[发明专利]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

说明书

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。

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