反硝化聚磷菌初步简要总结

反硝化聚磷菌总结
主要文献来源：反硝化聚磷一体化设备中的聚磷菌；SBBR 系统反硝化聚磷菌的分离及其鉴定；Effect of influent nutrient ratios and hydraulic retention time (HRT) on simultaneous phosphorus and nitrogen removal in a two-sludge sequencing batch reactor process；
反硝化聚磷菌：
其除磷原理与聚磷菌相类似，聚磷菌是在好氧的条件下氧化聚-β-羟基丁酸盐（PHB）产生能量来吸收水体中的磷酸盐，而反硝化聚磷菌不仅仅可以利用氧气作为电子受体，还能够在缺氧的条件下以硝酸盐（N0X-）作为电子受体来氧化聚-β-羟基丁酸盐（PHB），不仅可以使硝态氮转化为氮气溢出体外，同时过量地摄取污水中的磷酸盐，从而达到除磷和反硝化（脱氮）在同一时期同一环境下进行的目的，同步去除污水的氮与磷。

COD对其影响
在一些通用的生物去除污水中污染物的工艺中，COD通常是作为磷释放和反硝化作用的一个重要限制因素，特别是对比例较低的COD：N的污水。

在好养除磷的系统中，聚磷菌需要利用挥发性短链脂肪酸（SCVFAS）除磷，经过实验发现乙酸盐作为其中的碳源时除磷效果最好，当污水中的SCVFAS不足时，需要进行补充，这就增大了污水处理的成本。

而COD对反硝化聚磷菌的影响较低，能够在缺乏碳源的环境中同时去除氮和磷元素。

在厌氧/缺氧交替运行的反应器（A2N-SBR）中，反硝化聚磷菌较活跃，与聚磷菌有较相似的代谢作用，同等去除率下，在生物除氮反应器中反硝化聚磷菌的应用使COD得以存留（50%）和省却曝气量（30%），并产生较少的污泥（50%）。

库巴等人在实验室的研究表明厌氧—缺氧/硝化序批式反应器（A2N-SBR）显示稳定的磷和氮去除率，其只在COD-乙酸盐400mg /L能够有效去除15mg/L磷和105mg/L氮, 即最佳流入的COD/N之比为3.4:1 。

在Yayi Wang、Yongzhen Peng等人的文献《Effect of influent nutrient ratios and hydraulic retention time (HRT) on simultaneous phosphorus and nitrogen removal in a two-sludge sequencing batch reactor process》中，研究发现在不同的COD/P的进水中，不管COD进水的变化，进水磷的浓度越高，由于聚磷菌/反硝化聚磷菌可利用的磷增多在菌体内形成聚磷酸盐，所以释放的磷也相应增多。

在他人的试验中也发现了同样的现象，在含有较高的磷的强化生物除磷系统中能够聚集较多的聚磷菌并保持较高活性。

在Yayi Wang、Yongzhen Peng等人的研究中发现进水的COD/P比例升高，在厌氧--缺氧/硝化作用的SBR反应器（A2N-SBR）中P的去除率随着增加，最终达到约20时，磷的去除率稳定在96%左右。

COD/TN的比例对最终磷
的去除并没有多大的影响。

HRT对反硝化聚磷实验的影响
在Yayi Wang、Yongzhen Peng等人的研究中发现厌氧—缺氧/硝化序批式反应器（A2N-SBR）中，对于12L的容量系统运行三小时尚不能有效地去除其中的硝酸盐，磷的去除率为75%左右，而延长到四小时后磷的去除率达到94% 。

反硝化聚磷菌一体化设备：
隋军博士根据反硝化聚磷菌的特性，发明了一套脱氮反硝化聚磷一体化的设备（已申请专利）。

如图所示：
其原理是利用反硝化菌聚磷菌在厌氧状态下放磷的同时吸附污水中含有的大量的有机物，而后经沉淀池分离污水，污水在进入生物膜发生硝化使得其中氨态氮转化为硝态氮，而吸附了有机物的污泥即反硝化聚磷菌在缺氧池下利用吸附的有机物进行反硝化的同时过量
摄磷。

即反硝化聚磷菌利用硝态氮氧化有机物，硝态氮转化为氮气在小曝气池中溢出水体，磷则过量被摄入菌体内，通过沉淀池分离出水体。

该反硝化聚磷一体化设备在试验期间磷的去除率达98%左右，出水磷的浓度大都在
0.5mg/L以下，从中分离出的活性污泥中的微生物菌属有假单胞菌属、副球菌属、肠杆菌科，均为兼性厌氧细菌。

其中假单胞菌属和副球菌属是广为人知的好氧吸磷的聚磷菌，但在缺氧的条件下同样具有很强的聚磷功能。

而副球菌科在缺氧条件下的吸磷作用要相对较弱，这是因为肠杆菌科和副球菌科为兼性厌氧菌，当环境中的氧化还原电位为0.1v以上时进行好氧呼吸以养为电子受体，当氧化还原电位值在0.1v以下时,进行厌氧呼吸，以硝酸盐作为电子受体，降解硝酸盐。

