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(duì)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(bào)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(duì)富集條件要就嚴(yán)格、倍增時(shí)間長(zhǎng)且難以純培養(yǎng).已經(jīng)報(bào)道的DAMO過程富集的時(shí)間非常漫長(zhǎng)(5-16月)，DAMO菌群的反硝化功能需要經(jīng)歷長(zhǎng)時(shí)間的富集培養(yǎng)才會(huì)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(shí)驗(yàn)采取位于珠江三角洲的佛山容桂河流和長(zhǎng)江三角洲的無錫太湖與蘇州獨(dú)墅湖底泥作為接種源.實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)接種三個(gè)地點(diǎn)底泥的中空纖維膜反應(yīng)器在很短的時(shí)間（2個(gè)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(dá)到30 mg N L-1 d-1，獨(dú)墅湖反應(yīng)器反硝化速率抑制前可以達(dá)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(dá)60 mg N L-1 d-1，該三個(gè)反應(yīng)器的反硝化速率遠(yuǎn)遠(yuǎn)地高于已報(bào)道的DAMO反硝化速率.與batch小瓶實(shí)驗(yàn)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(dá)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(cè)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(shì)細(xì)菌有兩種，一種與DAMO細(xì)菌有較遠(yuǎn)距離的親緣關(guān)系，另一種屬于變形菌門，存在優(yōu)勢(shì)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(dú)墅湖反應(yīng)器的二代測(cè)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(duì)優(yōu)勢(shì)，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