反硝化型厌氧甲烷氧化微生物的研究进展

doi:10.19965/j.cnki.iwt.2021-0893

摘要/Abstract

摘要：

反硝化型厌氧甲烷氧化（DAMO）是以甲烷为电子供体、硝酸盐/亚硝酸盐为电子受体的生物化学过程，由DAMO古菌和DAMO细菌2种微生物催化完成。该过程不仅对生态系统中的甲烷消耗具有非常重要的贡献，还连接着碳氮元素之间的生物地球化学循环，在废水生物脱氮方面也具有一定的应用潜力，具有重要的研究意义。对近年来DAMO微生物的研究进展进行了梳理和讨论，着重阐述了有关DAMO微生物的代谢途径、富集影响因素（接种物、温度、甲烷传质/分压和反应器构型），以及在废水处理中的应用潜力等方面的内容。并在此基础上，针对DAMO古菌在碳氮循环中的贡献以及模拟DAMO过程的数学模型等未来可能的研究方向提出了展望，以期为DAMO微生物的环境功能研究及废水脱氮处理应用提供参考。

关键词: 反硝化型厌氧甲烷氧化（DAMO）, 废水生物脱氮, 生物地球化学循环, DAMO古菌, DAMO细菌

Abstract:

Denitrification anaerobic methane oxidation （DAMO） is a biochemical process with methane as the electron donor and nitrate/nitrite as the electron acceptor，which is catalyzed by DAMO archaea and DAMO bacteria. This process not only makes a very important contribution to methane consumption in the ecosystem，but also links the biogeochemical cycles of carbon and nitrogen. Besides，it also has potential value on biological nitrogen removal from wastewater，which has high research significance. The progresses of DAMO microorganisms in recent years were summarized and the progress of metabolic pathways，enrichment factors（inoculum，temperature，methane mass transfer/partial pressure and reactor configuration），and potential wastewater treatment applications of DAMO cultures were mainly illustrated. On this basis，the future possible directions for DAMO research were proposed，such as the contribution of DAMO archaea to the carbon and nitrogen cycling and the mathematical model of the DAMO process. It was aimed to provide reference for research on environmental function of DAMO microorganism and biological nitrogen removal from wastewater.

Key words: denitrifying anaerobic methane oxidation（DAMO）, biological nitrogen removal of wastewater, biogeochemical cycle, DAMO archaea, DAMO bacteria

中图分类号:

X172
X703

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https://www.iwt.cn/CN/Y2022/V42/I10/1

图/表 3

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接种物	温度/℃	甲烷分压/kPa	反应器	富集物	参考文献
混合接种物：污水厂回流污泥、农田沟渠沉积物、造纸厂废水处理厌氧颗粒污泥	35±1	—	膜曝气膜生物反应器（MAMBR）	DAMO细菌	〔28〕
混合接种物：产甲烷污泥、污水厂活性污泥	35	50~100	玻璃生物反应器	DAMO细菌	〔15〕
淡水河沉积物	35±2	100	中空纤维膜生物膜反应器（HfMBR）	DAMO细菌、DAMO古菌、Anammox细菌	〔29〕
淡水河沉积物	30±1	—	分步进水型序批式反应器（SFBRs）	DAMO细菌	〔12〕
淡水河沉积物	30	—	玻璃生物反应器	DAMO细菌	〔23〕
淡水河沉积物	30±1	20	序批式反应器（SBR）	DAMO细菌	〔30〕
淡水河沉积物	25	—	序批式反应器（SBR）	DAMO细菌、DAMO古菌	〔5〕
淡水河沉积物	20~23	—	序批式反应器（SBR）	DAMO细菌	〔13〕
稻田土壤	环境温度	300	膜生物膜反应器（MBfR）	DAMO细菌	〔12〕
混合接种物：污水处理厂消化污泥、二沉池污泥	20±1	—	浸没式膜生物反应器（SMBR）	DAMO细菌	〔26〕
混合接种物：淡水湖沉积物、污水处理厂消化污泥及回流污泥	10~25	300	膜生物膜反应器（MBfR）	DAMO细菌、DAMO古菌、Anammox细菌	〔31〕
淡水湖沉积物	10~25	10~24	膜曝气生物反应器（MABR）	DAMO细菌	〔32〕

接种物	温度/℃	甲烷分压/kPa	反应器	富集物	参考文献
混合接种物：污水厂回流污泥、农田沟渠沉积物、造纸厂废水处理厌氧颗粒污泥	35±1	—	膜曝气膜生物反应器（MAMBR）	DAMO细菌	〔28〕
混合接种物：产甲烷污泥、污水厂活性污泥	35	50~100	玻璃生物反应器	DAMO细菌	〔15〕
淡水河沉积物	35±2	100	中空纤维膜生物膜反应器（HfMBR）	DAMO细菌、DAMO古菌、Anammox细菌	〔29〕
淡水河沉积物	30±1	—	分步进水型序批式反应器（SFBRs）	DAMO细菌	〔12〕
淡水河沉积物	30	—	玻璃生物反应器	DAMO细菌	〔23〕
淡水河沉积物	30±1	20	序批式反应器（SBR）	DAMO细菌	〔30〕
淡水河沉积物	25	—	序批式反应器（SBR）	DAMO细菌、DAMO古菌	〔5〕
淡水河沉积物	20~23	—	序批式反应器（SBR）	DAMO细菌	〔13〕
稻田土壤	环境温度	300	膜生物膜反应器（MBfR）	DAMO细菌	〔12〕
混合接种物：污水处理厂消化污泥、二沉池污泥	20±1	—	浸没式膜生物反应器（SMBR）	DAMO细菌	〔26〕
混合接种物：淡水湖沉积物、污水处理厂消化污泥及回流污泥	10~25	300	膜生物膜反应器（MBfR）	DAMO细菌、DAMO古菌、Anammox细菌	〔31〕
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