污水反硝化脱氮除磷的微生物学研究进展

摘　要：目前，高效低耗去除水中氮磷污染物是国内外广泛关注的环境问题，污水反硝化脱氮除磷技术则是当前的研究热点。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。

关键词：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. 本文链接：http://www.qk112.com/lwfw/jiaoyulunwen/jiaoyulilun/66127.html