Feammox反應(yīng)機理及功能微生物.pdf

1、Anammox反應(yīng)的發(fā)現(xiàn)為自然界氮素轉(zhuǎn)化提供了新的認識。隨著研究的深入，研究者們發(fā)現(xiàn)在厭氧條件下除了NO2-可以作為氨氧化的電子受體，Anammox菌也可能利用其他電子受體如錳離子、硫酸鹽和有機酸等氧化NH4+。也有研究者發(fā)現(xiàn)在自然界中存在著Fe3+與NH4+反應(yīng)的現(xiàn)象，并將其定義為鐵還原氨氧化（Feammox），但對其反應(yīng)機理的報道并不統(tǒng)一，也未提供Feammox反應(yīng)的充分實驗室研究依據(jù)。本文接種傳統(tǒng)Anammox污泥，以Fe3+作為

2、氨氧化的唯一電子受體，通過厭氧序批式反應(yīng)器的長期運行，研究了厭氧條件下Fe3+與NH4+反應(yīng)的生物轉(zhuǎn)化過程，通過向反應(yīng)器中添加額外氧化劑NO3-或O2保證體系中反應(yīng)現(xiàn)象更加明顯。并通過批試反應(yīng)器中各物質(zhì)轉(zhuǎn)化以及同位素示蹤技術(shù)和宏觀基因組測序技術(shù)，對Feammox反應(yīng)機理及參與功能微生物進行探究，得到的結(jié)論如下:
　　(1)接種Anammox污泥，在厭氧條件下，用序批式反應(yīng)器經(jīng)過32d的運行，NH4+出現(xiàn)轉(zhuǎn)化，繼續(xù)經(jīng)過24dNH4+

3、的穩(wěn)定去除，觀察到NH4+與Fe3+的同步轉(zhuǎn)化。在進水NH4+-N為50.00mg·L-1，F(xiàn)e3+為30.00mg·L-1情況下，出水Fe2+平均值19.58mg·L-1，NH4+-N平均轉(zhuǎn)化量為3.45mg·L-1，平均轉(zhuǎn)化速率為3.45mg·(L·d)-1，反應(yīng)產(chǎn)物為NO3-、N2和Fe2+。
　　(2) NO3-或O2兩種氧化劑添加后，NH4+-N的轉(zhuǎn)化速率都得到了提升。以NO3-作為氧化劑后，NH4+-N的轉(zhuǎn)化速率平均值

4、為9.34mg·(L·d)-1，其中Feammox反應(yīng)導(dǎo)致NH4+-N的轉(zhuǎn)化速率平均值在4.55～9.34mg·(L·d)-1之間。以O(shè)2作為氧化劑后，NH4+-N的轉(zhuǎn)化速率平均值為31.58mg·(L·d)-1，其中相當(dāng)部分NH4+的轉(zhuǎn)化是由Feammox反應(yīng)導(dǎo)致的。
　　(3)利用宏觀基因組測序手段對厭氧序批式反應(yīng)器和連續(xù)流反應(yīng)器中微生物進行菌種測定，結(jié)果表明，接種的Anammox污泥在長期Feammox反應(yīng)環(huán)境下體系中菌種的

5、優(yōu)勢性發(fā)生了改變。其中Ignavibacteria（噬纖維菌綱）在接種時占比為16.72％，在厭氧序批式反應(yīng)器經(jīng)過99d的運行后占比達到34.00％，連續(xù)流反應(yīng)器經(jīng)過172d運行后占比達21.52％，因此Ignavibacteria可能是參與Feammox反應(yīng)的功能微生物。同時浮霉菌（Planctomycetes）在體系中仍大量存在，表明體系中一直存在著能夠進行Anammox反應(yīng)的微生物。
　　(4)通過批試實驗中固液相的進出物料