中空纖維膜生物反應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)對控制全球厭氧環境中甲烷的排放起到非常重要的作用.最近報道發現，在陸地淡水環境中也可以發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格、倍增時間長且難以純培養.已經報道的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歷長時間的富集培養才會表現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過程受甲烷傳質的限制。
　　本課題是利用中空纖維反應器膜絲的特殊結構增加甲烷的傳質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.實驗發現接種三個地點底泥的中空纖維膜反應器在很短的時間（2個月）內都成功地表現出DAMO過程.容桂反應器反硝化速率最終達到30 mg N L-1 d-1，獨墅湖反應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，中空纖維膜反應器承受更高的硝氮負荷，高達到200 mg N L-1，而前者不到30 mg N L-1.但是，當硝氮負荷高于240 mg N L-1，反應器中明顯有亞硝氮的積累，且反應器中的微生物

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