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厌氧氨氧化(Anaerobic ammonium oxidation, Anammox)工艺被广泛认为是一种重要的新型生物脱氮工艺,该工艺可以在厌氧条件下,以N02-作为电子受体,直接将NH4+转化为N2。与传统的硝化／反硝化工艺相比,该工艺具有诸多优势,如：无需外加氧气和有机碳源,剩余污泥产量低,没有温室气体N20和C02的排放。尽管如此,厌氧氨氧化反应器启动所需时间较长,而且对废水的水质要求较高,这成为限制该工艺工业化应用的主要瓶颈。本文的研究目的是探索介体强化技术能否应用于厌氧氨氧化工艺,通过促进厌氧氨氧化生物的代谢活性,加速细菌的分裂过程,最终缩短厌氧氨氧化反应器的启动时间。本文首次探究了外源性醌类氧化还原介体对于Anammox细菌脱氮能力及其关键酶活性的作用,选用的三种氧化还原介体(Redox Mediators, RMs)为：蒽醌-2,6-二磺酸钠(AQDS),2-羟基-1,4-萘醌(LAW)和葸醌-2-羧酸(AQC)。结果表明随着氧化还原介体投加量的增加,Anammox细菌的脱氮性能呈现下降趋势。如,当AQC投加量为0.8mM时,总氮去除速率骤降至17.2mg-N/g-VSS/h,仅为对照实验组的20%。外源性醌类氧化还原介体的生物毒性作用可能是造成这种现象的主要原因。然而,氧化还原介体的投加对于Anammox细菌的肼脱氢酶,硝酸盐还原酶和亚硝酸盐还原酶的活性均有不同程度的促进作用。与未投加介体的对照组相比,提高程度约0.6至3倍。Anammox细菌特殊的梯形脂膜结构能够阻断醌类介体与厌氧氨氧化体内的关键酶的相互作用,推测其是造成两种不同效应的主要原因。基于以上研究结果,本文深入研究了外源性醌类氧化还原介体对于Anammox细菌肼脱氢酶活性影响的机理。结果表明,厌氧氨氧化过程的电子传递途径需要辅酶Q的参与。由粗酶中萃取出近60%的辅酶Q将使得肼脱氢酶的活性降低到0.88μMcyto-c/mg-pro/min,约为未萃取时的60%。重新向酶促反应体系中投加0.06mM的辅酶Q可以使酶活性基本恢复到正常水平,相同剂量的外源性醌类介体(AQDS和2-甲基-1,4-萘醌,MQ)的投加同样可以使酶活性得到恢复。与辅酶Q相比,外源性醌类氧化还原介体能够显著增强肼脱氢酶的活性。介体的标准氧化还原电位在影响电子传递过程中起到了关键作用。因此,外源性醌类氧化还原介体能够取代辅酶Q参与到厌氧氨氧化过程的电子传递途径。