酸碱度对磷酸盐还原菌除磷性能影响研究

宁宇　马兴冠

[摘要]研究不同酸碱度培养条件对磷酸盐还原菌除磷性能的影响，通过涂布法、划线法、分离纯化等方法进行细菌提纯，获得具有磷酸盐还原性的细菌菌种，设置pH=5、pH=6、pH=7、pH=8、pH=9五个酸碱度梯度分别对还原菌进行培养实验，测量厌氧培养管内的菌浊度获得酸碱度对细菌生长的影响数据，并测量培养液内的总磷含量的变化，得出培养液pH=8时处理效果最好，总磷去除率为34.17%。

[关键词]磷酸盐;还原菌;除磷性能;酸碱度

[中图分类号]X505[文献标识码]A

微生物对磷酸盐还原现象的发现增强了人们对于自然界中磷素循环的认识，微生物对于磷酸盐的还原工艺具有独特的优势和高效的性能，成为目前除磷工艺研究过程中的重点方向。为了研究磷酸盐还原菌在不同酸碱度条件下的除磷性能，利用磷酸盐还原菌驯化作用及富集作用后的厌氧活性污泥作为菌种提取种泥，采用分离技术、提纯技术及微生物鉴定相关技术提纯出具有磷酸盐还原功能的细菌菌种，设置不同pH值培养环境培养磷酸盐还原菌，测定总磷的去除效率，验证最适宜除磷酸碱度。

1 实验菌种与方案

1.1 实验菌种

对磷酸盐还原菌驯化作用与富集作用后的厌氧活性污泥进行分离、提纯，获得具有磷酸盐还原功能的细菌，使用涂布法将得到的污泥接种在培养基内，进行细菌培养，培养周期为3～5d，等待培养基内出现相应细菌群体后，进行观察并记录培养基内细菌群落的形态及特征，挑选相应形态细菌在对应培养基内利用划线接种法进行接种纯化，提纯出具有磷酸盐还原性的细菌;等待培养基内细菌群体纯化后进行细菌的初步筛选，挑选出除磷效果较好的细菌品种再进行复筛，最终通过多次分离、多次纯化等步骤挑选出具有磷酸盐还原能力的细菌，进行下一步实验。

1.2 实验方案

通过研究发现，细菌菌液的浓度与吸光度在600nm光照下具有线性相关性，将取得磷酸盐还原菌进行培养，取生长期细菌液，通过灭菌消毒后的注射器吸取2%浓度细菌液注射到厌氧管内，将厌氧管放在恒温震荡培养箱内以温度为30℃，转速为120r/min的条件进行培养。利用分光光度计测定细菌菌液的吸光度，以OD600表示菌浊度即为所要测量的细菌浓度，同时检测细菌在生长过程中培养基内TP的变化状况，检验磷酸盐还原细菌的除磷能力。

为了研究不同酸碱度条件下磷酸盐还原菌的除磷效果，设置不同种酸碱度梯度，分别设置pH=5、pH=6、pH=7、pH=8、pH=9五个酸碱度进行培养实验，将菌种分别接种在10个厌氧管内，每两只厌氧管设置相同酸碱度条件进行实验，将所有厌氧培养管放置在30℃条件下进行连续培养，培养时间为48h，使用0.22μm 的微孔滤膜过滤后测定上清液中 TP 的含量。

2 实验结果与分析

2.1 初始pH值对细菌生长的影响

自然界中不同种微生物对于酸碱度的适应能力不同，有耐酸性微生物、耐碱性微生物及中性微生物等，自然环境中的pH值约为5～9，大多数的微生物能够生活在这个区间内，虽然极端酸碱度条件下部分微生物也能够存活，但微生物体内的酸碱度处于一定的平衡状态，多为中性，保证细菌的正常生命活动的进行，需要维持其适宜的生长酸碱度，研究磷酸盐还原菌在不同pH值下的生长状态，寻找适合磷酸盐还原菌的生长条件，实现除磷效果的高效化。

磷酸盐还原菌在不同pH值条件下生长状况不相同，pH=5时细菌菌株数量最少，OD600值为0.963，处于较低水平;伴随pH值增加，细菌菌株的数量在增加，OD600值也逐渐增大，当pH=8时，OD600值为1.646，处于最高水平。该种磷酸盐还原菌的碱性适应能力较强，在 pH为7～9的条件下，生长状况较为良好，当pH由中性过度到碱性的时候，即pH=9时，菌株的生长能力开始减弱，此时OD600值为1.431。上述结果的原因与菌株的驯化富集条件有关，磷酸盐还原菌的菌株馴化和富集过程中，pH一直稳定在中性条件左右，经过长时间的驯化，使得菌株适应中性的生长条件，进而当环境pH不在中性时，菌株的生长能力会因pH的改变而受到影响。

2.2 初始pH值对细菌除磷性能的影响

酸碱度对还原菌菌株除磷能力的影响较明显，当pH=5时，去除率为7.50%，处于较低水平;伴随pH值的不断增大，除磷能力也不断增强，当pH=8时，总磷浓度为7.90 mg/L，TP去除率为34.17%，达到实验最高水平;当pH=9时，总磷浓度为8.70mg/L，TP去除率为27.50%，除磷能力下降。由于pH的改变会影响磷和磷的化合物的电极电势，从而影响菌株对TP 的去除能力。

培养液中pH值对还原菌的影响主要表现在以下三个方面。一是不同酸碱度条件下，会影响细菌细胞膜的通透能力，影响营养物质进出细胞体内。二是不同酸碱度会影响电荷变化，影响细菌体内部分酶的生命活性，进而影响细菌的活性。三是酸碱度的变化可能增加培养液内有毒物质的产生，抑制细菌的生命活动。综上所述，pH的改变会影响TP的去除率和菌株的生长能力，最适宜酸碱度条件为pH=8。

3 结论

酸碱度是影响微生物生长繁殖的重要外界因素，较高酸碱度或较低酸碱度都不利于微生物的生存，研究最适宜酸碱度条件对提高磷酸盐还原菌的除磷效率具有重要意义，实验数据显示该种磷酸盐还原菌在不同酸碱度条件下生长状态不同，在pH=8时除磷效果较好，去除率为34.17%，在进行微生物除磷时应控制好环境酸碱度，有利于除磷效果的提高。

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