CN108277192A - 一种快速富集反硝化厌氧甲烷氧化微生物的种泥接种方法 - Google Patents

一种快速富集反硝化厌氧甲烷氧化微生物的种泥接种方法 Download PDF

Info

Publication number
CN108277192A
CN108277192A CN201711053622.0A CN201711053622A CN108277192A CN 108277192 A CN108277192 A CN 108277192A CN 201711053622 A CN201711053622 A CN 201711053622A CN 108277192 A CN108277192 A CN 108277192A
Authority
CN
China
Prior art keywords
sludge
methane
method described
nitrogen
mud
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN201711053622.0A
Other languages
English (en)
Inventor
张召基
王劲松
陈少华
王晓君
叶欣
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
University of Chinese Academy of Sciences
Institute of Urban Environment of CAS
Original Assignee
University of Chinese Academy of Sciences
Institute of Urban Environment of CAS
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by University of Chinese Academy of Sciences, Institute of Urban Environment of CAS filed Critical University of Chinese Academy of Sciences
Priority to CN201711053622.0A priority Critical patent/CN108277192A/zh
Publication of CN108277192A publication Critical patent/CN108277192A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12N—MICROORGANISMS OR ENZYMES; COMPOSITIONS THEREOF; PROPAGATING, PRESERVING, OR MAINTAINING MICROORGANISMS; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING; CULTURE MEDIA
    • C12N1/00—Microorganisms, e.g. protozoa; Compositions thereof; Processes of propagating, maintaining or preserving microorganisms or compositions thereof; Processes of preparing or isolating a composition containing a microorganism; Culture media therefor
    • C12N1/36—Adaptation or attenuation of cells

Abstract

本发明涉及一种快速富集亚硝酸型反硝化厌氧甲烷氧化微生物的种泥接种方法。其特征在于包括如下步骤：（1）将不同条件下的厌氧污泥按一定的比例混合并进行前处理，得到富集体系的接种污泥。（2）将步骤（1）得到的混合污泥接种到气升式续批式反应器中，在培养过程中加入氮源，甲烷以及痕量元素等液体培养基，最终在短时间内富集出反硝化厌氧甲烷氧化微生物。本发明提供的方法利用混合配比后的接种泥进行富集，相较于单一接种泥，可以提高富集过程中微生物生态的稳定性，并且大大缩短快速反硝化厌氧甲烷氧化微生物的富集时间。

