双阳极室甲烷微生物燃料电池同步脱氮除硫性能及微生物群落分析

Simultaneous nitrogen and sulfur removal performance and microbial community changes of dual-anode chamber methane microbial fuel cells

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摘要[背景]甲烷厌氧氧化(anaerobic oxidation of methane,AOM)包含反硝化型甲烷厌氧氧化和硫酸盐还原型甲烷厌氧氧化.目前,人们向水体中排放过量的含氮及含硫污染物,引起了严重的环境污染和生态破坏.[目的]利用甲烷厌氧氧化微生物燃料电池(microbial fuel cell,MFC)研究同步脱氮除硫耦合反应机理及反应过程中微生物的多样性信息.[方法]构建了3个微生物燃料电池(N-S-MFC、N-MFC、S-MFC),以甲烷作为唯一碳源,探究其同步脱氮除硫性能,并采用16SrRNA基因高通量测序技术对微生物群落结构进行分析.[结果]N-S-MFC中硝酸盐和硫酸盐的去除率分别为90.91％和18.46％.阳极室中微生物的相对丰度提高,与反硝化及硫酸盐还原菌相关的微生物大量富集,如门水平上拟杆菌门(Bacteroidota)、厚壁菌门(Firmicutes)和脱硫杆菌门(Desulfobacterota),同时属水平上 Methylobacterium_Methylorubrum、Methylocaldum、Methylomonas等常见的甲烷氧化菌增多.[结论]N-S-MFC促进了硝酸盐还原,而对硫酸盐还原几乎无影响,本研究为甲烷MFC在污水中同步脱氮除硫的应用提供理论依据.