5L的上流式厌氧污泥床反应器进行活性恢复。

反应器在常温下运行，水力停留时间为3h，进水氨氮和亚硝氮的浓度分别为70mg·L^-1，运行至第23d，反应器去除的亚硝氮与氨氮的比值为1.08，产生的硝氮与去除的氨氮之比为0.26，较接近厌氧氨氧化反应的理论比值，此时表明厌氧氨氧化反应器已启动成功。

继续运行至38d，反应器内总氮负荷为0.48kg·m^-3·d^-1，总氮去除负荷达到0.40kg·m^-3·d^-1。同时在活性恢复期间，颗粒特性也得到较大改善，反应器运行至第52d，总胞外多聚物含量由保存前的2.12g·g^-1VSS增至2.30g·g^-1VSS，血红素含量从0.02μmol·g^-1VSS增至0.18μmol·g^-1VSS。

由此可见，应用海藻糖保藏厌氧氨氧化颗粒污泥，复用后颗粒污泥性状优良，反应器性能良好，具有较好应用前景。

Claims

1.海藻糖在厌氧氨氧化颗粒污泥保存中的应用。

2.一种厌氧氨氧化颗粒污泥保存方法，其特征在于所述方法如下：收集厌氧氨氧化颗粒污泥，先用无机盐缓冲液清洗3～5次，在密闭容器中加入水和海藻糖，水的体积用量为污泥体积的0.8～1.2倍，海藻糖加入量为总质量的1%～5%，将清洗后的污泥转入密闭容器中，经氩气曝气20～30min后，将容器密封，于-20～-60℃下保存；所述无机盐缓冲液组成如下：KH₂PO₄5～20mg·L^-1，CaCl₂·2H₂O1～10mg·L^-1，MgSO₄·2H₂O200～400mg·L^-1，KHCO₃800～1500mg·L^-1，溶剂为水。

3.如权利要求2所述的方法，其特征在于所述厌氧氨氧化颗粒保存后复用方法如下：在保存温度与反应温度间选取2～4个温度梯度，颗粒污泥依次在每一温度下适应12～36h，经温度适应后，将保存后的颗粒污泥用无机盐缓冲液清洗6～10次，然后将其转入待启动的厌氧反应器中进行活性恢复；厌氧反应器的运行条件为：反应温度为常温，水力停留时间为3～10h，进水氨氮和亚硝氮的浓度分别为42～98mg·L^-1，运行10～25d。