一种利用噬菌微生物捕食以抑制群体感应的提升低温下剩余污泥脱水性能的方法

本发明属于污泥处理，具体涉及一种利用噬菌微生物捕食以抑制群体感应的提升低温下剩余污泥脱水性能的方法。

背景技术：

1、活性污泥法在污/废水处理厂的广泛应用，不可避免带来了大量副产物剩余污泥(含水率＞99％)的产生。剩余污泥除了含水率高外，还有大量难以降解的病原菌、寄生虫卵和其它重金属，伴有恶臭，如何妥善处理处置是亟需解决的问题。在目前众多处理处置方法中，都对污泥含水率有一定要求，如填埋要求含水率至少达到60％以下；用于垃圾填埋覆盖土时，需将含水率降低至45％。因此，污泥脱水是针对污泥处理处置前必要的步骤，其在提高泥饼含固率、减少体积以及降低运输和处置成本等方面发挥重要作用。

2、由于污泥胶体颗粒物的难沉降性、污泥固体的强压缩性和污泥固体颗粒外胞外聚合物(extracellular polymeric substance，eps)的高亲水性等限制，难以直接脱水，故有必要对其进行预处理，以提高脱水性能。而在冬季低温条件下，微生物会产生更多的胞外聚合物(eps)来维持活动机能，抵抗环境胁迫，同时过多的eps会导致剩余污泥的粘度增加，脱水性能进一步恶化。微生物群落在受到环境胁迫，如低温影响下，会分泌信号分子以实现菌群种内和种间信息交流与调控群体行为的基因调控机制，即群体感应(quorum sensing，qs)。多种信号分子及相关的qs细菌已被广泛证实存在于污泥中。由n-酰基高丝氨酸内酯(n-acyl-homoserine lactone，ahl)调控的群体感应现象普遍存在于污泥中，特别是通过促进胞外聚合物(eps)分泌导致污泥脱水性能恶化。

3、目前针对群体感应猝灭的研究，主要包括投加群体感应猝灭酶、信号分子降解菌等手段干扰群体感应，但存在易失活、经济成本高、难固定化、不稳定、效率低等缺点，并且现有的研究主要集中于降解n-酰基高丝氨酸内酯，而未考虑从源头上减少n-酰基高丝氨酸内酯的产生，进而也未对n-酰基高丝氨酸内酯产生的源头—分泌n-酰基高丝氨酸内酯的革兰氏阴性菌进行针对性处理的方法。

技术实现思路

1、本发明的目的就在于规避现有技术中存在的短板，提供一种针对群体感应源头，从根本上通过对分泌n-酰基高丝氨酸内酯的革兰氏阴性菌进行捕食达到抑制群体感应，进而遏制胞外聚合物的产生，以此提高污泥脱水性能的方法。

2、本发明的技术方案：本发明公开了一种利用噬菌微生物捕食以抑制群体感应的提升低温下剩余污泥脱水性能的方法，包括培养筛选以分泌n-酰基高丝氨酸内酯的革兰氏阴性菌为主要宿主的专性噬菌型微生物，分离纯化后获得菌剂；将所述噬菌微生物菌剂直接投加到剩余污泥中发挥捕食作用，进而抑制群体感应。

