氮和磷是动植物生长繁殖所必需的营养元素。过度使用含氮磷的肥料、饲料、洗涤剂等使得水体中氮磷含量急剧增加，水体富营养化现象日益普遍。因此，越来越多的国家和地区开始提高氮磷排放标准，严格限制水体氮磷浓度，这就对氮磷处理技术提出了更高的要求。

生物法是去除污水中营养物质最有效的方法，但传统的硝化和反硝化需要严格控制好氧、缺氧条件，必须在2个单独的反应器中进行。在传统生物脱氮系统中，自养硝化细菌慢生长缓，需要较大的占地面积并导致较高的运行成本。一些反硝化细菌具有异养硝化和好氧反硝化（HN-AD）的能力。HN-AD细菌在污水处理厂中表现出潜在的应用价值，因为它们可在1个反应器中同时进行硝化和反硝化（SND），不需要2个单独的反应器；其生长速度也比厌氧反硝化细菌快，减少了所需的停留时间，从而减少了反应器占地面积。由于氨氮异养硝化过程中产生的酸度可以通过好氧反硝化产生的碱度来补偿，因此，HN-AD工艺还可以降低反应器中pH调节的相关成本。目前已鉴定出多个不同属的HN-AD细菌，包括Bacillus sp.、Pseudomonas sp.、Rhodococcus sp. CPZ24和Klebsiella pneumoniae CF-S9菌株等。作为好氧反硝化细菌，这些HN-AD细菌能够利用各种碳源，将不同的无机含氮化合物，如氨、亚硝酸盐和硝酸盐，转化为含氮气体。

反硝化聚磷菌（DPAOs）在消耗可利用碳源的同时产生和储存聚羟基丁酸酯（PHB），是另1类具有独特代谢特性的反硝化细菌，可在污水处理厂中发挥作用。当外部碳源耗尽时，DPAOs储存的PHB作为细胞内的碳源来维持细胞。此外，在缺氧条件下，DPAOs利用亚硝酸盐/硝酸盐作为电子受体积累磷酸盐。理论上缺氧除磷是有利的，因为它允许使用相同的碳源同时去除磷和硝酸盐/亚硝酸盐，从而减少需氧量、污泥产量和其它反硝化细菌之间对碳源的竞争。到目前为止确定的DPAO都属于Ca. Accumulibacter属，但最近发现一些HN-AD细菌能够积累PHB（类似于DPAOs），然后以氧气或硝酸盐作为电子受体将积累的PHB作为碳源使用。这一发现表明HN-AD细菌可能比以前认为的具有更多代谢功能，例如，同时积累磷和反硝化作用。

新加坡研究人员报道了1种Thauera sp.新型菌株，命名为SND5，它可分别通过SND和反硝化-磷酸盐的积累去除废水中的氮和磷而不积累代谢中间产物。SND5菌株同时去除氨氮、亚硝酸盐和硝酸盐的平均速率分别为2.85、1.98、2.42 mg-N/(L·h)。批次试验、功能基因检测、含氮气体检测和热力学分析表明，SND5菌株异养氨氧化最有可能的中间产物是羟胺，最终产物是氮气。最终产物和中间产物表明SND5菌株中1种新的异养氨氧化脱氮机制（NH+ ₄→ NH₂OH → N₂）。SND5菌株是1种反硝化聚磷菌，能够积累磷酸盐，产生并储存聚羟基丁酸酯（PHB）作为细胞内碳源，并在PHB分解代谢过程中，以硝酸盐/亚硝酸盐或氧为电子受体。

SND5菌株具有完全的脱氮和聚磷能力，在微氧条件下可以同时去除氨氮和磷酸盐，使其成为1种很有前途的去除废水养分的候选菌株，特别是对于进水中富含氨氮的城市污水。它还可以通过减少不同异养生物之间对有机碳的竞争来提高养分去除效率，并通过减少N₂O的总产量来限制温室气体的排放。

主要参考文献：

Complete Nitrogen Removal via Simultaneous Nitrification and Denitrification by A Novel Phosphate Accumulating Thauera sp. strain SND5[J]. Water Research, 2020, 185: 116300.