【污水反硝化脱氮除磷的微生物学研究进展】为什么要脱氮除磷

污水反硝化脱氮除磷的微生物学研究进展

本论文针对反硝化脱氮除磷技术的核心——反硝化除磷菌 的微生物学性能进行了研究，以深入理解反硝化除磷现象， 也由此才能充分利用其优越性来提高和优化生物脱氮除磷 效率和工艺。

摘 要：
污水处理；
反硝化脱氮除磷；
微生物学；
反硝化除磷菌 到目前为止，国内外学者普遍关注反硝化除磷工艺的试 验及影响因素，但对反硝化除磷脱氮微生物及其种属的研究 较少，尚处于起步阶段，而针对反硝化除磷菌种在生理生态 方面的特性研究则更少。本论文针对反硝化脱氮除磷技术的 核心——反硝化除磷菌开展微生物学研究，更进一步理解反 硝化除磷现象，提高生物脱氮除磷效率。

1 反硝化脱氮除磷的微生物机理[1] 在反硝化除磷理论提出以前，设计除磷工艺时大多都要 尽量避免硝酸盐进入到厌氧反应器或者厌氧阶段中。因为若 存在硝酸盐，反硝化菌会在厌氧条件下优先利用污水中的有 机物，使反硝化菌和除磷菌产生对碳源的竞争，影响磷的厌 氧释放，进一步影响到后续的好氧吸磷。许多学者的研究成 果表明，在厌氧段缺少外碳源情况下，若存在NO2--N或者 NO3--N，也同样会有吸磷现象的发生。微生物利用内碳源，如PHA等，作为碳源和能量来进行过量吸磷，并将其以聚磷 的形式贮存于微生物体内，这一过程与好氧吸磷所不同的是 采用的电子受体为NO2--N或NO3--N，而不是氧。

2 反硝化脱氮除磷的微生物研究进展 2.1 Acinetobacter[2] 最先从聚磷污泥中分离出除磷菌种的是Fuhs 和chen， 经鉴定确认分离出来的菌种具有较高的除磷能力，属于γ -Proteobacteria中的Acinetobacter。另外，许多研究人员 采用各种各样不同的培养基从试验模型和水厂中成功分离 并培养了菌种，在这些菌种中大多数经鉴定后表明它们都属 于Acinetobacter spp.。因此，Acinetobacter菌种曾一度 被认为是强化生物除磷系统中主要的除磷菌。在此后的很长 一段时间内，在生物强化除磷系统中关于微生物学方面的研 究中这一研究结论基本上占主宰地位。

Buchan利用纯培养分离技术研究分析了几个除磷效果 良好的试验装置及污水厂的曝气活性污泥，试验结果表明 Acinetobacter是优势菌。然后，Lotter和Bayly等学者也都 在除磷活性污泥中检测到了大量属于Acinetobacter的菌种。

但是，也有学者，如Cloete等，研究结果表明 Acinetobacter只占到微生物总量的1～10%，属于数量较少 的菌属。而Pseudomonas和Aerodomonas却是生物除磷系统中 的优势菌属。Hiraishi等将生物除磷工艺与非除磷工艺中的 活性污泥微生物组成进行了比较，发现在这2中工艺中Acinetobacter 都不是优势菌属，在A/O工艺生物除磷的活 性污泥中，Acinetobacter仅仅只占到系统内全部微生物的 1%。朱怀兰等也通过对除磷系统中微生物的分离发现 Pseudomonas 是生物除磷系统中的优势菌种。

大量的研究关注于已分离出来的Acinetobacter菌种的 分类。有许多研究表明大多数菌种属于Acinetobacter junii， Acinetobacter lwoffii，也有许多以前从未被描述过的 Acinetobacter spp.菌种得到确认。然而，还是有大量的是 不能被鉴定出的。

由此可知，污水生物除磷活性污泥中优势菌属并不是 Acinetobacter，其它种属微生物在除磷方面所表现出来的 能力也是不容忽视的。进一步的研究还表明Aerodomonas能 过量摄取外界环境中的磷酸盐并形成胞内聚磷酸盐物质，而 Pseudomonas则与传统PAOs的特性相同，在厌氧条件下进行 释磷，在好氧条件下则过量吸磷，同时累积聚磷酸盐。

2.2 其它微生物属种[3] 有学者从污水处理厂中分离得到很少的菌株，经鉴定并 不属于Acinetobacter spp.。2002年，罗宁等分离了A2N/ASBR 双污泥反应器的活性污泥中的微生物，发现起到反硝化脱氮 除磷作用的主要存在于莫拉氏菌属、假单胞菌属、肠杆菌科 细菌和气单胞菌属，它们占到了细菌总数的66.6%。其中， 假单胞菌属的含量最高，占全部菌株的22.9%；
莫拉氏菌属 和肠杆菌科含量次之，各占到15.6%；
气单胞菌属和不动杆菌属含量排第三，各占到12.5%；
但是，不动杆菌主要是在 好氧条件下起除磷的作用，而没有反硝化脱氮的功能。除此 以外，活性污泥系统中还存在着共占约全部菌株20.8%的肠 球菌属、链球菌属、葡萄球菌、微球菌属等等。

3 结论 目前国内外对于反硝化除磷的研究大多停留在物理方 面，也即从宏观环境理论的角度来对反硝化脱氮除磷的机理 和影响因素进行探讨。却并没有对其有效菌群——反硝化除 磷菌进行深入地研究。因此，从微生物学的角度开展对反硝 化除磷菌的筛选和应用方面的研究，探讨其脱氮除磷机理及 其最佳生长条件，反硝化除磷现象才能真正的被理解，也由 此才能充分利用其优越性来提高和优化生物脱氮除磷效率 和工艺。

参考文献 [1] Tsuneda S., Ohno T., Soejima K. Simultaneous nitrogen and phosphorus removal using denitrifying phosphate-accumulating organisms in a sequencing batch reactor[J]. Biochemical Engineering Journal, 2006, 27: 191-196. [2] Seviour R. J., Mino T., Onuki M. The micr obiology of biological phosphorus removal in activated sludge systems[J]. FEMS Microbiology Reviews, 2003, 27: 99-127.[3] Seyoum Yami Gebremariam, Marc W. Beutel, David Christian, et al. Research advances and challenges in the microbiology of enhanced biological phosphorus removal-a critical review. Water Environment Research, 2011, 83(3): 195-219.