近年來，關(guān)于好氧反硝化過程的研究主要集中在三個(gè)方面：分別是好氧反硝化菌株的分離和脫氮性能表征，好氧反硝化微生物的應(yīng)用潛力分析，以及好氧反硝化過程的機(jī)理研究。
好氧反硝化菌株分布范圍廣泛，可從多種環(huán)境中分離得到，種屬以Pseudomonas sp.、Alcaligenessp.和Paracoccus sp.為主。好氧反硝化菌株及菌群在實(shí)驗(yàn)室條件下表現(xiàn)出優(yōu)良的耐冷、耐鹽特性，并具有可降解毒性有機(jī)物及 N O減排的潛力。關(guān)于好氧反硝化過程的機(jī)理研究表明，雖然2硝酸鹽作為電子受體的競爭力比氧氣弱，但反硝化作為輔助電子傳遞途徑，可提高產(chǎn)能效率，防止 NAD(P)H的過量積累。因此，硝酸鹽可與氧氣同時(shí)參與微生物的新陳代謝，即發(fā)生好氧反硝化現(xiàn)象。未來除了繼續(xù)分離更新更好的好氧反硝化菌株外，應(yīng)加強(qiáng)對好氧反硝化機(jī)理及實(shí)際生物強(qiáng)化方面的研究。
關(guān)于好氧反硝化過程的研究主要集中在以下三個(gè)方面：
(1) 好氧反硝化菌株的分離鑒定與脫氮性能表征；
(2) 好氧反硝化過程的應(yīng)用潛能分析；
(3) 好氧反硝化過程的機(jī)理研究。本文將從這三個(gè)方面綜述近年來的研究成果，并對今后的研究方向進(jìn)行展望。
1，好氧反硝化菌株的分離與生理生化特性研究
一直以來，關(guān)于異養(yǎng)硝化-好氧反硝化過程的影響因素研究主要集中在碳源、 C/N、溶解氧(Dissolved oxygen, DO)、pH、溫度等方面。已有的研究結(jié)果表明，大部分菌株的碳源為丁二酸鈉，也有部分菌株在乙酸鈉 或葡萄糖作碳源時(shí)效果。大部分異養(yǎng)硝化-好氧反硝化菌株在較高的C/N條件下可達(dá)到的生長速。也有研究者分離出一些貧營養(yǎng)菌株，可在 C/N為2時(shí)達(dá)到的脫氮效果。DO的研究多以搖瓶實(shí)驗(yàn)的轉(zhuǎn)速或頂空氧氣飽和度來表征，zui適搖瓶轉(zhuǎn)速一般為 120–150 r/min (DO約為4–6 mg/L)頂空氧氣飽和度為 15%–30%株在中性偏堿的 pH條件下活性zui高度為 25–37 °C 。
近年來，研究人員對影響好氧反硝化菌生長和脫氮效果的一些其他因素展開了研究。 Chen等研究了多種因素對 Aeromonas sp. HN-02的沖擊影響，其中包括 pH、低溫和重金屬?zèng)_擊。菌株HN-02可適應(yīng) pH 4.0–10.0的環(huán)境，優(yōu)于此前報(bào)道的大部分好氧反硝化菌。2 mg/L的 Cu對菌株的影響非常大，但相同濃度的 Zn則基本無影響，表明菌株對 Cu更敏感。綜合來看，目前關(guān)于好氧反硝化菌分離與表征的研究多集中在不同菌株的分離、脫氮性能表征和影響因素討論三方面，對不同好氧反硝化菌株之間共性及機(jī)理的研究較少。以后的研究除了繼續(xù)分離更新更好的菌株之外，對好氧反硝化菌共性和機(jī)理的研究也有待加強(qiáng)。
2，好氧反硝化菌的應(yīng)用潛力分析
好氧反硝化菌生長速度快，對很多特殊廢水均有優(yōu)良的脫氮效果。目前好氧反硝化菌在應(yīng)用方面的研究主要集中在以下四個(gè)方面，分別是低溫脫氮、耐鹽脫氮、對毒性物質(zhì)的降解和 N O減排等。
2.1 低溫生物脫氮
環(huán)境溫度低于 10度時(shí)，微生物的活性和生長速率會(huì)大幅降低，從而使污水脫氮的效果受到影響。相比于傳統(tǒng)脫氮工藝，異養(yǎng)硝化 -好氧反硝化菌具有較好的低溫脫氮效果。Zou等 將馴化得到的低溫硝化菌群與好氧反硝化菌群結(jié)合使用，10 °C下以銨鹽作為氮源時(shí)，反應(yīng) 24 h時(shí)氨氮去除率達(dá)到 100%，48 h 時(shí)總氮去除率到 80%。Yao等 在有氧條件下對活性污泥進(jìn)行短期低溫馴化，得到具有低溫脫氮效果的異養(yǎng)硝化好氧反硝化菌群。