反硝化聚磷菌的分离和纯化方法：
取SBBR系统底部活性污泥10毫升，加入到含有90毫升无菌水的无菌三角烧瓶（250ml）中，此时该菌液的浓度为10-1，装入数粒玻璃珠，放在磁力搅拌器中搅拌20分钟打碎污泥液中的菌胶团。

用移液枪吸取打散后的菌液1毫升于含有9毫升无菌水的无菌试管中，此时菌液浓度
10-2，盖上棉塞混匀；再吸取1毫升于含有9毫升无菌水的无菌试管中，加盖混匀，此时菌
液浓度为10-3；依次做法，直至菌液浓度为10-5 。

取质量浓度分别为10-1 、10-2 、10-3 、10-4 、10-5 的各菌液0.5毫升涂布在已灭菌的培养皿中，倒入温度为40℃的反硝化专性培养基（成分：酒石酸钾钠20g、琼脂20g、七水硫酸镁2g、硝酸钾2g、磷酸氢二钾0.5g、蒸馏水1000ml、PH控制在7.2~7.4之间）快速摇匀并倒置，每个质量浓度梯度做两个平板，共十个。

将十个培养皿用报纸包好绑好之后倒置于30℃的培养箱中培养3天，随时进行观察，选取一个微生物菌种多且分布均匀的一个平板进行平板划线培养。

（预计质量浓度为10-4 的平
板种群多）。

硝酸盐还原实验（验证是否能够还原硝酸盐）
实验一：具有硝酸盐还原酶的细菌能够在厌氧的情况下利用有机物将硝酸盐还原成氮气，产生气泡。

在若干试管中装入8毫升的硝酸盐还原培养基（成分：硝酸钾1g；磷酸氢二钾2. 42g；葡萄糖1g；琼脂1g；蛋白胨20g；蒸馏水1000mL，配好后测定其中硝酸盐的含量），高温灭菌20分钟，分别接入所分离到得细菌，混匀。

用灭菌后的液体石蜡封口，放在30℃的培养箱中培养，设置对照组，每隔三天进行观察。

若有气泡产生，并产生浑浊现象，则说明对硝酸盐具有还原现象。

可在三、五、七天取水养测量其中硝酸盐含量测定，测定对硝酸盐的去除率。

实验二（吸放磷实验）:将所得的菌株接种牛肉膏蛋白胨培养基中，在35℃下培养48小时制成本吸放磷实验用的用液（菌悬液）。

在本实验用液中冲入氮气，使其中的溶氧为0后，迅速加入葡萄糖、硝酸钠、磷酸二氢
钠，使其浓度依次为70、16、6.5mg/L。

取一点水样测量其中的磷酸盐、硝酸盐、溶氧的含量，利用如图装置进行实验。

间隔一定时间后取样过滤进行测量其中的磷酸盐、硝酸盐、溶氧的含量，分别计算磷酸盐及硝酸盐的去除率。

文献读后感：
1、在现在所研究的厌氧氨氧化ASBR反应器中，添加碳源之后能够很好的去除其中的硝氮，但影响了厌氧氨氧化的反应，使得污水中氨氮和亚硝氮的去除效果变差，发生了反硝化反应，可以从其中取少量的活性污泥，按上述所述方法提取聚磷菌与反硝化聚磷菌（倾向于按“文献总结一”中所提到的方法），按上诉所述的两种方法之一找去一种效果最佳的除氮除磷的反硝化聚磷菌（倾向于上述所述的方法二）。

2、在现在所研究的厌氧氨氧化ASBR反应器中，在添加碳源之前能够很好的去除污水中的氨氮以及亚硝氮，生成硝氮，是否可以再后面再添加一个缺氧的SBR反应器，活性污泥接种反硝化聚磷菌，即污水在经过厌氧氨氧化的ASBR反应器去除其中的氨氮和亚硝氮，生成硝氮后，使处理后的水再经过第二个ASBR反应器，利用其中的硝氮去除污水中的磷，并在同时去除了其中的硝氮。

2、反硝化聚磷菌除磷虽然能节省大量的COD,节省了传统聚磷菌需添加碳源的一些成本，但须研究其反硝化除磷最好的COD含量（COD/N， COD/P等）。

是否可以直接以污水中本身的COD为碳源足够等等。

4、可以对反硝化聚磷菌溶氧的要求进行研究，在实验室规模的研究中我们可以在污水中充氮气进行严格厌氧控制，但在实际应用处理污水中，由于氮气的成本较高，本人认为并不切合实际，可能达不到严格厌氧的要求。

所以在我们的研究中可以研究反硝化聚磷菌除氮聚磷的效果与溶氧的关系。

5、对设置的系统各个环节找到一种合适的HRT之比，使其能够既有效的去除污水氮磷又能节约时间。