[发明专利]一种提高污水生物脱氮系统抗重金属污染冲击负荷的方法

说明书

本发明属于环境毒理学和污水生物处理领域，具体涉及一种提高污水生物脱氮系统中微生物抗重金属污染冲击负荷的方法，在包含重金属污染物的污水生物脱氮系统中，外源投加由内脂化的高丝氨酸部分和碳数为6～14的酰基侧链所组成的N‑酰基高丝氨酸内酯类化合物；本发明的方法具有操作简单，处理效率高，少量药剂即可显著提高微生物抗重金属冲击负荷的能力，有效提高重金属污染胁迫下的污水生物处理系统出水水质，经济环保无二次污染，在污水生物处理系统受到重金属污染物毒性冲击时可及时、有效地提高系统稳定性及系统性能恢复能力，可称为重金属突发性污染事故下的污水应急处理技术。

技术领域

本发明属于环境毒理学和污水生物处理领域，涉及一种提高污水生物脱氮系统抗冲击负荷的方法，具体涉及一种提高污水生物脱氮系统中微生物抗重金属污染冲击负荷的方法。

背景技术

随着采矿、化工、电镀、冶炼、电子等产业的发展，民用固体废弃物等不当填埋及堆放等，水体重金属污染日益严重。重金属在生产、使用和处理处置过程中，含高浓度重金属工业废水偷排现象及重金属突发性污染事故均可导致废水中重金属含量严重超标，最终通过污水收集管网进入市政污水处理系统，已是市政污水中一类重要而常见的污染物。如我国沿海城市污水厂的污泥样品中发现多种重金属存在，以Cu、Cr的平均含量最高，并且有不断增加的趋势；已有数据表明在经过企业严密过程管理以及必备的金属处理设施把控后工业废水中重金属含量可显著降低至1～100mg/L，但仍远高于排放或进入污水处理厂的标准；已有研究发现生活污水、污泥中重金属锌的含量最高，其次为铜，且同浓度下Cu²⁺对污水生物脱氮系统处理性能的危害明显强于Zn²⁺。重金属难以生物降解，易在生物机体内累积和迁移，污水处理系统传统物化处理单元对重金属有一定的去除效果，但残留的重金属污染物对后续生物处理单元中的功能微生物仍存在毒性影响，严重时可导致衰亡，并使整个污水生物处理系统微生物群落结构和功能紊乱，如生物脱氮除磷相关反应酶活性受抑制、代谢通路受损，进而影响有机物和氮磷的去除效率、系统稳定性下降，最终会造成整个水处理系统性能恶化甚至崩溃。

有研究发现细菌能产生并积累可扩散到胞外的化学信号分子，随着菌群密度增大，当信号分子浓度达到一定阈值时，可使细菌进行种内或种间信息交流、调控群体行为，这种现象被称为群体感应(Quorum sensing,QS)。由N-酰基高丝氨酸内酯(AHLs)所调控的群体感应及相关调控细菌和调控基因已被证实广泛存在于污水生物脱氮处理系统中，如亚硝化单胞菌、硝化杆菌都可产生AHLs。亚硝化细菌和硝化细菌作为污水脱氮工艺中典型而又广泛存在的化能自养型细菌，对环境变化和污染物毒性胁迫非常敏感，已知进入污水处理系统的重金属会导致活性污泥中的硝化细菌尤其是亚硝化细菌的浓度和比重下降，系统总氮去除效率降低。现已有研究发现AHLs信号分子在生物废水处理中具有重要意义，如促进微生物的聚集和稳定、加快生物膜的形成和成熟、提高微生物生化反应酶活性、促进好氧污泥颗粒化等，但鲜有通过利用细菌群体感应提高其抗重金属污染物毒性胁迫能力，缓解重金属冲击负荷对污水生物系统，尤其是生物脱氮性能影响的报导。

发明内容

本发明解决现有技术中存在的上述问题，提供一种提高污水生物脱氮系统抗重金属污染物冲击负荷的方法。

为解决上述问题，本发明的技术方案如下：

一种提高污水生物脱氮系统抗重金属污染冲击负荷的方法：在包含重金属污染物的污水生物脱氮系统中，外源投加由内脂化的高丝氨酸部分和碳数为6～14的酰基侧链所组成的N-酰基高丝氨酸内酯类化合物。

优选地，所述污水生物脱氮系统工艺为序批式活性污泥法(sequencing batchreactor,SBR)。

优选地，所述污水生物脱氮系统处理对象为含重金属的生活污水或工业废水。

优选地，所述重金属为Zn²⁺和/或Cu²⁺。

优选地，所述污水生物脱氮系统中重金属含量为1mg/L～30mg/L。