：本發(fā)明涉及廢水厭氧生物處理，具體來說是一種包埋群感信號分泌菌的凝膠顆粒及其制備方法與應用。

背景技術(shù)

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背景技術(shù)：

1、厭氧生物處理技術(shù)由于具有能耗低、負荷高、可回收生物能、污泥產(chǎn)量低等諸多優(yōu)點，被廣泛用于工業(yè)廢水的處理中。而厭氧生物處理的功能主體是厭氧顆粒污泥，厭氧顆粒污泥是一種由水解發(fā)酵菌、產(chǎn)氫產(chǎn)乙酸菌和產(chǎn)甲烷菌組成的致密污泥顆粒，具有沉降性好、生物量高、群落豐富、處理效率高等優(yōu)點。然而，厭氧顆粒污泥的抗沖擊性能差，會因處理水質(zhì)和運行參數(shù)變化而受到影響，導致系統(tǒng)運行穩(wěn)定性較差。

2、群體感應(qs)是細菌之間使用信號分子作為信息載體的一種通信系統(tǒng)。相關(guān)細菌會分泌這些載體，并能積累到一定水平，從而啟動基因轉(zhuǎn)錄。因此，群體感應可調(diào)節(jié)微生物群落行為，如污泥造粒、生物膜形成和胞外聚合物(eps)生成。?；呓z氨酸內(nèi)酯(ahls)是革蘭氏陰性菌中一類重要的誘導劑，ahls介導的群體感應系統(tǒng)廣泛存在于厭氧消化中。外源信號分子對微生物群體感應系統(tǒng)的調(diào)控已被證實能有效增強厭氧顆粒污泥的抗沖擊能力，進而提升系統(tǒng)穩(wěn)定性。然而，信號分子純物質(zhì)的高昂價格限制了其進一步的長期應用。

3、因此，如何開發(fā)一種基于群體感應高效、低成本、對環(huán)境友好的強化抗沖擊性能技術(shù)是增強廢水厭氧生物處理穩(wěn)定性的關(guān)鍵。

技術(shù)實現(xiàn)思路

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技術(shù)實現(xiàn)要素：

1、針對以上問題，本發(fā)明提出了一種一次投加、價格低廉的群體感應強化策略，依靠原位持續(xù)分泌信號分子實現(xiàn)了微生物調(diào)控，強化厭氧微生物抗沖擊性能。

2、本發(fā)明是開發(fā)了一種包埋群感信號分泌菌的凝膠顆粒，有效地使群體感應分泌菌在系統(tǒng)內(nèi)持續(xù)分泌信號分子，同時可以長期穩(wěn)定存在，具有很好的安全性，且未對厭氧顆粒污泥物理結(jié)構(gòu)造成破壞，可實現(xiàn)原位調(diào)控群體感應強化厭氧顆粒污泥抗沖擊性能。

3、根據(jù)本公開的一個方面，提供了所述包埋群感信號分泌菌的凝膠顆粒的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：

4、1)將聚乙烯醇、海藻酸鈉在蒸餾水中充分混合后進行滅菌，得到聚乙烯醇/海藻酸鈉溶液。

5、2)由接種培養(yǎng)基接種沙雷氏菌，再由富集培養(yǎng)基進行菌液的富集得到菌液。

6、3)將步驟1)所得溶液進行冷卻至35-38℃，后再將之與離心過濾的菌液混合均勻。

7、4)用注射器將包埋材料與菌液混合物滴入2％氯化鈣飽和硼酸溶液中，并攪拌，交聯(lián)1-3小時后將包埋顆粒取出并轉(zhuǎn)移到硫酸鈉溶液中，靜置交聯(lián)1小時，取出并沖洗，保存至生理鹽水。

8、根據(jù)本公開的一個方面，在步驟1)中，所述的聚乙烯醇、海藻酸鈉均為分析純，所述聚乙烯醇分子量為2000，聚乙烯醇和海藻酸鈉質(zhì)量比為3-8∶1。

9、根據(jù)本公開的一個方面，在步驟1)中，所述滅菌的時間為15-30min，溫度為110-130℃。

10、根據(jù)本公開的一個方面，在步驟2)中，所述的接種培養(yǎng)基成分為葡萄糖60g，蛋白胨20g，酵母膏7.3g，磷酸二氫鉀0.5g，蒸餾水1l，ph?7.0。

11、根據(jù)本公開的一個方面，在步驟2)中，所述的富集培養(yǎng)基成分為葡萄糖10g，蛋白胨2g，酵母膏1.6g，磷酸二氫鉀10g，氯化鈉0.5g，硫酸銨6g，硫酸鎂0.5g，蒸餾水1l，ph?7.2。

