異養硝化好氧反硝化菌脫氮特性的研究進展

摘錄：袁洪軍

 有機質濃度和氮濃度是廢水處理中的2個重要檢測指標，隨著工業和農業的發展，過量的無機氮排放到水體中，造成水體富營養化并引發一系列環境問題。目前，含氮廢水降解的主要方法是利用好氧條件下的自養硝化作用（NH₄⁺→NH₂OH→NO₂^-→ NO₃^-）和厭氧條件下的異養反硝化作用（NO₃^-→ NO₂^-→NO→N₂O→N₂）。由于硝化細菌以無機碳為碳源，生長代謝緩慢，且硝化和反硝化過程需要不同的生長條件和營養物質，在處理高濃度的氨氮廢水時需要大規模設備并花費較長時間。

 新的生物脫氮技術突破了傳統理論的認識。許多研究發現硝化作用也能被異養菌完成，反硝化作用也能由好氧菌進行。近幾年，一些異養微生物被發現具有同時硝化和反硝化功能，其新的脫氮特點和在廢水處理中的應用價值引起了人們的廣泛關注。這類細菌（HN-AD菌）能代謝各種形態的氮化合物，并能在好氧條件下直接將氨態氮轉化為氣態氮排出系統（NH₄⁺→NH₂OH→NO₂^-→NO→N₂O→N₂），且在過程中不會積累硝酸鹽和亞硝酸鹽。在這種技術中，硝化過程和反硝化過程都需要有機物提供營養并都在好氧條件下進行，使得氮代謝能在同一個反應池中完成。同時，細菌能利用有機物快速生長，產生的細胞量高，具有高效的脫氮能力和有機物消除能力。HN-AD菌的發現使氮降解過程不再局限于多類微生物的共同作用，在應用中有助于解決傳統脫氮過程遇到的問題。

 早在20世紀80年代，能進行硝化作用的異養微生物已被發現，由于過去錯誤的硝化作用檢測方法使得這類菌在氮降解過程中的作用被忽視。直到最近幾年，具有異養硝化功能和好氧反硝化功能的微生物不斷從土壤、水體中被分離出來，證明這一類氮代謝通路在自然界中廣泛存在。HN-AD菌顯著的脫氮效果使人們開始重視其在氮循環中的作用以及在廢水處理中的潛在價值。根據已有的HN-AD菌研究報告，筆者總結了不同HN-AD菌株的代謝特點，探討了該類菌的代謝機理，并分析了各種環境條件對氮代謝的影響，為HN-AD菌在工業中的應用提供一定理論基礎。