聚磷微生物

能过量吸磷并能储存磷的微生物

聚磷微生物（Phosphate accumulating organisms），又称聚磷菌。指能过量吸磷并能储存磷的微生物，如不动杆菌属、气单胞菌属、棒杆菌属、微丝菌等，具有厌氧释磷，好氧（或缺氧）超量吸磷的特性。常被用于活性污泥法中的生物除磷。

简介

1987年，Comeau等人提出了聚磷微生物的概念。所谓聚磷微生物是指既能累积聚磷酸盐，又能积累聚羟基烷酸以满足生长需要的微生物。具有厌氧释磷，好氧（或缺氧）超量吸磷的特性，使好氧或缺氧段混合液中磷的浓度大量降低，最终通过排放大量富磷污泥而达到从污水中除磷的目的。

当生活在营养丰富的环境中，聚磷微生物会在体内合成多聚磷酸盐而积累起来，供下阶段对数生长时期合成核酸耗用磷素之需。另外，细菌经过对数生长期而进入静止期，这时大部分细胞已停止繁殖，核酸的合成虽已停止，对磷的需要量也已很低，但若环境中的磷源仍有剩余，细胞又有一定的能量时，仍能从外界吸收磷素，以多聚磷酸盐的形式积累于细胞内，作为储存物质。但当处于极为不利的生活条件时，例如使好氧细菌处于厌氧条件下，积累于体内的多聚磷酸盐就会分解，并释放到环境中来。在这过程中同时有能量释放，供细菌在不利环境中维持其生存所需，此时菌体内多聚磷酸盐就逐渐消失，而以可溶性单磷酸盐的形式排到体外环境中。如果该类细菌再次进入营养丰富的好氧环境时，它将重复上述的体内聚磷。

种类

目前发现的聚磷微生物种类很多，常见的有以下几个属：

（1）不动杆菌属。是最早发现的聚磷菌，能过量摄取污水中的磷，于细胞内形成聚磷酸盐，其含量为细胞干重的10%-20%；不动杆菌还具有积累脂肪酸和聚β-羟基丁酸盐的能力。也有研究报道，不动杆菌在代谢旺盛期和厌氧条件下能降解其细胞内的聚磷酸盐释放磷；而处于稳定生长期的“老龄”菌却没有这一特性。

（2）气单胞菌属。气单胞茵也是主要的聚磷菌之一，在活性污泥的整个细菌组成中，这类细菌占12%～36%，在厌氧和缺氧区内所占比例有时比好氧区高。气单胞菌虽然能够过量摄取废水中的磷形成聚磷酸盐内含物；但其主要作用是降解有机物。即在厌氧条件下，代谢利用某些糖和醇，生成短链挥发性脂肪酸；并且，它们能够进行反硝化作用，如嗜水气单胞菌可以使硝酸盐还原成亚硝酸盐，而其他的一些菌种则可以使硝酸盐直接还原成氮气。

（3）假单胞菌属。是生物除磷系统中一类重要的细菌，它能够积累聚磷酸盐，其含量可高达细菌干重的3l%；在好氧条件下，这类菌从对数生长期到稳定生长期时，聚磷酸盐含量也随培养时间的延长而增加；其磷酸激酶的活性随着聚磷酸的增加而降低，说明聚磷酸盐对聚磷酸盐激酶有抑制作用。

生理特性

目前，人们对聚磷微生物的生理特性有以下几个共识：

（1）生物除磷主要是由一类统称为聚磷菌的微生物完成的，该类微生物均属异养型细菌，如不动杆菌属、气单胞菌属、假单胞菌属和棒杆菌属等。

（2）在厌氧条件下，聚磷菌将细胞中的聚磷水解为正磷酸盐释放胞外，并获取能量；利用聚磷水解释放的能量，吸收污水中易降解的COD如挥发性脂肪酸。合成贮能物质聚β-羟基丁酸盐（PHB）等。

（3）在好氧条件下，聚磷菌以游离氧为电子受体氧化胞内贮存的PHB，利用该反应产生的能量过量地从污水中摄取磷酸盐，合成高能物质ATP和聚磷，将聚磷作为贮存物贮于胞内。好氧吸磷量大于厌氧释磷量，通过剩余污泥排除可实现高效除磷目的。

（4）好氧条件下，细胞内PHB含量随时间呈指数关系减少；厌氧条件下则呈线性关系增加，且PHB的增加与胞内聚磷的减少呈线性关系。在一定条件下，聚磷菌厌氧有效释磷越彻底，在好氧条件下的吸磷量就越大。

（5）一部分聚磷菌具有脱氮功能，在无游离氧条件下可利用硝酸盐作为电子受体，将硝酸盐还原为N2或NxOy，同时还可大量吸磷。当厌氧段混入硝酸盐时，一部分易降解碳源被反硝化利用，对聚磷菌释磷产生不利影响。

（6）聚磷菌厌氧释磷的程度与基质类型关系很大，一般可直接利用的基质主要为短链挥发性脂肪酸，其他基质则需要转化为短链挥发性脂肪酸后才能被利用。

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