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厌氧氨氧化技术是一种新型生物脱氮技术,厌氧氨氧化反应是在厌氧条件下,以NH4+为电子供体,NO2-为电子受体,生成N2的一种生化反应。能够发生厌氧氨氧化反应的细菌被称为厌氧氨氧化细菌。长期以来,人们认为厌氧氨氧化细菌是一种严格的自养菌,但近三年来有文献报道厌氧氨氧化细菌能够利用有机物。本文在总结文献资料和课题组前人研究成果的基础上,对厌氧氨氧化细菌在有机碳源作用下发生的反应进行了系统的研究。本文主要内容如下:
一以CSTR(完全混合连续流)反应器接种硝化污泥为种泥启动厌氧氨氧化反应,成功培养出具有厌氧氨氧化活性的富集培养物。将培养得到的厌氧氨氧化富集培养物中的优势菌进行了分子生物学鉴定,证明是一种新的厌氧氨氧化细菌。
二以不同浓度的葡萄糖为碳源,研究有机碳源条件下,厌氧氨氧化富集培养物的代谢途径。低浓度(0.5mM)的葡萄糖对厌氧氨氧化反应有促进作用,高浓度(大于1 mM)能抑制厌氧氨氧化反应,使富集培养物发生反硝化和硫酸盐还原反应。添加抑制剂实验的结果证实发生的反硝化反应和硫酸盐还原反应不是反硝化细菌和硫酸盐还原菌造成的。扫描电镜实验结果证实富集培养物在发生反硝化和硫酸盐还原反应后,细菌种群没有明显变化。活性恢复实验证实在发生反硝化反应和硫酸盐还原反应后,厌氧氨氧化富集培养物能够恢复厌氧氨氧化活性。由此得出结论,本文中厌氧氨氧化细菌在有机碳源条件下能够发生反硝化反应和硫酸盐还原反应。初步研究显示,厌氧氨氧化细菌发生反硝化反应的葡萄糖需要量为2.57g葡萄糖儋亚硝态氮。
三考察其他不同有机碳源对厌氧氨氧化富集培养物的影响,探讨在这些有机碳源条件下厌氧氨氧化富集培养物的代谢途径。结果如下:甲醇完全抑制了厌氧氨氧化反应。甲酸盐、乙酸盐、丙酸盐在低浓度下对厌氧氨氧化反应没有太大影响,在高浓度下能完全抑制厌氧氨氧化活性,使厌氧氨氧化富集培养物发生反硝化反应,但未使厌氧氨氧化细菌发生硫酸盐还原反应。低浓度的乳酸盐对厌氧氨氧化反应没有太大影响,高浓度的乳酸盐能使厌氧氨氧化富集培养物发生反硝化反应和硫酸盐还原反应。初步推测,硫酸盐还原反应跟葡萄糖和乳酸的分解代谢相关。