Feammox反應機理及功能微生物.pdf

1、Anammox反應的發(fā)現(xiàn)為自然界氮素轉化提供了新的認識。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+反應的現(xiàn)象，并將其定義為鐵還原氨氧化（Feammox），但對其反應機理的報道并不統(tǒng)一，也未提供Feammox反應的充分實驗室研究依據。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器的長期運行，研究了厭氧條件下Fe3+與NH4+反應的生物轉化過程，通過向反應器中添加額外氧化劑NO3-或O2保證體系中反應現(xiàn)象更加明顯。并通過批試反應器中各物質轉化以及同位素示蹤技術和宏觀基因組測序技術，對Feammox反應機理及參與功能微生物進行探究，得到的結論如下:
　　(1)接種Anammox污泥，在厭氧條件下，用序批式反應器經過32d的運行，NH4+出現(xiàn)轉化，繼續(xù)經過24dNH4+

3、的穩(wěn)定去除，觀察到NH4+與Fe3+的同步轉化。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平均轉化量為3.45mg·L-1，平均轉化速率為3.45mg·(L·d)-1，反應產物為NO3-、N2和Fe2+。
　　(2) NO3-或O2兩種氧化劑添加后，NH4+-N的轉化速率都得到了提升。以NO3-作為氧化劑后，NH4+-N的轉化速率平均值

4、為9.34mg·(L·d)-1，其中Feammox反應導致NH4+-N的轉化速率平均值在4.55～9.34mg·(L·d)-1之間。以O2作為氧化劑后，NH4+-N的轉化速率平均值為31.58mg·(L·d)-1，其中相當部分NH4+的轉化是由Feammox反應導致的。
　　(3)利用宏觀基因組測序手段對厭氧序批式反應器和連續(xù)流反應器中微生物進行菌種測定，結果表明，接種的Anammox污泥在長期Feammox反應環(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％，在厭氧序批式反應器經過99d的運行后占比達到34.00％，連續(xù)流反應器經過172d運行后占比達21.52％，因此Ignavibacteria可能是參與Feammox反應的功能微生物。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反應的微生物。
　　(4)通過批試實驗中固液相的進出物料