Description

一种快速富集反硝化厌氧甲烷氧化微生物的种泥接种方法
技术领域
本发明涉及自养厌氧微生物富集技术领域，特别涉及一种快速富集反硝化厌氧甲烷氧化微生物的种泥接种方法。
背景技术
甲烷（CH4）作为一种能源物质的同时，还是一种很强的温室气体，单位质量的CH4
吸热量大约是CO2的25倍。微生物反硝化过程是指在反硝化菌的作用下，硝酸盐氮和亚硝酸盐氮被还原成气态氮的过程，是污水处理领域中生物脱氮的主要工艺之一。在经典反硝化过程中，反硝化菌以氮氧化物为电子受体，以有机物即碳源作为电子供体。反硝化厌氧甲烷氧化（Denitrifying anaerobic methane oxidation，DAMO）是一种新发现的硝酸盐生物还原过程，其中DAMO微生物以氮氧化物为电子受体，以甲烷为电子供体，将二者分别转化为氮气和二氧化碳。甲烷是厌氧发酵的主要产物，在污水处理厂的反硝化工艺中可以利用这些甲烷作为反硝化微生物的碳源，从而避免因外加甲醇等可溶性碳源所造成的二次污染，同时可降低成本，因此，DAMO过程是一种潜在的新型脱氮除碳途径。主要分为两类：5CH4+8NO3 -+8H+→5CO2+4N2+14H2O (1)和3CH4+8NO2 -+8H+→3CO2+4N2+10H2O (2)。由于DAMO微生物为自养型微生物，生长缓慢，倍增时间为数周，甚至数月，所以富集时间长、活性低等问题一直是限制DAMO微生物研究及相关技术发展和应用的主要因素。影响富集时间的因素包括：反应器构型、运行方式、甲烷通气方式以及接种泥种类等等。目前的研究主要集中于改善反应器构型以及运行方式。
中国专利CN 103172171 A公开了一种反硝化厌氧甲烷氧化微生物富集的系统及其方法，属于微生物富集技术领域。该发明提供了一种反硝化厌氧甲烷氧化微生物富集的系统及其方法，包括：中空纤维膜反应器，所述中空纤维膜反应器包括壳体、设置在所述壳体顶端的上法兰和设置在所述壳体底端的下法兰；所述壳体下部设有进水口，中部设有取样口，上部设有出水口；所述上法兰上设有出气口，所述下法兰上设有进气口；所述壳体内部设有中空纤维膜束，其上端封闭，下端开口且与所述进气口相连；与所述中空纤维膜反应器进气口相连的甲烷供气装置；与所述中空纤维膜反应器进水口相连的供水装置。该发明利用上文所述的系统，加入接种物，依次按照序批模式、连续流模式运行，可以提高甲烷利用效率，缩短反硝化厌氧甲烷氧化微生物的富集时间。
中国专利CN 104611193 A公开了一种快速富集硝态氮还原型厌氧甲烷氧化细菌的装置，包括反应器主体，反应器主体侧壁外设有外壳体形成夹层，外壳体上设有水浴进口和水浴出口。反应器还设有一系列曝气装置。此发明还涉及使用这种装置快速富集DAMO微生物的方法。
目前，针对接种泥的研究甚少，然而接种泥中DAMO微生物的丰度，直接影响富集速度以及富集过程中系统的稳定性。通过改进的反应器而达到最好的富集环境，改进后的反应器构型一般都较为复杂，操作维护难度高。如果能通过准确调控接种泥的比例，得到丰度较高的接种泥，那么就可以实现快速简单地快速富集得到DAMO微生物。
发明内容
本发明的目的是提供一种快速富集反硝化厌氧甲烷氧化微生物的种泥接种方法。
为了实现上述目的，本发明的技术方案是：利用按比例混合多种活性污泥的新方法，并利用气升式SBR反应器进行快速富集DAMO的方法，其特征在于包括如下步骤：
（1）从不同自然环境中采集活性污泥，混合均匀并进行预处理。
（2）将步骤（1）中得到的混合污泥接种到添加了液体培养基的反应器中，在培养过程中添加亚硝氮NO2-N、硝氮NO3-N和甲烷CH4。最终快速富集得到高活性的DAMO微生物。
进一步的方案是：步骤(1)中所述的活性污泥包括海水底泥、水库底泥、淡水湖泊底泥、厌氧沼气池底泥、水稻田沉积泥以及工业甲烷发酵沉积物。
进一步的方案是：步骤(1)中所述的混合预处理方式如下：将按比例混合好的污泥在连续曝氮气的条件下用生理盐水冲洗沉淀3-5次。
进一步的方案是：步骤(2)中所述的反应器为气升式序批式反应器或类似反应器，运行方式为间歇进水曝气方式周期运行，水力停留时间为3-15天。
