酸堿度對磷酸鹽還原菌除磷性能影響研究

寧宇　馬興冠

[摘要]研究不同酸堿度培養條件對磷酸鹽還原菌除磷性能的影響，通過涂布法、劃線法、分離純化等方法進行細菌提純，獲得具有磷酸鹽還原性的細菌菌種，設置pH=5、pH=6、pH=7、pH=8、pH=9五個酸堿度梯度分別對還原菌進行培養實驗，測量厭氧培養管內的菌濁度獲得酸堿度對細菌生長的影響數據，并測量培養液內的總磷含量的變化，得出培養液pH=8時處理效果最好，總磷去除率為34.17%。

[關鍵詞]磷酸鹽;還原菌;除磷性能;酸堿度

[中圖分類號]X505[文獻標識碼]A

微生物對磷酸鹽還原現象的發現增強了人們對于自然界中磷素循環的認識，微生物對于磷酸鹽的還原工藝具有獨特的優勢和高效的性能，成為目前除磷工藝研究過程中的重點方向。為了研究磷酸鹽還原菌在不同酸堿度條件下的除磷性能，利用磷酸鹽還原菌馴化作用及富集作用后的厭氧活性污泥作為菌種提取種泥，采用分離技術、提純技術及微生物鑒定相關技術提純出具有磷酸鹽還原功能的細菌菌種，設置不同pH值培養環境培養磷酸鹽還原菌，測定總磷的去除效率，驗證最適宜除磷酸堿度。

1 實驗菌種與方案

1.1 實驗菌種

對磷酸鹽還原菌馴化作用與富集作用后的厭氧活性污泥進行分離、提純，獲得具有磷酸鹽還原功能的細菌，使用涂布法將得到的污泥接種在培養基內，進行細菌培養，培養周期為3～5d，等待培養基內出現相應細菌群體后，進行觀察并記錄培養基內細菌群落的形態及特征，挑選相應形態細菌在對應培養基內利用劃線接種法進行接種純化，提純出具有磷酸鹽還原性的細菌;等待培養基內細菌群體純化后進行細菌的初步篩選，挑選出除磷效果較好的細菌品種再進行復篩，最終通過多次分離、多次純化等步驟挑選出具有磷酸鹽還原能力的細菌，進行下一步實驗。

1.2 實驗方案

通過研究發現，細菌菌液的濃度與吸光度在600nm光照下具有線性相關性，將取得磷酸鹽還原菌進行培養，取生長期細菌液，通過滅菌消毒后的注射器吸取2%濃度細菌液注射到厭氧管內，將厭氧管放在恒溫震蕩培養箱內以溫度為30℃，轉速為120r/min的條件進行培養。利用分光光度計測定細菌菌液的吸光度，以OD600表示菌濁度即為所要測量的細菌濃度，同時檢測細菌在生長過程中培養基內TP的變化狀況，檢驗磷酸鹽還原細菌的除磷能力。

為了研究不同酸堿度條件下磷酸鹽還原菌的除磷效果，設置不同種酸堿度梯度，分別設置pH=5、pH=6、pH=7、pH=8、pH=9五個酸堿度進行培養實驗，將菌種分別接種在10個厭氧管內，每兩只厭氧管設置相同酸堿度條件進行實驗，將所有厭氧培養管放置在30℃條件下進行連續培養，培養時間為48h，使用0.22μm 的微孔濾膜過濾后測定上清液中 TP 的含量。

2 實驗結果與分析

2.1 初始pH值對細菌生長的影響

自然界中不同種微生物對于酸堿度的適應能力不同，有耐酸性微生物、耐堿性微生物及中性微生物等，自然環境中的pH值約為5～9，大多數的微生物能夠生活在這個區間內，雖然極端酸堿度條件下部分微生物也能夠存活，但微生物體內的酸堿度處于一定的平衡狀態，多為中性，保證細菌的正常生命活動的進行，需要維持其適宜的生長酸堿度，研究磷酸鹽還原菌在不同pH值下的生長狀態，尋找適合磷酸鹽還原菌的生長條件，實現除磷效果的高效化。

磷酸鹽還原菌在不同pH值條件下生長狀況不相同，pH=5時細菌菌株數量最少，OD600值為0.963，處于較低水平;伴隨pH值增加，細菌菌株的數量在增加，OD600值也逐漸增大，當pH=8時，OD600值為1.646，處于最高水平。該種磷酸鹽還原菌的堿性適應能力較強，在 pH為7～9的條件下，生長狀況較為良好，當pH由中性過度到堿性的時候，即pH=9時，菌株的生長能力開始減弱，此時OD600值為1.431。上述結果的原因與菌株的馴化富集條件有關，磷酸鹽還原菌的菌株馴化和富集過程中，pH一直穩定在中性條件左右，經過長時間的馴化，使得菌株適應中性的生長條件，進而當環境pH不在中性時，菌株的生長能力會因pH的改變而受到影響。

2.2 初始pH值對細菌除磷性能的影響

酸堿度對還原菌菌株除磷能力的影響較明顯，當pH=5時，去除率為7.50%，處于較低水平;伴隨pH值的不斷增大，除磷能力也不斷增強，當pH=8時，總磷濃度為7.90 mg/L，TP去除率為34.17%，達到實驗最高水平;當pH=9時，總磷濃度為8.70mg/L，TP去除率為27.50%，除磷能力下降。由于pH的改變會影響磷和磷的化合物的電極電勢，從而影響菌株對TP 的去除能力。

培養液中pH值對還原菌的影響主要表現在以下三個方面。一是不同酸堿度條件下，會影響細菌細胞膜的通透能力，影響營養物質進出細胞體內。二是不同酸堿度會影響電荷變化，影響細菌體內部分酶的生命活性，進而影響細菌的活性。三是酸堿度的變化可能增加培養液內有毒物質的產生，抑制細菌的生命活動。綜上所述，pH的改變會影響TP的去除率和菌株的生長能力，最適宜酸堿度條件為pH=8。

3 結論

酸堿度是影響微生物生長繁殖的重要外界因素，較高酸堿度或較低酸堿度都不利于微生物的生存，研究最適宜酸堿度條件對提高磷酸鹽還原菌的除磷效率具有重要意義，實驗數據顯示該種磷酸鹽還原菌在不同酸堿度條件下生長狀態不同，在pH=8時除磷效果較好，去除率為34.17%，在進行微生物除磷時應控制好環境酸堿度，有利于除磷效果的提高。

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