农田沟道土壤中锰氨氧化(Mn-ANAMMOX)过程的探究

二氧化锰介导的厌氧氨氧化(锰氨氧化)是最近发现的一种新型微生物脱氮途径,然而很少有研究报道农田沟道中的锰氨氧化过程和反应过程中主要微生物群落锰还原菌.本研究经过340 d锰还原菌富集培养实验,采用同位素示踪技术和高通量测序技术,证实了锰氨氧化在农田沟道土壤中的存在.结果表明,在锰氨氧化过程中可以观察到氨氮的氧化和MnO_2的还原,以及NO_2^-、NO_3^-、^(30)N_2和Mn^(2+)的产生,锰氨氧化平均速率为2. 88 mg·(kg·d)^(-1),氨氮平均去除率为20%,总氮去除率平均可达15%.另外,高通量测序结果表明,经过340 d富集培养实验,在门水平上锰还原菌丰度从原来的27%增加到了70%,其主要的锰还原菌为不动杆菌(Acinetobacter)和地发菌属(Geothrix),相对丰度分别为26. 63%和4. 07%.实验结果证实了农田沟道中存在二氧化锰介导的厌氧氨氧化过程,可以认为锰氨氧化是微生物脱氮过程的一条重要路径.

铁/锰矿基人工湿地脱氮除磷性能及机理

铁氧化物和锰氧化物均可在缺氧条件下介导氨氮(NH_(4)^(+)-N)的氧化去除,这2项技术被称为铁氨氧化(Feammox)和锰氨氧化(Mnammox)。此外,金属氧化物对总磷(TP)也有去除能力,因此,在人工湿地中具有良好的应用前景。为比较铁矿基和锰矿基人工湿地的脱氮除磷效果,本研究建立了铁矿基人工湿地(CW-Fe)、锰矿基人工湿地(CW-Mn)和砾石对照组人工湿地(CW-C)3组人工湿地。结果表明,CW-Fe和CW-Mn的脱氮除磷性能均优于CW-C。尽管锰矿对NH_(4)^(+)-N的吸附作用最强,但CW-Fe却表现出了更优越的NH_(4)^(+)-N长期去除性能。在基质对NH_(4)^(+)-N的吸附饱和后,CW-Fe对NH_(4)^(+)-N的去除率仍有39.93%~62.4%,而CW-Mn只有29.15%~35.4%。由于铁矿和锰矿溶出的金属离子能与磷酸盐结合形成稳定的沉淀,从而有效去除TP,CW-Fe和CW-Mn均有优异的TP去除性能。CW-Mn的TP去除率最高,为95.26%,其次是CW-Fe,为79.97%。在微生物方面,具有还原铁氧化物和氧化NH_(4)^(+)-N潜力的Bacillus和Exiguobacterium在CW-Fe中均得到了显著富集。结合水质数据及脱氮相关功能菌的分析,推测出Feammox中可能更倾向于将NH_(4)^(+)-N直接氧化为N_(2),而Mnammox则是更倾向于先将NH_(4)^(+)-N氧化为NO_(x)^(-)-N。本研究可为探索同步脱氮除磷的低能耗污水处理工艺及人工湿地中基质的选择提供案例参考。