进一步的方案是：步骤(2)中所述的亚硝氮NO2-N和硝氮NO3-N选择一种作为氮源，在整个液相中的浓度为30～100mg/L，所述甲烷CH4是通过间歇曝气的方式加入。
进一步的方案是：步骤(2)中所述的液体培养基为液体矿物质盐培养基，不添加任何有机碳源。
进一步的方案是：所述的液体矿物盐培养基配方为：每升培养基中含KHCO3 0.5g，KH2PO4 0.05g，MgSO4·7H2O 0.2g，CaCl2 0.2265g，酸性微量元素0.5mL，碱性微量元素0.2mL。
进一步的方案是：步骤（2）中的反应体系的运行条件控制如下：温度25～38℃，搅拌速度100～500r/min，pH=6.5～9.0，顶空气相压强为90～130kPa。
进一步的方案是：步骤（2）中的反应体系按照序批次模式运行，所述体系运行时间为1～3个月。
有益效果： (1) 本发明通过混合多种活性污泥，从而提高接种泥中DAMO的丰度；(2) 本发明中的反应器为普通气升式SBR反应器，操作维护简便。(3) 本发明本发明提供了一种快速富集DAMO微生物的方式，大大缩短了DAMO微生物的富集时间。(4) 不需要外加有机碳源，也不需要额外曝气，避免了二次污染的同时降低了成本。
综上所述，本发明提供了一种快速富集反硝化厌氧甲烷氧化微生物的种泥接种方法，能够快速得到DAMO微生物，对DAMO工艺的研究和推广具有有较大的推进作用，具有良好的社会效益、经济效益、环境效益。
具体实施方式
下面通过实例对本发明提供的方法进行进一步的说明。
实例1 以多种混合活性污泥为接种泥，在气升式序批式生物反应器系统内富集亚硝酸盐型厌氧甲烷氧化细菌（n-DAMO），利用气升式序批式生物反应器作为启动快速富集n-DAMO的反应器，接种污混合处理后的活性污泥。序批式生物反应器温度维持在30 °C -38°C 之间，pH控制在7-8，反应器采用人工进水的方式，进水体积与总体积的比控制在40 %-50 %之间。按以下4个阶段启动快速富集n-DAMO的反应器。
第一阶段：将50 mL海水底泥、50 mL水库底泥、50 mL淡水湖泊底泥、100 mL厌氧沼气池底泥、50 mL水稻田沉积泥以及100 mL工业甲烷发酵沉积物混合均匀，在连续通入氮气的条件下用生理盐水冲洗3次。
第二阶段：将混合处理好的污泥接种至1.5 L的气升式SBR反应器中，加入600 mL的液体培养基，所述培养基配方为：每升培养基中含NaNO2 0.2g , KHCO3 0.5g，KH2PO40.05g，MgSO4·7H2O 0.2g，CaCl2 0.2265g，酸性微量元素0.5mL，碱性微量元素0.2 mL。其中，酸性微量元素每升含FeSO4·7H2O 2.085g，ZnSO4·7H2O 0.068g，CoCl2·6H2O 0.12g，MnCl2·4H2O 0.5g，CuSO4 0.32g，NiCl2·6H2O 0.095g，H3BO3 0.014g，HCl 100 mmol。碱性微量元素每升含SeO2 0.067g，Na2WO4·2H2O 0.05g，Na2MoO4 0.242g，NaOH 0.4g。底部用CH4曝气10～25 min，控制温度30 °C～38 °C左右，搅拌速度200～400 r/min，pH=7～8。
第三阶段：采用间歇曝气进水的方式周期运行，每个周期为72 h，沉淀1 h，进水曝气30 min。定期测定亚硝氮去除率及甲烷去除率。
第四阶段：稳定运行6周后，亚硝酸盐的去除率均在98 %以上，，这标志着DAMO微生物的丰度已相对较高，DAMO快速富集反应器启动成功。
实例2 以多种混合活性污泥为接种泥，在气升式序批式生物反应器系统内富集硝酸盐型厌氧甲烷氧化古菌（DAMO）。按照实施例1 的实验步骤，将培养基中氮源更换为NaNO3，NO3 --N浓度控制在30-100 mg/L之间，反应器的运行同实例一。
实例3 以多种混合活性污泥为接种泥，在气升式序批式生物反应器系统内同步富集亚硝酸盐型厌氧甲烷氧化细菌（n-DAMO）和硝酸盐型厌氧甲烷氧化古菌（DAMO）。照实施例1的实验步骤，将培养基中氮源更换为NaNO2和NaNO3，氮负荷浓度控制在30-100 mg/L之间，反应器的运行同实例一。

