铵态氮对生物过滤塔甲烷净化性能的影响及其微生物学机理

氮源是生物过滤塔高效稳定净化甲烷(CH4)废气的关键因素,然而关于畜禽养殖废水中铵氮是否可以作为除CH4生物过滤塔氮源以及相应的作用机制尚不明晰.启动并成功运行2个生物过滤塔BF_no(对照,无氮源)和BF_A(铵态氮为氮源),比较分析了不同停留时间(EBRT)下,2个生物过滤塔的CH4净化性能,并采用宏基因组技术解析了铵态氮影响生物过滤塔CH4净化性能的微生物学机理.结果表明,生物过滤塔BF_A的CH4去除性能优于生物过滤塔BF_no,当EBRT为44min时,BF_A的CH4去除效率稳定在80％以上,而生物过滤塔BF_no的CH4去除效率不足70％.宏基因组分析结果表明:BF_no和BF_A具有显著不同的微生物群落结构,其中硝化螺旋菌门(Nitrospirae)是生物过滤塔BF_A中的特有菌属.生物过滤塔BF_A中与硝化过程相关的amoA和hao基因,以及与CH4氧化相关的fae、mtdA和fmdA基因相对丰度均显著高于BF_no(P≤0.05),证明以铵态氮为氮源的生物过滤塔BF_A中不仅具有较高的硝化能力,还具有较高的CH4氧化能力.本研究结果可为生物过滤法净化畜禽养殖含CH4废气和液态养殖粪污的综合利用提供参考.