12、根據(jù)本公開的一個方面，在步驟3)中，所述的離心轉(zhuǎn)速為9000-12000r/min，離心時間為10-15min。

13、根據(jù)本公開的一個方面，在所驟3)中，所述的菌膠混合物中聚乙烯醇/海藻酸鈉溶液、菌液體積比為1～3∶1。

14、根據(jù)本公開的一個方面，在步驟4)中，所述的交聯(lián)劑硼酸、氯化鈣、硫酸鈉均為分析純，硫酸鈉溶液濃度為0.5mol/l。

15、根據(jù)本公開的一個方面，在步驟4)中，所述攪拌的轉(zhuǎn)速為100-200r/min。

16、根據(jù)本公開的一個方面，在步驟4)中，所述沖洗采用生理鹽水，沖洗次數(shù)為3-4次。

17、根據(jù)本公開的一個方面，在步驟4)中，所述保存應置于4℃的生理鹽水中。

18、根據(jù)本公開的的一個方面，依據(jù)上述制備方法獲得的包埋群感信號分泌菌的凝膠顆粒粒徑為3.0-7.0mm。

19、根據(jù)本公開的一個方面，所述的包埋群感信號分泌菌的凝膠顆粒在溫度為34-36℃，ph值為6.8-7.2的廢水厭氧生物處理中的應用。

20、根據(jù)本公開的一個方面，所述的包埋群感信號分泌菌的凝膠顆粒在溫度為34-36℃，ph值為6.8-7.2的廢水厭氧生物處理中用于持續(xù)分泌信號分子，起到了提高廢水厭氧生物處理系統(tǒng)穩(wěn)定性和抗沖擊性的作用。

21、根據(jù)本公開的一個方面，所述包埋群感信號分泌菌的凝膠顆粒的使用方法為：向溫度為34-36℃，ph值為6.8-7.2的廢水厭氧反應器中投入包埋群感信號分泌菌的凝膠顆粒，與廢水和厭氧顆粒污泥充分混合。

22、根據(jù)本公開的一個方面，所述厭氧反應器中根據(jù)每升體積投入所述包埋群感信號分泌菌的凝膠顆粒的質(zhì)量為3-6g。

23、本發(fā)明提供的包埋顆粒原位調(diào)控群體感應強化厭氧顆粒污泥抗沖擊性能具有的有益效果是：包埋群感信號分泌菌的凝膠顆粒對厭氧顆粒污泥產(chǎn)酸產(chǎn)甲烷活性無任何毒性作用，長期穩(wěn)定存在，具有良好的安全性，且價格低廉、成本較低，同時可以持續(xù)分泌群感信號的調(diào)控能力，在廢水厭氧處理領(lǐng)域中有廣泛的應用前景。

技術(shù)特征：

1.一種包埋群感信號分泌菌的凝膠顆粒的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，在所述步驟1)中，所述的聚乙烯醇、海藻酸鈉均為分析純，所述聚乙烯醇分子量為1950-2050，聚乙烯醇和海藻酸鈉質(zhì)量比為3-8∶1；

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，在所述步驟2)中，所述的接種培養(yǎng)基成分為葡萄糖50-65g，蛋白胨15-25g，酵母膏6-8g，磷酸二氫鉀0.2-0.6g，蒸餾水1-1.5l，ph6.8-7.2；

4.根據(jù)權(quán)利要求1中所述的制備方法，其特征在于，在所述步驟3)中，所述的離心轉(zhuǎn)速為9000-12000r/min，離心時間為10-15min；

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，在所述步驟4)中，所述的聯(lián)劑硼酸、氯化鈣、硫酸鈉均為分析純，硫酸鈉溶液濃度為0.4-0.6mol/l。

6.如權(quán)利要求1-5中任意一項所述制備方法獲得的包埋群感信號分泌菌的凝膠顆粒，其特征在于，所得凝膠顆粒粒徑為3.0-7.0mm。

7.如權(quán)利要求6所述的包埋群感信號分泌菌的凝膠顆粒在溫度為34-36℃，ph值為6.8-7.2的廢水厭氧生物處理中的應用。

8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的應用，其特征在于，所述的包埋群感信號分泌菌的凝膠顆粒在溫度為34-36℃，ph值為6.8-7.2的廢水厭氧生物處理中用于持續(xù)分泌信號分子，起到了提高廢水厭氧生物處理系統(tǒng)穩(wěn)定性和抗沖擊性的作用。

9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的應用，其特征在于，所述包埋群感信號分泌菌的凝膠顆粒的使用方法為：向溫度為34-36℃，ph值為6.8-7.2的廢水厭氧反應器中投入包埋群感信號分泌菌的凝膠顆粒，與廢水和厭氧顆粒污泥充分混合。

10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的應用，其特征在于，所述厭氧反應器每升體積投入所述包埋群感信號分泌菌的凝膠顆粒的質(zhì)量為3-6g。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開了一種包埋群感信號分泌菌的凝膠顆粒及其制備方法與應用，旨在通過群體感應調(diào)節(jié)，加強微生物間的交流與協(xié)作，實現(xiàn)一種經(jīng)濟可行的方法提高厭氧消化系統(tǒng)微生物的抗沖擊性和穩(wěn)定性。所述制備方法包括：將聚乙烯醇與海藻酸鈉在蒸餾水中充分混合后進行滅菌，冷卻后加入所得菌液進行混合。將其滴入硼酸/氯化鈣溶液中進行攪拌交聯(lián)，后取出轉(zhuǎn)移至硫酸鈉溶液，靜置交聯(lián)，并用生理鹽水沖洗，制得所述包埋群感信號分泌菌的凝膠顆粒，置于生理鹽水保存。本發(fā)明制備的包埋群感信號分泌菌的凝膠顆粒具有持續(xù)分泌群感信號的調(diào)控能力，同時具備長期穩(wěn)定性和安全性，在廢水厭氧處理領(lǐng)域中有廣泛的應用前景。

技術(shù)研發(fā)人員：呂龍義,張世洋,陳佳瑞,任芝軍,張光明,王鵬飛,劉曉陽,高文芳,孫麗
受保護的技術(shù)使用者：河北工業(yè)大學
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/5/8