CN105152325A

CN105152325A - 一种耐受土霉素厌氧氨氧化颗粒污泥培养物的培养方法

Info

Publication number: CN105152325A
Application number: CN201510613466.3A
Authority: CN
Inventors: 施曼玲; 户海燕; 金仁村; 沈洋洋; 阳广凤
Original assignee: Hangzhou Normal University
Current assignee: Hangzhou Normal University
Priority date: 2015-09-23
Filing date: 2015-09-23
Publication date: 2015-12-16
Anticipated expiration: 2035-09-23
Also published as: CN105152325B

Abstract

本发明提供了一种耐受土霉素厌氧氨氧化颗粒污泥培养物的培养方法，所述方法采用上流式厌氧污泥床反应器，以厌氧氨氧化颗粒污泥为接种源，以含氨氮和亚硝氮的模拟废水为进水，在厌氧、避光、温度为35±1℃、进水pH为8.10±0.14、水力停留时间为0.8～2.5h的条件下培养至反应器运行稳定，向进水中逐步分段加入土霉素继续培养，然后向反应器中补加厌氧氨氧化颗粒污泥，培养至反应器内微生物活性为初始运行时接种的厌氧氨氧化颗粒污泥生物活性的2～3倍，获得耐受土霉素的厌氧氨氧化颗粒污泥培养物；按照本发明所述方法培养出来的厌氧氨氧化培养物有较好的耐受土霉素潜力，且培养物性状优良，活性高。

Description

一种耐受土霉素厌氧氨氧化颗粒污泥培养物的培养方法

(一)技术领域

本发明涉及一种厌氧氨氧化颗粒污泥培养物的培养方法，特别涉及一种耐受土霉素厌氧氨氧化颗粒污泥培养物的培养方法。

(二)背景技术

厌氧氨氧化作为一种新型生物脱氮工艺，以高效低耗的优势在废水生物脱氮领域广获青睐。而在这一工艺中担任重要使命的是厌氧氨氧化菌。

目前，厌氧氨氧化生物脱氮工艺已经成功应用于处理多种实际废水，其中，应用最多的是污泥消化液和污泥压滤液的处理，且在制革、半导体、食品加工等工业废水和垃圾渗滤液处理方面的推广也逐步展开，但针对制药、医疗、养殖等含抗生素废水处理领域的应用仍相对较少。究其原因是在这些废水中存在一些抑制厌氧氨氧化菌的物质，而土霉素就是其中之一。土霉素生产废水和畜禽养殖废水排放时含有较高浓度的土霉素，是较为常见的有毒废水。由于土霉素属四环素类抗生素，能够阻止肽链的增长和蛋白质的合成，从而抑制细菌的生长，因此，在使用基于厌氧氨氧化培养物的厌氧氨氧化工艺对这些废水进行脱氮处理时，有可能会面临厌氧氨氧化菌失活的风险，进而影响处理系统的运行稳定性。

因此，为了能够扩大厌氧氨氧化工艺的应用领域，充分发挥其优势，培养耐受土霉素的厌氧氨氧化培养物十分有必要。经研究，发现通过前期突增、随后逐步降低土霉素浓度的方法能够使厌氧氨氧化培养物具备耐受土霉素的能力，再辅之以菌种添加可提高培养物的活性，优化菌群结构。

(三)发明内容

本发明的目的是为获得耐受土霉素厌氧氨氧化颗粒污泥培养物，通过前期突增、随后逐步降低土霉素浓度的方法能够使厌氧氨氧化培养物具备耐受土霉素的能力，再辅之以菌种添加策略可提高培养物的活性，优化菌群结构，为厌氧氨氧化工艺在土霉素生产废水和畜禽养殖废水等废水处理领域的应用创造了可能，并提供了一种耐受土霉素厌氧氨氧化颗粒污泥培养物的培养方法。