2.2耐鹽生物脫氮
部分異養(yǎng)硝化 -好氧反硝化菌在鹽度較高時(shí)仍具有較好的脫氮能力。Guo等 從鹽堿湖污泥樣品 中分離出一株 Halomonas campisalis ha3，在 NaCl含量為 4%時(shí)達(dá)到zui大反硝化速率，且在 NaCl含量為 20%時(shí)仍能存活。Duan等從海洋沉淀物中分離出一株 Vibriodiabolicus SF16，當(dāng)鹽度為 1%–5%時(shí)，對氨氮的去除率可達(dá) 92%以上(反應(yīng)時(shí)間 48 h)。將該菌株接種到鹽度為 3%的生物過濾反應(yīng)器中，對氨氮和總氮的去除率比不接種的反應(yīng)器分別65.5%和47.2%，表明該菌株具有良好的耐鹽脫氮能力。
2.3 毒性物質(zhì)的生物降解與轉(zhuǎn)化
異養(yǎng)硝化-好氧反硝化菌生長快、活性高，相比傳統(tǒng)的脫氮菌，具有更強(qiáng)的毒性物質(zhì)降解與轉(zhuǎn)化能力。Lu等 從膜生物反應(yīng)器中分離出一株 Serratia文獻(xiàn)中報(bào)道的一些硝化菌群落 和好氧顆粒污sp. LJ-1，可同時(shí)降解*和去除氨氮(起始濃度分別為 400 mg/L和 100 mg/L)，并在 300 h后均達(dá)到90%以上的去除率。通過氮平衡分析，消耗的氨氮有約 54%轉(zhuǎn)化為氮?dú)?。表明菌?LJ-1對*具有優(yōu)良的降解能力。
2.4二氧化氮減排Zheng等 [30]從生物濾池中分離出一株P(guān)seudomonas stutzeri PCN-1，可以 N O為底物進(jìn)行2反硝化。初始 N O濃度為 39.4 mg/L時(shí)，PCN-1可以在 4 h內(nèi)達(dá)到 98.1%的去除率。以硝酸鹽為底物時(shí)，在頂空 O濃度不大于 50%情況下，脫氮效率基本不受影響，而且反應(yīng)結(jié)束后沒有 NO和 N O的積累。將 PCN-1接種到普通活性污泥中后，可顯提升總氮去除效果，并降低 N O產(chǎn)量，表明 PCN-1具有良好的二氧化氮減排潛力。
3，好氧反硝化過程機(jī)理分析
Chen等研究了有氧呼吸和反硝化過程中的電子傳遞，從生物能學(xué)和動(dòng)力學(xué)兩個(gè)方面分析了氧氣和硝酸鹽作為電子受體時(shí)的競爭力。分析結(jié)果顯示，硝酸鹽在生物能學(xué)和動(dòng)力學(xué)方面均不占優(yōu)勢，因此當(dāng)氧氣存在時(shí)，微生物總是傾向于使用氧氣作為電子受體。
然而Robertson等對異養(yǎng)硝化-好氧反硝化菌Thiosphaera pantotropha的研究表明，在氧氣和硝酸鹽同時(shí)存在時(shí)，Thiosphaera pantotropha可同時(shí)利用氧氣和硝酸鹽且生長速率更快。Patureau等通過COD的消耗計(jì)算了好氧反硝化菌群在不同DO和碳氮負(fù)荷條件下有氧呼吸和反硝化消耗有機(jī)物的比例。結(jié)果顯示，在不同 DO條件下，硝酸鹽都有消耗。DO升高，有氧呼吸消耗 COD的比例逐漸上升，反硝化消耗 COD的比例逐漸下降并趨于穩(wěn)定。在 DO為 1.7–6.3 mg/L時(shí)，硝酸鹽的去除率為31%左右，反硝化消耗COD的比例穩(wěn)定在10%–15%。這個(gè)結(jié)果表明，反硝化可在好氧條件下發(fā)生。當(dāng) DO較低時(shí)，提升 DO濃度會(huì)顯著降低反硝化消耗 COD的比例；但當(dāng) DO逐漸上升并超過一定濃度時(shí)(文中為 1.7 mg/L)，提升 DO對反硝化所占的比例基本無影響。此外，文中對好氧反硝化菌株M.aerodenitrificans的研究得到了相同的規(guī)律，但反硝化消耗 COD的比例相比上述的好氧反硝化菌群要更小。以上研究均證明，氧氣和硝酸鹽可以同時(shí)作為電子受體參與到微生物的新陳代謝過程中。
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