氢自养微生物的驯化及其反硝化特性研究

摘要

【目的】本研究筛选出弱酸性环境下利用无机碳源进行高效脱氮的氢自养微生物，探究不同无机碳源对体系反硝化能力的影响，以及长期驯化过程中反应器内水质参数、微生物群落结构和脱氮周期变化规律。【方法】氢自养微生物的驯化采用一种成本低廉、气密性优良、可计算氢气利用率的序批式反应器，通过及时向装置内补充氢气、无机碳源、营养液和硝酸盐对微生物进行连续驯化。【结果】驯化的微生物利用NaHCO3和CO2作为混合无机碳源对硝酸盐的脱氮效果要优于单一使用NaHCO3；在环境温度为20℃，pH为6.3–7.0，硝态氮初始投加量为15 mg-N/L时，NO3–-N最高反应速率为1.374 mg-N/（L·h），氢气最高利用率为43.4%，脱氮周期为16 h，且脱氮过程中无亚硝酸盐积累；驯化得到的微生物主要为嗜酸菌属（Acidovorax），占比达84.4%。【结论】利用本研究的装置和驯化方法对土著微生物进行脱氮驯化是可行且高效的，可筛选出在弱酸性环境下利用无机碳源进行反硝化的氢自养微生物，为地下水中硝酸盐污染的生物修复提供理论依据，也为后续进一步研究弱酸性环境下氢自养微生物同时脱氮固铀奠定基础。