Claims (9)

1.本发明涉及一种快速富集亚硝酸型甲烷厌氧氧化微生物的接种污泥优化选择方法，其特征在于包括如下步骤：
(1) 从不同自然环境中采集污泥或沉积物样品，混合均匀并进行预处理；
(2) 将步骤(1)中得到的混合污泥接种到添加了液体培养基的反应体系中，在培养过程中添加亚硝酸盐氮、硝酸盐氮和甲烷，最终快速富集得到高活性的DAMO微生物。
2.根据权利要求1中所述的方法，其特征在于，步骤(1)中所述的污泥或沉积物包括海水底泥、水库底泥、淡水湖泊底泥、厌氧沼气池底泥、水稻田沉积泥以及工业甲烷发酵沉积物。
3.根据权利要求1中所述的方法，其特征在于，步骤(1)中所述的混合预处理方式如下：将按比例混合好的污泥在连续曝氮气的条件下用生理盐水冲洗沉淀3-5次。
4.根据权利要求1中所述的方法，其特征在于，步骤(2)中所述的反应器为气升式序批式反应器或类似反应器，运行方式为间歇进水曝气方式周期运行，水力停留时间为3-15天。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(2)中所述的亚硝氮NO2-N和硝氮NO3-N选择一种作为氮源，在整个液相中的浓度为30～100 mg/L，所述甲烷CH4是通过间歇曝气的方式加入。
6.根据权利要求1中所述的方法，其特征在于，步骤(2)中所述的液体培养基为液体无机盐盐培养基，不添加任何有机碳源。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述的液体无机盐培养基配方为：每升培养基中含KHCO3 0.5g，KH2PO4 0.05g，MgSO4·7H2O 0.2g，CaCl2 0.2265g，酸性微量元素0.5mL，碱性微量元素0.2 mL。
8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤（2）中的反应体系的运行条件控制如下：温度25～38℃，搅拌速度100～500 r/min，pH=6.5～9.0，顶空气相压强为90～130 kPa。
9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤（2）中的反应体系按照序批次模式运行，所述体系运行时间为1～3个月。
CN201711053622.0A 2017-11-01 2017-11-01 一种快速富集反硝化厌氧甲烷氧化微生物的种泥接种方法 Pending CN108277192A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201711053622.0A CN108277192A (zh) 2017-11-01 2017-11-01 一种快速富集反硝化厌氧甲烷氧化微生物的种泥接种方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201711053622.0A CN108277192A (zh) 2017-11-01 2017-11-01 一种快速富集反硝化厌氧甲烷氧化微生物的种泥接种方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN108277192A true CN108277192A (zh) 2018-07-13

Family

ID=62801287

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201711053622.0A Pending CN108277192A (zh) 2017-11-01 2017-11-01 一种快速富集反硝化厌氧甲烷氧化微生物的种泥接种方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN108277192A (zh)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111440704A (zh) * 2020-03-18 2020-07-24 哈尔滨工业大学 一种高效富集n-damo细菌的便捷方法及装置
CN116078777A (zh) * 2022-12-09 2023-05-09 青岛理工大学 一种用于生活垃圾填埋场强化甲烷氧化的覆盖层及方法

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103172171A (zh) * 2013-04-08 2013-06-26 中国科学技术大学 反硝化厌氧甲烷氧化微生物富集的系统及其方法
CN103274523A (zh) * 2013-05-22 2013-09-04 北京工业大学 一种实现同步厌氧氨氧化和反硝化厌氧甲烷氧化的装置和方法
CN103509719A (zh) * 2013-09-29 2014-01-15 中国科学技术大学 一种高效的反硝化厌氧甲烷氧化与厌氧氨氧化混合微生物体系的共培养方法
CN104611193A (zh) * 2015-02-11 2015-05-13 重庆大学 快速富集硝态氮还原型厌氧甲烷氧化菌的装置和方法

