1引言(Introduction)

 

甲烷(CH4)是仅次于CO2的第2种重要的温室气体.如何减排温室气体CH4成为了全1球关注的焦点.同时,生物脱氮是当前废水处理领域的研究热点.污水处理厂中通常通过硝化和反硝化实现生物脱氮,而目前城镇污水普遍存在C/N比低的问题,导致在反硝化过程中往往需要大量的外加碳源.而在污水处理厂的厌氧处理过程中会产生大量的甲烷,如能将这部分甲烷作为碳源进行利用,既减少了甲烷的排放,又节省了能源的消耗.反硝化型甲烷厌氧氧化反应(DenitrifyingAnaerobicMethaneOxidation,DAMO)正是可以利用甲烷作为碳源完成反硝化脱氮的过程.DAMO过程是以甲烷为电子供体和唯1一碳源,以硝酸盐或亚硝酸盐为电子受体的一种氧化还原反应.2006年,该过程在实验室中得以证实(Raghoebarsingetal.,2006).在自然界中,溶解于水中的甲烷主要靠甲烷氧化菌等通过生物作用得以消耗;现已发现在淡水系统、湿地系统、近海海洋生态系统中(Deutzmannetal.,2011;Lueskenetal.,2011;Kojimaetal.,2012;Wangetal.,2012;2号站注册帐号Hanetal.,2013;Shenetal.,2013;Shenetal.,2014)均有存在可以耦合甲烷厌氧氧化作用(AnaerobicOxidationofMethane,AOM)和反硝化作用(Denitrification)的DAMO(DenitrifyingAnaerobicMethaneOxidation,反硝化型甲烷厌氧氧化)微生物.根据系统发育分析,研究者检测到的DAMO细菌隶属于NC10门细菌;DAMO古菌则属于甲烷厌氧氧化古菌ANME-2(Raghoebarsingetal.,2006).2017年,Wang等(2017)提出了侧流式、主流式两种DAMO反应应用于污水处理厂的设想.

 

目前污水处理厂进水多为低碳高氮性质,多种化工、制药废水及垃圾渗滤液等,都含有较高浓度的氨氮,而高浓度的氨氮会对活性污泥中的微生物起抑制作用(郑雄柳等,2014),并会影响系统微生物菌群结构.目前已有研究报道高浓度氨氮对活性污泥系统中硝化细菌、2号站代理开户厌氧氨氧化细菌等微生物具有抑制作用(Zhouetal.,2011),但对DAMO微生物的影响及机理鲜见报道.如欲将DAMO工艺应用于废水生物脱氮,探明氨氮对该过程的影响显得尤为重要.因此,本文利用已经成功富集的以DAMO细菌为优势菌种的系统(以下简称DAMO细菌系统)(楼菊青等,2016)为研究对象,通过短期和长期试验,从宏观和微观两个层面,研究氨氮对DAMO过程脱氮性能、微生物菌群结构的影响,综合考察DAMO细菌对氨氮的应激性、耐受性,并探索其抑制机理.为促进对DAMO微生物脱氮机理的研究和完善DAMO理论的发展添砖加瓦,为该工艺向实际工程应用推进一步.