本发明采用的技术方案是：

本发明提供一种耐受土霉素厌氧氨氧化颗粒污泥培养物的培养方法，所述方法为：(1)采用上流式厌氧污泥床反应器，以厌氧氨氧化颗粒污泥为接种源，以含氨氮和亚硝氮的模拟废水为进水，在厌氧、避光、温度为35±1℃、进水pH为8.10±0.14、水力停留时间为0.8～2.5h的条件下培养至反应器运行稳定后，向进水中逐步分段加入土霉素继续培养，直至反应器运行一段时间后(通常为运行2周)，反应器内微生物活性与首次添加土霉素培养后的活性相当(即活性数据上下浮动0.5mgN·g^-1VSS·d^-1)；(2)然后向反应器中补加厌氧氨氧化颗粒污泥，培养至反应器内微生物活性为初始运行时接种的厌氧氨氧化颗粒污泥生物活性的2～3倍，获得耐受土霉素的厌氧氨氧化颗粒污泥培养物；所述模拟废水组成为：氨氮70～280mg·L^-1，亚硝氮70～280mg·L^-1，KH₂PO₄5～20mg·L^-1，CaCl₂·2H₂O1～10mg·L^-1，MgSO₄·2H₂O200～400mg·L^-1，KHCO₃800～1500mg·L^-1，溶剂为水。

进一步，步骤(1)所述土霉素采用逐步分段降低浓度的方式加入，加入量以进水中土霉素的质量终浓度计，每次进水中加入土霉素的量为上一次添加量的50％(即每次进水中加入土霉素的终浓度为上一次加入后的土霉素质量终浓度的50％)。

进一步，步骤(1)所述土霉素第一次加入量以进水中土霉素的质量终浓度计为50mg·L^-1，在厌氧、避光、温度为35±1℃、进水pH为8.10±0.14、水力停留时间为0.8～2.5h的条件下培养2周，再向进水中加入土霉素至终浓度为25mg·L^-1，继续培养2周，如此逐步分段降低进水中土霉素浓度持续培养，直至反应器运行2周后，反应器内微生物活性与首次添加土霉素培养后的活性相当(即活性数据上下浮动0.5mgN·g^-1VSS·d^-1)。

进一步，步骤(2)所述补加厌氧氨氧化颗粒污泥的方法为采用逐渐递增的方式添加，递增幅度为5％。

进一步，步骤(2)所述补加厌氧氨氧化颗粒污泥的方法为：首次添加时添加污泥体积为被添加反应器有效体积的15％～20％，反应器运行25～30d后进行第二次污泥添加，第二次添加污泥体积为被添加反应器有效体积的20％～25％，如此重复培养至反应器内微生物活性为初始运行时接种的厌氧氨氧化颗粒污泥生物活性的2～3倍；所述每次补加的厌氧氨氧化颗粒污泥以挥发性固体浓度VSS计的生物量为18～22g·L^-1，活性为300～400mgN·g^-1VSS·d^-1。

进一步，优选所述的模拟废水组成如下：氨氮70～280mg·L^-1，亚硝氮70～280mg·L^-1，KH₂PO₄10mg·L^-1，CaCl₂·2H₂O7.4mg·L^-1，MgSO₄·2H₂O300mg·L^-1，KHCO₃1250mg·L^-1，溶剂为水。

