中空纖維膜生物反應(yīng)器富集反硝化厭氧甲烷氧化菌群的研究.pdf

1、甲烷厭氧氧化(AOM)對控制全球厭氧環(huán)境中甲烷的排放起到非常重要的作用.最近報道發(fā)現(xiàn)，在陸地淡水環(huán)境中也可以發(fā)生耦合反硝化的甲烷厭氧氧化過程(DAMO).該過程可以由一種稱為NC10的DAMO細(xì)菌在有或者沒有DAMO古菌(ANME)下完成，但是該類菌群對富集條件要就嚴(yán)格、倍增時間長且難以純培養(yǎng).已經(jīng)報道的DAMO過程富集的時間非常漫長(5-16月)，DAMO菌群的反硝化功能需要經(jīng)歷長時間的富集培養(yǎng)才會表現(xiàn)出來且其反硝化速率低，這可能是因

2、為甲烷在水中的溶解度低以致DAMO過程受甲烷傳質(zhì)的限制。
　　本課題是利用中空纖維反應(yīng)器膜絲的特殊結(jié)構(gòu)增加甲烷的傳質(zhì)能力來試圖快速富集DAMO菌群.實驗采取位于珠江三角洲的佛山容桂河流和長江三角洲的無錫太湖與蘇州獨墅湖底泥作為接種源.實驗發(fā)現(xiàn)接種三個地點底泥的中空纖維膜反應(yīng)器在很短的時間（2個月）內(nèi)都成功地表現(xiàn)出DAMO過程.容桂反應(yīng)器反硝化速率最終達到30 mg N L-1 d-1，獨墅湖反應(yīng)器反硝化速率抑制前可以達到60 mg

3、 N L-1 d-1，抑制后最終為40 mg N L-1 d-1，太湖反應(yīng)器因沒有受到抑制其反硝化速率高達60 mg N L-1 d-1，該三個反應(yīng)器的反硝化速率遠遠地高于已報道的DAMO反硝化速率.與batch小瓶實驗相比，相同生物量的微生物，中空纖維膜反應(yīng)器承受更高的硝氮負(fù)荷，高達到200 mg N L-1，而前者不到30 mg N L-1.但是，當(dāng)硝氮負(fù)荷高于240 mg N L-1，反應(yīng)器中明顯有亞硝氮的積累，且反應(yīng)器中的微生物

4、受到積累亞硝氮的抑制。
　　太湖反應(yīng)器中的微生物關(guān)于細(xì)菌和古菌的一代測序后經(jīng)系統(tǒng)發(fā)育分析發(fā)現(xiàn)，反應(yīng)器中存在優(yōu)勢細(xì)菌有兩種，一種與DAMO細(xì)菌有較遠距離的親緣關(guān)系，另一種屬于變形菌門，存在優(yōu)勢古菌只有一種，且與AMO古菌(ANME-1和ANME-2)親緣關(guān)系較近.容桂河流和獨墅湖反應(yīng)器的二代測序發(fā)現(xiàn)該兩反應(yīng)器菌群都比較復(fù)雜，皆以屬于廣古菌門的DAMO古菌占絕對優(yōu)勢，分別為40％和37％，而屬于硝化螺旋菌門的DAMO細(xì)菌皆為12％左右