[发明专利]一种耐受砷(III)的厌氧氨氧化颗粒污泥及其驯化方法

说明书

本发明公开了一种耐受砷(III)的厌氧氨氧化颗粒污泥及其驯化方法。该驯化方法包括步骤：1)在反应器内接种以Candidatus Kuenenia菌为优势菌的厌氧氨氧化颗粒污泥；2)将反应器置于35℃恒温箱中，泵入含NH₄⁺‑N、NO₂^‑‑N、无机盐、微量元素和1mg L^‑1砷(III)的进水，进水NH₄⁺‑N和NO₂^‑‑N的质量浓度比为1:0.9～1.1，厌氧、避光运行48天；3)将进水砷(III)浓度提高至10mg L^‑1，厌氧、避光运行30天；4)将进水砷(III)浓度提高至50mg L^‑1，厌氧、避光运行至出反应器脱氮效率连续10天高于90％且比厌氧氨氧化活性以及Candidatus Kuenenia的相对丰度为接种污泥的1～1.2倍，得到耐受50mg L^‑1砷(III)的厌氧氨氧化颗粒污泥。

技术领域

本发明涉及厌氧氨氧化颗粒污泥技术领域，具体涉及一种耐受砷(III)(即三价砷)的厌氧氨氧化颗粒污泥及其驯化方法。

背景技术

厌氧氨氧化是一种新型自养生物脱氮技术。厌氧氨氧化菌利用亚硝酸盐作为电子受体，将氨直接氧化成氮气。在该过程中无需曝气和外加碳源，在以节约能源为导向的污水处理中表现出极大潜力。

相比于传统的硝化反硝化生物脱氮工艺，厌氧氨氧化工艺减少了100％的碳源消耗，节约了60％曝气能耗。

此外，厌氧氨氧化工艺还具有运行成本低、占地面积小、污泥产量少、脱氮效率高等优点。

现今，在世界范围内已有超过100座全规模的厌氧氨氧化装置。但是厌氧氨氧化菌对环境因子的高敏感性限制了该工艺的应用，重金属、抗生素和纳米材料等已被证实是厌氧氨氧化菌的抑制因子。

随着人口的增加以及对食品需求的不断增加，规模化畜禽养殖在过去几十年里迅速发展，并产生了大量的畜禽养殖废水。洛克沙胂被广泛用作饲料添加剂以促进畜禽的生长。然而90％洛克沙胂无法被消化吸收，因此大量的洛克沙胂残留在畜禽排泄物中，并在厌氧条件下转化为无机砷，最后进入污水处理系统。

据报道三价砷在畜禽废水中的浓度可高达103.95mg L^-1。砷进入微生物细胞后，会产生过量的活性氧并进一步导致细胞膜损伤，最终导致细胞凋亡，对生物处理系统和生态系统存在潜在威胁。

因此，若能开发一种耐受砷(III)的厌氧氨氧化颗粒污泥，将对厌氧氨氧化工艺的推广以及在畜禽废水的处理中具有重要的指导意义。

发明内容

针对本领域存在的不足之处，本发明提供了一种耐受砷(III)的厌氧氨氧化颗粒污泥，其优势菌为Candidatus Kuenenia菌，在反应器运行稳定的条件下，通过梯度提升砷(III)浓度驯化得到，可同时实现高脱氮效率、低出水浓度和稳定的反应器性能。

一种耐受砷(III)的厌氧氨氧化颗粒污泥，其驯化方法包括步骤：

1)在反应器内接种以Candidatus Kuenenia菌为优势菌的厌氧氨氧化颗粒污泥；

2)将反应器置于35℃恒温箱中，泵入含NH₄⁺-N、NO₂^--N、无机盐、微量元素和1mg L^-1砷(III)的进水，进水NH₄⁺-N和NO₂^--N的质量浓度比为1:0.9～1.1，厌氧、避光运行48天；

3)将进水砷(III)浓度提高至10mg L^-1，厌氧、避光运行30天；