进一步，步骤(1)所述厌氧氨氧化颗粒污泥的接种体积占反应器总体积的30％～90％。

进一步，步骤(1)所述进水中氨氮和亚硝氮的物质的量之比为1:1。

进一步，本发明所述耐受土霉素厌氧氨氧化颗粒污泥培养物的培养方法按如下步骤进行：(1)采用上流式厌氧污泥床反应器，在35±1℃下，接种占反应器总体积的30％～90％的厌氧氨氧化颗粒污泥，以含266mg·L^-1氨氮和266mg·L^-1亚硝氮的模拟废水为进水，采用连续流，水力停留时间为0.8h，在厌氧、避光，进水pH为8.10±0.14的条件下培养至反应器运行稳定；然后采用逐步分段降低的方式加入土霉素，第一次添加土霉素至进水中土霉素终浓度为50mg·L^-1，培养2周，然后加入土霉素至进水中土霉素终浓度为25mg·L^-1，继续培养2周，如此逐步分段降低土霉素浓度持续培养；土霉素加入量以进水中土霉素的质量终浓度计，每次加入量为上一次加入量的50％；厌氧氨氧化颗粒污泥的污泥生物量为12-30g·L^-1，优选16.7g·L^-1，培养物活性为145mgN·g^-1VSS·d^-1；(2)采用逐渐递增的方式向步骤(1)反应器中添加厌氧氨氧化颗粒污泥，递增幅度为5％，首次添加时添加污泥体积为被添加反应器有效体积的15％～20％，反应器运行25～30d后进行第二次污泥添加，第二次添加污泥体积为被添加反应器有效体积的20％～25％，如此重复，培养至反应器内微生物活性为初始运行时接种的厌氧氨氧化颗粒污泥生物活性的2～3倍；所述每次补加的厌氧氨氧化颗粒污泥生物量为18～22g·L^-1，活性为300～400mgN·g^-1VSS·d^-1。

本发明以厌氧氨氧化颗粒污泥为接种源，以含氨氮和亚硝氮的模拟废水为进水，在厌氧、避光、温度为35±1℃、进水pH为8.10±0.14、水力停留时间为0.8～2.5h的条件下培养，所述的培养物经2～5周不含土霉素的模拟废水培养稳定后，先在进水中土霉素终浓度为50mg·L^-1的条件下培养2周，再降低进水中土霉素终浓度至25mg·L^-1，继续培养2周，如此逐步分段降低进水中土霉素浓度持续培养，直至反应器运行一段时间后，反应器内培养物活性保持稳定，此时培养物能够耐受的土霉素浓度为6mg·L^-1，此后保持土霉素浓度为6mg·L^-1不变进行菌种添加(即添加厌氧氨氧化颗粒污泥)，至反应器内培养物活性恢复到最初时的2～3倍即完成培养。

本发明通过前期突增、随后逐步降低土霉素浓度的方法能够使厌氧氨氧化培养物具备耐受土霉素的能力，再辅之以菌种添加策略可提高培养物的活性，优化菌群结构，试验证明这种方法对于培养耐受土霉素的厌氧氨氧化培养物是有效的。

本发明的有益效果主要体现在：①本发明在6mg/L的土霉素条件下仍具有较高活性，拓宽了厌氧氨氧化工艺的应用领域；②提供了前期突增、随后逐步降低土霉素浓度获得耐受土霉素厌氧氨氧化培养物的方法；③开拓了菌种添加提高耐受土霉素培养物的活性，优化菌群结构的新思路。

(四)附图说明

图1是上流式厌氧污泥床反应器的结构示意图；图1中：1.下锥体；2.进水口；3.反应器主体；4.上锥台；5.沉淀区；6.出水口；7.三相分离器。

(五)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：

所述模拟废水组成为：氨氮70～280mg·L^-1，亚硝氮70～280mg·L^-1，KH₂PO₄5～20mg·L^-1，CaCl₂·2H₂O1～10mg·L^-1，MgSO₄·2H₂O200～400mg·L^-1，KHCO₃800～1500mg·L^-1溶剂为水。

