《反硝化型甲烷厭氧氧化機理及工藝調控策略的研究》是依託浙江大學，由胡寶蘭擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：反硝化型甲烷厭氧氧化機理及工藝調控策略的研究
- 依託單位：浙江大學
- 項目負責人：胡寶蘭
- 項目類別：青年科學基金項目
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
以氨為電子供體還原亞硝酸鹽的厭氧氨氧化是最近環境科學與工程領域的一個重大發現，以此為基礎研發的厭氧氨氧化脫氮工藝由於運行費用省、污染物排放少已成為新型生物脫氮技術的首選工藝之一。用甲烷替代氨作為電子供體還原亞硝酸鹽反硝化型甲烷厭氧氧化也已被發現，由於其反應底物是亞硝酸鹽和甲烷，利用這一反應可以實現對亞硝酸鹽和甲烷兩種污染物的同步去除，因此在環境工程領域也具有很高的開發價值。但迄今為止，人們對反硝化型甲烷厭氧氧化的反應條件和機理還缺乏必要的研究。搞清該反應的適宜條件、確認參與該反應的微生物、解析該反應的微生物學機理，不僅有助於深化人們對反硝化菌和甲烷厭氧氧化菌的認識，豐富微生物學內容；也有助於促進該反應的開發套用，研創新型低耗的厭氧生物脫氮除碳技術，在推動新型反硝化脫氮技術發展的同時減少溫室氣體甲烷的排放。
結題摘要
反硝化型甲烷厭氧氧化（DAMO）是新發現的生物反應，耦合了反硝化和甲烷的厭氧氧化過程。由於其可同時去除硝酸鹽和甲烷兩種物質，可研發新型生物脫氮除碳工藝；將CH4氧化為CO2則可顯著降低溫室效應，因此該反應的發現具有重要的工程意義和生態意義，是當前環境領域的研究熱點之一。但DAMO菌的生長非常緩慢，已成為該反應進一步研究及工程化套用的瓶頸。探明其存在生境、參與的微生物及最適反應條件對於加快該反應富集培養物的獲得，促進該反應的機理研究及工程化套用具有重要的意義。針對上述問題，本項目開展了系統的研究，圓滿完成了計畫任務，取得了以下的成果：1.在不同的生態系統如湖泊沉積物、河流沉積物、農田水稻土、不同濕地、河口、潮間帶、近海沉積物中都發現了DAMO菌的存在及活性，首次證實了DAMO過程是淡水濕地系統被忽視的甲烷匯。2.以產甲烷顆粒污泥、農田水稻土和河道沉積物為接種物，成功獲得了優勢菌都是NC10門Group A的三種DAMO菌富集物，比活性為0.8-1.4 μmol CH4 h-1 g-1 VSS，農田水稻土是最優接種物。3.比較了天然培養基和人工培養基對DAMO菌富集培養的影響，結果表明人工培養是較優的培養基，而且用該培養基富集獲得了具DAMO活性但優勢菌為Group B的富集物，表明NC10門Group B菌也可能具DAMO功能。4.為加快DAMO菌的富集速度，最佳化了人工培養基的主要成分，最佳化後的配方含0.3 g L-1 CaCl2，0.2 g L-1 MgSO4，0.3 g L-1 KH2PO4和0.2 g L-1 KHCO3。5.研究了環境條件對DAMO菌代謝和生長的影響，最優的環境條件為35 oC，pH7.6及鹽度0 g NaCl L-1。在鹽度對DAMO菌的長期影響試驗中，發現淡水DAMO菌具鹽度適應能力。6.以海灘沉積物為接種物，原位海水加基質為培養基，成功富集了耐鹽的海洋DAMO菌，證實海洋DAMO菌的存在。7.調查了反應器構型對DAMO菌富集培養的影響，發現自主設計的磁攪氣升式反應器具最佳工作性能。8.在富集過程監測了反硝化活性和反硝化菌數量的變化，發現反硝化菌是DAMO菌的重要伴生菌。9.根據DAMO菌的動力學特性，建立了首個DAMO模型並用於反應器的運行調控。本項目中的研究成果不僅豐富了DAMO菌的知識，還為將來的科學理論研究和工程套用研究提供了基礎。
