探究反硝化聚磷菌馴化篩選及效能的研究進(jìn)展

王春雷

摘 要：當(dāng)前水污染治理的重點(diǎn)關(guān)注問(wèn)題之一就是水體富營(yíng)養(yǎng)化。各種人為因素導(dǎo)致在生產(chǎn)生活等諸多領(lǐng)域向水體中排放的氮磷元素越來(lái)越多，使得水體中氮磷含量高的問(wèn)題日益嚴(yán)重。近年來(lái)隨著相關(guān)研究的發(fā)展，利用反硝化聚磷菌來(lái)進(jìn)行脫氮除磷的反硝化除磷工藝為生物脫氮除磷提供了新的方向。本文將對(duì)低溫反硝化聚磷菌的馴化篩選原理及其脫氮除磷的效能機(jī)制的研究進(jìn)展進(jìn)行探究分析。

關(guān)鍵詞：反硝化聚磷菌 馴化篩選 多聚磷酸鹽

中圖分類號(hào)：X172 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2018）10（a）-0101-02

水資源是人類賴以生存的非常重要的資源之一，現(xiàn)階段人類對(duì)于水資源的消耗逐漸擴(kuò)大，水資源短缺的同時(shí)也帶來(lái)了水體富營(yíng)養(yǎng)化的問(wèn)題。隨著經(jīng)濟(jì)快速的發(fā)展，氮、磷逐漸增長(zhǎng)為水體中的主要污染物對(duì)于水體富營(yíng)養(yǎng)化的治理，關(guān)鍵之處在于對(duì)水體中氮磷元素的去除。微生物技術(shù)隨著科學(xué)技術(shù)的逐漸發(fā)展快速走進(jìn)人們的視野，該技術(shù)具有成本低廉、無(wú)二次污染等優(yōu)點(diǎn)，逐漸成為解決水體富營(yíng)養(yǎng)化的主要途徑之一[1]。本文將對(duì)低溫反硝化聚磷菌的馴化篩選原理及其脫氮除磷的效能機(jī)制的研究進(jìn)展進(jìn)行探究分析。

1 反硝化聚磷菌

反硝化聚磷菌是一種微生物，其具有反硝化脫氮和聚磷兩種機(jī)能。其具有碳源的轉(zhuǎn)化功能，當(dāng)期處于厭氧條件下時(shí)，其污水中外碳源經(jīng)過(guò)其物質(zhì)作用的轉(zhuǎn)化可以變?yōu)榘麅?nèi)碳源，轉(zhuǎn)化完畢的物質(zhì)在細(xì)胞內(nèi)進(jìn)行儲(chǔ)存。當(dāng)期處于缺氧階段時(shí)，此時(shí)胞內(nèi)的碳源就起到了作用，其體內(nèi)的相關(guān)物質(zhì)對(duì)其進(jìn)行利用，進(jìn)而進(jìn)行反硝化脫氮和吸磷，對(duì)資源的利用效率有顯著的提高作用[2]。對(duì)于實(shí)際中的污水處理，有反硝化聚磷菌應(yīng)用的污水處理技術(shù)不僅對(duì)于低碳污水處理中碳源不足的矛盾可以有效加以解決，對(duì)污泥生產(chǎn)量的降低也有較好的效果。不同類型微生物對(duì)泥齡存在一定的矛盾，反硝化聚磷菌也可以對(duì)此加以解決，并且同時(shí)減少耗能。但是在其有著良好作用的同時(shí)，反硝化聚磷菌在脫氮除磷過(guò)程中，厭氧段碳源轉(zhuǎn)化能力、胞內(nèi)胞外碳源對(duì)脫氮除磷的影響等基礎(chǔ)信息的相關(guān)研究目前還不甚明確[3]。

