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在一般傳統生物除氮方法主以硝化脫硝方式進行，然近年來發現一較新穎的氨氮處理技術為厭氧氨氧化（Anaerobic Ammonia Oxidation, Anammox）程序，此反應可將氨氮及亞硝酸氮直接反應生成氮氣，此操作程序具有不需額外添加碳源與相對少量曝氣、污泥產量低等諸多優點。許多文獻指出，厭氧氨氧化族群能於無氧環境中將氨氮與亞硝酸鹽直接反應生成氮氣，不需硝化菌群與脫硝菌群的參與，具有維持氮循環平衡的重要功能，且亦是厭氧氨氧化反應之系統中主要優勢族群。為了能更明確地了解系統中負責進行厭氧氨氧化反應的菌群結構，除藉由水質分析來判斷這些菌群在系統中對除氮上貢獻的多寡，本研究也根據寡核酸探針資料庫中針對厭氧氨氧化菌群的專一性探針(PLA46及Amx368與hzsA functional gene marker)，改良設計成聚合酶連鎖反應(Polymerase Chain Reaction, PCR)引子組來進行PCR分析各處理系統污泥之厭氧氨氧化菌族群結構組成，以更明確瞭解各系統中所包含的Anammox菌屬種類與其他微生物族群間相互消長關係對於除氮效能之影響。並利用PCR、hzsA functional gene marker、Real-Time PCR、DGGE、FISH、EDX與TEM影像分析等相關技術建立厭氧氨氧化微生物分子生物鑑定技術與資料庫分析。於本次試驗中同時利用初始植種並未存在厭氧氨氧化菌之污泥，經由馴養後於操作後期，發現系統中厭氧氨氧化菌的數量提升為80%左右，此時氨氮、亞硝酸鹽與總氮的去除率高達90%以上，推測厭氧氨氧化微生物Candidatus Kuenenia stuttgartiensis與Candidatus Brocadia anammoxidans，可有效將水中氨氮與亞硝酸氮完全去除，使整體總氮去除率維持在90%以上。

實驗結果與討論
本實驗利用植種顆粒污泥與系統操作後期馴養完成的厭氧氨氧化汙泥進行分子生物分析鑑定，污泥外觀有明顯變化，污泥顆粒經馴養後變為紅色(如圖1所示)，與植種污泥顏色差異極大，藉由分子生物技術分析污泥菌群組成，建立相關資料庫與技術鑑定。

圖1污泥外觀變化圖左圖 : 初始污泥；右圖 : 操作後期

首先，將採集到的污泥進行前處理後，萃取樣本中菌群的DNA，藉由厭氧氨氧化專一性引子對分析微生物的組成與變化。由厭氧氨氧化專一性引子對(pla46-Amx368)分析的PCR結果得知，原始污泥中並無存在厭氧氨氧化微生物，或是極少量的厭氧氨氧化菌(低於偵測極限)，而經過最佳的操作條件馴養後，方可使厭氧氨氧化菌成為系統中的主要優勢菌種。同時，亦使用厭氧氨氧化功能性基因引子對(hzsA526f -hzsA1857R)進行PCR分析，結果與專一性引子對(pla46-Amx368)相同，經馴養過後的厭氧氨氧化菌可大量表現Hydrazine hydrolase(hzsA)...完整內容請點選附件檔案。

邱聖壹，工業技術研究院 材料與化工研究所 研究員
張婷婷，工業技術研究院 材料與化工研究所 研究員