[发明专利]一种强化低温条件下生物膜脱氮的群体感应-好氧反硝化菌的二元系、构建方法及应用

说明书

本发明公开了一种强化低温条件下生物膜脱氮的群体感应‑好氧反硝化菌的二元系、构建方法及应用，属于污水处理领域，二元系包括好氧反硝化菌，好氧反硝化菌为门多萨假单胞菌Pseudomonas mendocina ADBF，保藏号为CCTCC M 2019703 ADBF，还包括具有强信号分子生产活性的群体感应菌。应用包括如下过程：首先，从低温稳定运行的好氧生物膜反应器中分离出具有高群感应能力、高脱氮能力的好氧反硝化菌；其次，优化出其与强信号分子生产活性的群体感应菌组成的最优二元系；最后，将二元系固定于载体后投加到生物膜反应器中强化低温脱氮。本发明中筛选方法方便快捷，制备的二元系的应用能够有效提升现有冬季污水处理厂反硝化脱氮效率，对于冬季污水厂的提标改造具有很高的实际效益。

技术领域

本发明属于污水处理领域，更具体地说，涉及一种强化低温条件下生物膜脱氮的群体感应-好氧反硝化菌的二元系、构建方法及应用。

背景技术

中国北方地区冬季气候寒冷，易影响污水处理厂生物脱氮效果，使其出水水质达不到一级A标准。因此，如何找到有效的强化手段提升低温条件下脱氮效果是目前面临的难题之一，其研究结果对于提高冬季污水处理效果具重要意义。

生物膜法由于具有生物量大、微生物停留时间长，能够栖息增殖速度慢、世代时间长的硝化菌和反硝化菌等特点，使其成为有效促进生物脱氮的手段，但如何在现有基础上，进一步提升生物膜处理系统在冬季城市污水处理厂的脱氮效率，依赖于其脱氮群落结构的优化调控。目前，已有的低温强化生物膜脱氮的方法有：优化工艺参数(载体、水力停留时间等)、添加化学物质(Fe²⁺、鼠李糖脂等)、投加脱氮菌(好氧反硝化菌、Acinetobacter sp.等)等。

在现有的研究中，好氧反硝化菌生物强化污水处理的应用已有较多的相关报道(如专利申请公开号或专利授权公告号为：CN109880762A，CN108147535A，CN205974177U，CN106495314A，CN107176678A，CN107176700A，CN102826647A的现有技术)。但现有技术中主要关注好氧反硝化菌的分离和脱氮效果，其应用中存在强化效果不稳定或总氮去除率提高不多等问题。例如，中国专利申请公开号为CN106495314A，公开日为2017年03月15日的现有技术，公开了一种好氧耐盐反硝化内循环挂膜方法与反硝化反应器，采用内循环式反硝化器实现好氧耐盐反硝化菌的快速挂膜，解决生物脱氮系统后端出水硝酸和亚硝酸盐高、总氮不达标的问题。但该方法驯化时间长，需要接种的菌剂多，达到稳定去除效果的时间需进一步缩短。

由于脱氮菌种类复杂，按照是否产生或降解信号分子(AHLs)的能力，可将脱氮菌分为4类：群体感应菌(只产生AHLs)、群体猝灭菌(只降解AHLs)、既是群体感应又是群体猝灭菌(既产生又降解AHLs)、既非群感菌也非猝灭菌(既不产生又不降解AHLs)。群体感应(Quorum sensing,QS)是指细菌通过产生和接受信号分子，以细胞密度依赖的方式调整菌群的基因表达和行为表型。基于QS理论，信号分子对脱氮菌的反硝化过程也具有调控作用，对反硝化酶基因的表达、反硝化酶转录以及反硝化酶活等均有影响。

当前，群体感应原理强化生物膜脱氮的专利文献报道主要为两个方面：投加群体感应菌(非脱氮菌)和投加外源信号分子；但筛选优化低温群体感应-反硝化菌并组建二元系强化脱氮仍鲜见报道。

如中国专利申请公开号为CN106430560A，公开日为2017年02月22日的现有技术公开了一种采用群体感应菌(Sphingomonas rubra)加快废水快速挂膜装置及方法。即通过向MBBR中加入带有固定化红色鞘氨醇单胞菌的填料，可以快速对废水生物膜进行挂膜，得到细胞密度高、传质好的生物膜。以及中国专利申请公开号为CN107381796A，公开日为2017年11月24日的现有技术，公开了一种低温条件下加速废水生物膜挂膜的方法，通过将红色鞘氨醇单胞菌经低温驯化后制备成固体凝胶小球投加到MBBR中，增加了反应器中细菌的胞外聚合物浓度，加快低温条件下废水生物膜挂膜，强化了废水处理效果。