异养硝化好氧反硝化菌脱氮特性的研究进展

摘录：袁洪军

 有机质浓度和氮浓度是废水处理中的2个重要检测指标，随着工业和农业的发展，过量的无机氮排放到水体中，造成水体富营养化并引发一系列环境问题。目前，含氮废水降解的主要方法是利用好氧条件下的自养硝化作用（NH₄⁺→NH₂OH→NO₂^-→ NO₃^-）和厌氧条件下的异养反硝化作用（NO₃^-→ NO₂^-→NO→N₂O→N₂）。由于硝化细菌以无机碳为碳源，生长代谢缓慢，且硝化和反硝化过程需要不同的生长条件和营养物质，在处理高浓度的氨氮废水时需要大规模设备并花费较长时间。

 新的生物脱氮技术突破了传统理论的认识。许多研究发现硝化作用也能被异养菌完成，反硝化作用也能由好氧菌进行。近几年，一些异养微生物被发现具有同时硝化和反硝化功能，其新的脱氮特点和在废水处理中的应用价值引起了人们的广泛关注。这类细菌（HN-AD菌）能代谢各种形态的氮化合物，并能在好氧条件下直接将氨态氮转化为气态氮排出系统（NH₄⁺→NH₂OH→NO₂^-→NO→N₂O→N₂），且在过程中不会积累硝酸盐和亚硝酸盐。在这种技术中，硝化过程和反硝化过程都需要有机物提供营养并都在好氧条件下进行，使得氮代谢能在同一个反应池中完成。同时，细菌能利用有机物快速生长，产生的细胞量高，具有高效的脱氮能力和有机物消除能力。HN-AD菌的发现使氮降解过程不再局限于多类微生物的共同作用，在应用中有助于解决传统脱氮过程遇到的问题。

 早在20世纪80年代，能进行硝化作用的异养微生物已被发现，由于过去错误的硝化作用检测方法使得这类菌在氮降解过程中的作用被忽视。直到最近几年，具有异养硝化功能和好氧反硝化功能的微生物不断从土壤、水体中被分离出来，证明这一类氮代谢通路在自然界中广泛存在。HN-AD菌显著的脱氮效果使人们开始重视其在氮循环中的作用以及在废水处理中的潜在价值。根据已有的HN-AD菌研究报告，笔者总结了不同HN-AD菌株的代谢特点，探讨了该类菌的代谢机理，并分析了各种环境条件对氮代谢的影响，为HN-AD菌在工业中的应用提供一定理论基础。