在连续流中，采用上流式厌氧污泥床反应器(图1)，以35±1℃下污泥生物量为16.7g·L^-1，培养物活性为145mgN·g^-1VSS·d^-1的厌氧氨氧化颗粒污泥为接种源，以含266mg·L^-1氨氮和266mg·L^-1亚硝氮的模拟废水为进水，水力停留时间为0.8h，在厌氧、避光，进水pH为8.10±0.14的条件下对污泥进行培养。其中所用模拟废水其它组分组成如下：KH₂PO₄10mg·L^-1，CaCl₂·2H₂O7.4mg·L^-1，MgSO₄·2H₂O300mg·L^-1，KHCO₃1250mg·L^-1，溶剂为水。设置两个有效体积均为1.0L的上流式厌氧污泥床反应器(图1)作为对照组和试验组。对照组为不做任何处理的一组，试验组为在此基础上在进水中添加一定浓度土霉素的一组。将反应器直接置于35±1℃的恒温室中，经2～5周不含土霉素的模拟废水培养运行稳定后，试验组培养物先在进水含终浓度50mg/L的土霉素下培养2周，此时对照组中培养物活性为156mgN·g^-1VSS·d^-1，试验组(50mg·L^-1土霉素)内的培养物活性为19.2mgN·g^-1VSS·d^-1；继而降低进水中土霉素浓度至25mg·L^-1(每个阶段末期更换进水土霉素浓度，残留量忽略)，继续培养2周后，对照组中培养物活性为213.6mgN·g^-1VSS·d^-1，试验组(25mg·L^-1土霉素)内的培养物活性为74.4mgN·g^-1VSS·d^-1；然后继续降低进水中土霉素终浓度至12.5mg·L^-1，继续培养2周后，对照组中培养物活性为247.2mgN·g^-1VSS·d^-1，试验组(12.5mg·L^-1土霉素)内的培养物活性为24mgN·g^-1VSS·d^-1；紧接着将进水中土霉素终浓度降至6mg·L^-1，反应器培养2周后，对照组中培养物活性为288mgN·g^-1VSS·d^-1，试验组(6mg·L^-1土霉素)内的培养物活性为19.2mgN·g^-1VSS·d^-1；此后试验组在进水土霉素浓度为6mg·L^-1的条件下进行厌氧氨氧化颗粒污泥添加，首次添加时添加污泥体积为被添加反应器有效体积的15％～20％，所添加的污泥以挥发性固体浓度VSS计的生物量为18～22g·L^-1，活性为300～400mgN·g^-1VSS·d^-1，培养27d后，对照组培养物活性为393.6mgN·g^-1VSS·d^-1，试验组培养物活性为206.4mgN·g^-1VSS·d^-1，试验组提高了近10倍；第二次添加污泥体积为被添加反应器有效体积的20％～25％，所添加污泥的生物量与活性类同于第一次，培养26d后，对照组培养物活性为384mgN·g^-1VSS·d^-1，试验组的培养物活性为328.8mgN·g^-1VSS·d^-1，试验组培养物活性提高了约1.6倍。因而，厌氧氨氧化培养物在经前期突增、随后逐步降低土霉素浓度逐步驯化后，能够获得耐受土霉素的培养物，再辅之以菌种添加可提高培养物的活性，优化菌群结构。

由此可见，通过前期突增、随后逐步降低土霉素浓度的方法能够使厌氧氨氧化培养物具备耐受土霉素的能力，再辅之以菌种添加可提高培养物的活性，优化菌群结构，培养物在35±1℃环境下培养时，性状优良，活性高。

Claims

1.一种耐受土霉素厌氧氨氧化颗粒污泥培养物的培养方法，其特征在于所述方法为：(1)采用上流式厌氧污泥床反应器，以厌氧氨氧化颗粒污泥为接种源，以含氨氮和亚硝氮的模拟废水为进水，在厌氧、避光、温度为35±1℃、进水pH为8.10±0.14、水力停留时间为0.8～2.5h的条件下培养至反应器运行稳定，向进水中逐步分段加入土霉素继续培养，直至反应器运行一段时间后，反应器内微生物活性与首次添加土霉素培养后的活性相当；(2)然后向反应器中补加厌氧氨氧化颗粒污泥，培养至反应器内微生物活性为初始运行时接种的厌氧氨氧化颗粒污泥生物活性的2～3倍，获得耐受土霉素的厌氧氨氧化颗粒污泥培养物；所述模拟废水组成为：氨氮70～280mg·L^-1，亚硝氮70～280mg·L^-1，KH₂PO₄5～20mg·L^-1，CaCl₂·2H₂O1～10mg·L^-1，MgSO₄·2H₂O200～400mg·L^-1，KHCO₃800～1500mg·L^-1，溶剂为水。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤(1)所述土霉素采用逐步分段降低浓度的方式加入，加入量以进水中土霉素的质量终浓度计，每次进水中加入土霉素的量为上一次添加量的50％。