3、进一步的，所分泌n-酰基高丝氨酸内酯的革兰氏阴性菌包括伯克霍尔德菌、铜绿假单胞菌、变形杆菌、拟杆菌一种或几种。

4、进一步的，噬菌微生物至少包括蛭弧菌、粘细菌和溶杆菌的一种或多种。

5、进一步的，所述噬菌微生物的培养需再5-12℃的范围内好氧培养36-96h，且活菌数需达到106pfu/ml以上。

6、进一步的，待处理剩余污泥的含水率为85％-90％。

7、进一步的，所述污泥中投加的噬菌微生物菌剂的体积比例为2％-10％v/v。

8、进一步的，所述噬菌微生物菌剂投加进剩余污泥后需进行曝气，曝气量为0.1-0.5m3/h·kg污泥，溶解氧浓度范围控制在1-3mg/l。

9、本发明的有益效果在于：本发明针对产生n-酰基高丝氨酸内酯的源头进行调控，提出对分泌n-酰基高丝氨酸内酯的革兰氏阴性菌进行捕食的方法，相较于现有的抑制群体感应的方法，本发明中微生物菌剂能够捕食分泌n-酰基高丝氨酸内酯的革兰氏阴性菌达到遏制群体感应的目的。因此可以有效减少剩余污泥中信号分子浓度，使其浓度无法达到阈值从而触发群体感应效应，避免胞外聚合物过多的分泌，从而提高污泥脱水性能。本方案无需投加酶制剂等化学试剂，通过投加噬菌微生物捕食分泌n-酰基高丝氨酸内酯的革兰氏阴性菌减少信号分子浓度，减少剩余污泥中胞外聚合物含量，有效提升污泥脱水性能，操作简单并且绿色环保无二次污染安全问题。

技术特征：

1.一种利用噬菌微生物捕食以抑制群体感应的提升低温下剩余污泥脱水性能的方法，其特征在于：筛选以分泌n-酰基高丝氨酸内酯的革兰氏阴性菌为主要宿主的噬菌微生物，分离纯化后制备成微生物菌剂；将所述微生物菌剂直接投入剩余污泥中以进行捕食，从而抑制群体感应。

2.根据权利要求1所述的一种利用噬菌微生物捕食以抑制群体感应的提升低温下剩余污泥脱水性能的方法,其特征在于，所述分泌n-酰基高丝氨酸内酯的革兰氏阴性菌包括伯克霍尔德菌、铜绿假单胞菌、变形杆菌、拟杆菌一种或几种。

3.根据权利要求1所述的一种利用噬菌微生物捕食以抑制群体感应的提升低温下剩余污泥脱水性能的方法,其特征在于，噬菌微生物至少包括蛭弧菌、粘细菌和溶杆菌中的一种或多种。

4.根据权利要求1所述的一种利用噬菌微生物捕食以抑制群体感应的提升低温下剩余污泥脱水性能的方法,其特征在于，噬菌微生物于5-12℃温度范围内好氧培养72-96h，使得噬菌微生物活菌数量达到106pfu/ml以上，将不同噬菌微生物等体积混合。

5.根据权利要求1所述的一种利用噬菌微生物捕食以抑制群体感应的提升低温下剩余污泥脱水性能的方法,其特征在于，待处理剩余污泥的含水率为85％-90％。

6.根据权利要求5所述的一种利用噬菌微生物捕食以抑制群体感应的提升低温下剩余污泥脱水性能的方法,其特征在于，所述剩余污泥中投加的噬菌微生物菌剂的体积比为2％-10％v/v。

7.根据权利要求1所述的一种利用噬菌微生物捕食以抑制群体感应的提升低温下剩余污泥脱水性能的方法,其特征在于，所述噬菌微生物菌剂投加进剩余污泥后需进行曝气，曝气量为0.1-0.5m3/h·kg污泥，溶解氧浓度范围控制在1-3mg/l。

技术总结本发明涉及一种利用噬菌微生物捕食以抑制群体感应的提升低温下剩余污泥脱水性能的方法，属于污泥脱水处理技术领域。该方法利用噬菌微生物捕食特性，针对具有分泌信号分子(N‑酰基高丝氨酸内酯)的革兰氏阴性菌进行。本发明能够有效减少低温下剩余污泥中的信号分子浓度，使其无法达到触发群体感应的响应阈值，从而避免胞外聚合物的大量分泌，以达到提高污泥脱水性能的目的，并且本发明操作简单、绿色高效、成本低廉、安全可靠，有利于后续剩余污泥的处理处置及资源化利用。技术研发人员：余冉,李智受保护的技术使用者：东南大学技术研发日：技术公布日：2024/7/23