2 低溫反硝化聚磷菌的馴化篩選原理

在相關(guān)的反硝化聚磷菌的馴化篩選實(shí)驗(yàn)中，菌種的分離方法一般采取的是稀釋平板劃線法，吸磷實(shí)驗(yàn)、硝酸鹽還原產(chǎn)氣反應(yīng)實(shí)驗(yàn)在此過(guò)程中扮演重要角色，革蘭氏染色、類脂肪顆粒染色和異染顆粒染色實(shí)驗(yàn)也被應(yīng)用到此過(guò)程中，可篩選得到相應(yīng)具有吸附氮磷元素的反硝化聚磷菌。將具有吸附氮磷元素作用的菌株接種在平板上培養(yǎng)，挑取純菌株進(jìn)行革蘭氏染色、類脂肪顆粒染色及異染顆粒染色實(shí)驗(yàn)[4]。篩選出的菌株在類脂肪顆粒染色和異染顆粒染色實(shí)驗(yàn)中均有顯色，而其他菌株類脂肪顆粒染色無(wú)顯色，說(shuō)明不具有類脂肪顆粒。而異染顆粒在微生物體內(nèi)普遍存，其主要的組成物質(zhì)為多聚磷酸鹽，而該種物質(zhì)主要來(lái)自于ATP的分解，它的存在代表微生物吸磷作用的代表之一就是其發(fā)生作用的結(jié)果；類脂物質(zhì)是微生物體內(nèi)常見(jiàn)的碳源儲(chǔ)存物，主要是PHA，其的主要作用是為脫氮除磷反應(yīng)提供碳源和能量。通過(guò)這些因素可以對(duì)相應(yīng)菌株是反硝化聚磷菌的可能性進(jìn)行排除，最終確定反硝化聚磷菌的種類[5]。

3 反硝化聚磷菌脫氮除磷的效能機(jī)制

作為氮素生物地球化學(xué)循環(huán)中非常重要的一部分，反硝化細(xì)菌在自然界中存在的范圍十分廣闊。其可以通過(guò)催化作用將水體中的溶解性氮還原為可返回至大氣中的正常氮。反硝化除磷機(jī)理與厭氧/缺氧交替運(yùn)行條件下利用聚磷菌除磷具有較為相似的反應(yīng)機(jī)理[6]。能量中的一大部分用在對(duì)自身細(xì)胞的合成中，另外一部分用于吸收污水中的磷酸鹽。因此可以通過(guò)反硝化聚磷菌一種物質(zhì)同時(shí)得以實(shí)現(xiàn)脫氮除磷兩種效果，是一種新型的處理技術(shù)，解決了傳統(tǒng)脫氮除磷工藝中反硝化細(xì)菌和聚磷菌對(duì)于碳源的爭(zhēng)奪，具有“一碳兩用”的優(yōu)點(diǎn)。

4 反硝化聚磷菌的國(guó)內(nèi)外研究進(jìn)展

1992 年以NO3-N為電子受體的反硝化聚磷菌被篩選出來(lái)。隨后研究表明，經(jīng)過(guò)各個(gè)階段，反硝化聚磷菌可以占到總聚磷菌的一半左右。后續(xù)通過(guò)模擬廢水和A/O工藝中的污泥進(jìn)行試驗(yàn)研究，發(fā)現(xiàn)NO3-N的確可以作為反硝化聚磷菌電子受體，但是在吸磷效率方面，其低于氧氣作為電子受體時(shí)，下降的比例約為24%。后來(lái)采用雙污泥系統(tǒng)對(duì)合成廢水進(jìn)行處理，從中分離出了反硝化聚磷菌，此過(guò)程的數(shù)學(xué)模型也得以建立[7]。

5 結(jié)語(yǔ)

傳統(tǒng)的脫氮除磷工藝存在一定的弊端，使得利用的效率并不高，隨著近年來(lái)對(duì)于反硝化脫氮除磷工藝的開(kāi)發(fā)，此些弊端得以有效的解決。在損耗方面，有機(jī)物的消耗量及供氧量方面均有很大的降低少，同時(shí)大氣CO2排放量以及剩余的污泥量也大幅度降低，地自然環(huán)境有一定的保護(hù)作用。目前由于我國(guó)水資源污染的問(wèn)題較為嚴(yán)重，因此在需求的影響下，此工藝應(yīng)運(yùn)而生并且憑借其顯著的優(yōu)勢(shì)成為近年來(lái)研究分析應(yīng)用的熱點(diǎn)所在，其的優(yōu)質(zhì)高效的處理技術(shù)獲得的認(rèn)可度非常高[8]。雖然反硝化脫氮除磷技術(shù)截至目前發(fā)展的歷史已經(jīng)較為悠久，但是還有一部分問(wèn)題未達(dá)到有效解決。與發(fā)展的悠久歷史相對(duì)應(yīng)的是，在我國(guó)當(dāng)前，對(duì)于反硝化聚磷菌的研究還不是很深入，相關(guān)專業(yè)技術(shù)研究人員的匱乏及實(shí)踐應(yīng)用的缺少等多種原因?qū)е卵芯窟€處于初級(jí)的階段，對(duì)于菌群的特性沒(méi)有一個(gè)完整的定論，從原理至應(yīng)用的過(guò)程不甚成熟。因此需要進(jìn)行進(jìn)一步的深入探討、分析相關(guān)參數(shù)的控制情況等，爭(zhēng)取得到最佳的應(yīng)用效果。雖然存在一定的問(wèn)題，但是其發(fā)展的前景向好。

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