3.如权利要求2所述的方法，其特征在于：步骤(1)所述土霉素第一次加入量以进水中土霉素终浓度计为50mg·L^-1，在厌氧、避光、温度为35±1℃、进水pH为8.10±0.14、水力停留时间为0.8～2.5h的条件下培养2周，再向进水中加入土霉素至终浓度为25mg·L^-1，继续培养2周，如此逐步分段降低进水中土霉素浓度持续培养，直至反应器运行2周后，反应器内微生物活性与首次添加土霉素培养后的活性相当。

4.如权利要求3所述的方法，其特征在于：步骤(2)所述补加厌氧氨氧化颗粒污泥的方法为采用逐渐递增的方式添加，递增幅度为5％。

5.如权利要求3所述的方法，其特征在于：步骤(2)所述补加厌氧氨氧化颗粒污泥的方法为：首次添加时添加污泥体积为被添加反应器有效体积的15％～20％，反应器运行25～30d后进行第二次污泥添加，第二次添加污泥体积为被添加反应器有效体积的20％～25％，如此重复培养至反应器内微生物活性为初始运行时接种的厌氧氨氧化颗粒污泥生物活性的2～3倍；所述每次补加的厌氧氨氧化颗粒污泥以挥发性固体浓度VSS计的生物量为18～22g·L^-1，活性为300～400mgN·g^-1VSS·d^-1。

6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的模拟废水组成如下：氨氮70～280mg·L^-1，亚硝氮70～280mg·L^-1，KH₂PO₄10mg·L^-1，CaCl₂·2H₂O7.4mg·L^-1，MgSO₄·2H₂O300mg·L^-1，KHCO₃1250mg·L^-1，溶剂为水。

7.如权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(1)所述厌氧氨氧化颗粒污泥的接种体积占反应器总体积的30％～90％。

8.如权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(1)所述进水中氨氮和亚硝氮的物质的量之比为1:1。

9.如权利要求1所述的方法，其特征在于所述方法按如下步骤进行：(1)在厌氧反应器中，在35±1℃下，接种占反应器总体积的30％～90％的厌氧氨氧化颗粒污泥，以含266mg·L^-1氨氮和266mg·L^-1亚硝氮的模拟废水为进水，采用连续流进水，水力停留时间为0.8h，在厌氧、避光，进水pH为8.10±0.14的条件下培养至反应器运行稳定；然后采用逐步分段降低的方式加入土霉素，第一次添加土霉素至进水中土霉素质量终浓度为50mg·L^-1，培养2周，然后向进水中加入土霉素至终浓度为25mg·L^-1，继续培养2周，如此逐步分段降低土霉素浓度持续培养，直至反应器运行2周后，反应器内微生物活性与首次添加土霉素培养后的活性相当；土霉素加入量以进水中土霉素的质量终浓度计，每次加入量为上一次加入量的50％；厌氧氨氧化颗粒污泥的污泥生物量为12-30g·L^-1，培养物活性为145mgN·g^-1VSS·d^-1；(2)采用逐渐递增的方式向步骤(1)反应器中添加厌氧氨氧化颗粒污泥，递增幅度为5％，首次添加时添加污泥体积为被添加反应器有效体积的15％～20％，反应器运行25～30d后进行第二次污泥添加，第二次添加污泥体积为被添加反应器有效体积的20％～25％，如此重复，培养至反应器内微生物活性为初始运行时接种的厌氧氨氧化颗粒污泥生物活性的2～3倍；所述每次补加的厌氧氨氧化颗粒污泥生物量为18～22g·L^-1，培养物活性为300～400mgN·g^-1VSS·d^-1。