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103172171A (zh) * 2013-04-08 2013-06-26 中国科学技术大学 反硝化厌氧甲烷氧化微生物富集的系统及其方法
CN103274523A (zh) * 2013-05-22 2013-09-04 北京工业大学 一种实现同步厌氧氨氧化和反硝化厌氧甲烷氧化的装置和方法
CN103509719A (zh) * 2013-09-29 2014-01-15 中国科学技术大学 一种高效的反硝化厌氧甲烷氧化与厌氧氨氧化混合微生物体系的共培养方法
CN104611193A (zh) * 2015-02-11 2015-05-13 重庆大学 快速富集硝态氮还原型厌氧甲烷氧化菌的装置和方法

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
柴风光等: "利用硝酸盐和亚硝酸盐同步富集厌氧甲烷氧化微生物的比较实验", 《微生物学通报》 *
楼菊青等: "不同接种物对富集反硝化型甲烷厌氧氧化微生物的影响", 《环境科学学报》 *

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111440704A (zh) * 2020-03-18 2020-07-24 哈尔滨工业大学 一种高效富集n-damo细菌的便捷方法及装置
CN116078777A (zh) * 2022-12-09 2023-05-09 青岛理工大学 一种用于生活垃圾填埋场强化甲烷氧化的覆盖层及方法

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN104962505B (zh) 污水处理过程中富集培养固定化硝化菌的方法及装置
CN101805689A (zh) 用于产生沼气的分室状厌氧消化器
CN108328730B (zh) 一种基于硝酸盐异化还原为铵结合反硝化耦合厌氧氨氧化高效处理含氮废水的方法
CN105836885A (zh) 一种低碳源城市污水深度脱氮的方法
CN102674539A (zh) 一种基于膜生物反应器的硝化污泥高效富集培养系统及方法
Georgiou et al. Decoloration of textile wastewater by means of a fluidized-bed loop reactor and immobilized anaerobic bacteria
CN105800865A (zh) 废水处理系统
CN114890551A (zh) 一种串联式基于菌藻共生的生物脱氮方法
CN112142204A (zh) 一种富集培养厌氧氨氧化菌处理污水的方法
CN103382049A (zh) 一种用于污水处理的序批式活性污泥反应器及处理工艺
CN108277192A (zh) 一种快速富集反硝化厌氧甲烷氧化微生物的种泥接种方法
CN103509719B (zh) 一种高效的反硝化厌氧甲烷氧化与厌氧氨氧化混合微生物体系的共培养方法
CN110357257A (zh) 一种用于城镇污水处理厂深度脱氮氧化系统及构建方法
CN104591402B (zh) 一种互营脂肪酸氧化菌与产电菌优势菌群的构建方法
CN105800873A (zh) 一种用自养脱氮工艺处理高浓度氨氮废水的方法
Lens et al. Use of sulfate reducing cell suspension bioreactors for the treatment of SO 2 rich flue gases
CN107540085A (zh) 一种促进厌氧同时反硝化产甲烷高效进行的方法
CN105541051B (zh) 一种ab‑asbr反应器启动厌氧氨氧化的工艺
Arias et al. Operating strategies to optimize a membrane bioreactor enriched in nitrite-dependent anaerobic methane-oxidizing bacteria
CN108358309A (zh) 一种提高反硝化厌氧甲烷氧化微生物运行稳定性的方法
CN111573833A (zh) 一种高浓度氨氮有机废水产甲烷处理系统厌氧氨氧化耦合甲烷氧化工艺控制方法
CN109336256B (zh) 一种半短程硝化-厌氧氨氧化串联污水处理系统与方法
Du et al. Mixed culture of nitrifying bacteria and denitrifying bacteria for simultaneous nitrification and denitrification
Lee et al. Influence of sludge type, MLSS, and substrate ratio on stable implementation of ANAMMOX
CN209352631U (zh) 一种电场强化型厌氧氨氧化装置

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication
WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication

Application publication date: 20180713