反硝化型甲烷厭氧氧化微生物富集研究.pdf

1、反硝化型甲烷厭氧氧化(Denitrifying anaerobic methane oxidation，DAMO)能夠在厭氧條件下，以甲烷作為電子供體，NO3-或NO2-作為電子受體，利用功能微生物的作用，將甲烷氧化為二氧化碳，硝態(tài)氮及亞硝態(tài)氮還原為氮?dú)?，為新型低物耗廢水脫氮處理技術(shù)提供了新思路。但是由于參與該過程的功能微生物生長(zhǎng)緩慢，富集培養(yǎng)困難，從而制約了其發(fā)展。本研究針對(duì)以上問題，開展了反硝化型甲烷厭氧氧化功能微生物的富集、影響因

2、素及生物強(qiáng)化的分析研究，為解決反硝化型甲烷厭氧氧化技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用提供一定的理論基礎(chǔ)。
　　本研究主要內(nèi)容包括：⑴構(gòu)建一種全封閉、厭氧并連續(xù)曝甲烷的微孔曝氣膜生物反應(yīng)器，成功富集了該DAMO過程的主要功能微生物?；钚詸z測(cè)結(jié)果表明該功能微生物對(duì)硝酸鹽的平均去除速率約為0.56 mmol/d，對(duì)亞硝酸鹽的平均去除速率約為0.83 mmol/d。通過13CH4穩(wěn)定性同位素示蹤技術(shù)定性的驗(yàn)證了富集培養(yǎng)物厭氧氧化甲烷的過程。同時(shí)厭氧間歇實(shí)驗(yàn)結(jié)

3、果表明，甲烷和亞硝酸鹽(硝酸鹽)去除的化學(xué)計(jì)量數(shù)之比接近理論值3CH4:8 NO2-(5CH4:8NO3-)。采用熒光原位雜交(FISH)技術(shù)、構(gòu)建克隆文庫、熒光定量PCR等技術(shù)分析NC10門細(xì)菌。克隆文庫驗(yàn)證了三種富集培養(yǎng)物中反硝化型甲烷厭氧氧化功能細(xì)菌——NC10門細(xì)菌的存在。熒光原位雜交(FISH)結(jié)果顯示隨著富集時(shí)間的延長(zhǎng)，NC10門細(xì)菌得到了加富，且在13個(gè)月后，NC10門細(xì)菌的相對(duì)豐度達(dá)到73％。熒光定量PCR結(jié)果初步表明，

4、經(jīng)過22個(gè)月的富集，每克干土樣中NC10細(xì)菌的拷貝數(shù)在106左右。⑵采用厭氧批式實(shí)驗(yàn)進(jìn)行反硝化型甲烷厭氧氧化富集條件的分析，主要分析溫度、培養(yǎng)液pH、基質(zhì)濃度、甲烷分壓等對(duì)反硝化型甲烷厭氧氧化功能微生物活性的影響。一般認(rèn)為甲烷的溶解度是影響DAMO過程的最主要因素之一，而甲烷的溶解情況主要受氣相中分壓的影響。當(dāng)甲烷分壓低于49.72kPa時(shí)，增加甲烷分壓有利于提高DAMO微生物活性；但是當(dāng)甲烷分壓高于49.72kPa時(shí)，甲烷的溶解度不再

5、是DAMO微生物活性的限制因素。在本實(shí)驗(yàn)條件下，NO2-初始濃度、環(huán)境溫度、培養(yǎng)液pH值分別在1.5mmol/L、25℃、7.48時(shí)，該DAMO功能微生物的活性最高。⑶研究電場(chǎng)對(duì)反硝化型甲烷厭氧氧化功能微生物的刺激。外加不同強(qiáng)度的電壓，考察0V、0.5V、1V、1.5V電壓對(duì)DAMO功能微生物的刺激；改變加電方式，比較連續(xù)加電和間斷加電作用的差異。研究顯示電場(chǎng)可以強(qiáng)化該實(shí)驗(yàn)條件下DAMO功能微生物的活性。在連續(xù)施加1V電壓時(shí)，該功能微生