厭氧氨氧化微生物的有機代謝機理及其固定化效應研究.pdf

1、厭氧氨氧化工藝是目前最簡捷和最經濟的生物脫氮途徑，具有廣泛的應用前景。目前，厭氧氨氧化工藝的應用存在著廢水中有機物的干擾和厭氧氨氧化微生物濃度低的問題，為此在總結前人研究的基礎上，本文以長期連續(xù)培養(yǎng)的厭氧氨氧化微生物為對象，研究了特定有機碳源條件下的代謝特性及機理，并探討了固定化技術促進其氨氧化活性的效應，結果表明：
　　 1.小分子有機物對厭氧氨氧化影響的研究表明，低濃度(<0.5 mmol·L-1)葡萄糖促進了厭氧氨氧化活性

2、，高濃度(>1 mmol·L-1)葡萄糖則抑制了厭氧氨氧化活性；甲醇在濃度為0.5 mmol·L-1時完全抑制了厭氧氨氧化反應，乙醇、甲醛和乙醛在濃度為0.25 mmol·L-1時完全抑制了厭氧氨氧化反應；甲酸和a-酮戊二酸在低濃度時對厭氧氨氧化反應沒有明顯影響，高濃度則抑制厭氧氨氧化活性；乙酸、丙酸、丙酮酸、乳酸、丁酸、丁二酸、蘋果酸和檸檬酸在低濃度條件下同樣也能促進厭氧氨氧化反應，在高濃度條件下抑制厭氧氨氧化活性。
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3、.通過對氨氮、亞硝酸鹽氮、硫酸鹽和硫化物的測定，以及添加青霉素和和添加鉬酸鹽對厭氧氨氧化微生物的影響等一系列實驗的驗證，揭示了厭氧氨氧化微生物在有機條件下的反硝化和硫酸鹽還原特性，并結合Gibbs自由能量分析，闡述了厭氧氨氧化微生物進行氨氧化、反硝化和硫酸鹽還原的代謝機理，首次明確了：低濃度(<0.5 mmol·L-1)葡萄糖條件下，厭氧氨氧化和反硝化代謝同時存在，厭氧氨氧化優(yōu)先進行；高濃度(>1 mmol·L-1)葡萄糖條件下，反硝化

4、代謝為主要反應。硫酸鹽還原代謝發(fā)生在厭氧氨氧化和反硝化代謝之后。
　　 3.通過SEM電鏡掃描發(fā)現(xiàn)厭氧氨氧化微生物群落包括三種形態(tài)的微生物：橢球狀菌、桿狀菌和絲狀菌，4mmol·L-1葡萄糖處理15 d后群落與無機條件下的微生物群落相比在數(shù)量和結構上沒有顯著變化。PCR-DGGE和分子克隆測序等分子生物學技術分析葡萄糖條件下的厭氧氨氧化群落變化可知，0.5和1 mmol·L-1葡萄糖處理15 d后的Shannon多樣性指數(shù)分別為

5、2.83和2.70，與對照相比(2.83)沒有發(fā)生顯著改變，葡萄糖處理對厭氧氨氧化微生物群落多樣性沒有顯著影響。各處理16S rDNA DGGE指紋圖譜聚類表明，DNA指紋在相似性80％時分為2類，0.5 mmol·L-1和1 mmol·L-1葡萄糖處理聚為一類，DNA指紋在相似性為60％時，0.5 mmol·L-1、1 mmol·L-1葡萄糖處理和無機條件處理聚為一類，說明葡萄糖處理和無機條件下的群落沒有明顯差異。綜上所述，厭氧氨氧化