Trải qua nhiều thập niên ứng dụng quá trình EBPR để xử lý nước thải, mặc dù chúng thể hiện tính hiệu quả về mặt kinh tế và thân thiện với môi trường, nhưng đôi lúc quá trình này biểu lộ tính không ổn định và quá trình loại bỏ P khỏi nước thải đôi khi thất bại (Neethling et al., 2005). Chính vì thế tìm hiểu rõ poly-P được tích lũy bởi nhóm vi sinh vật nào, chúng tích lũy để làm gì và tích lũy như thế nào có vai trò quan trọng để cung cấp cơ sở cho thiết kế, vận hành và khắc phục các sự cố không mong muốn xảy ra trong các hệ thống xử lý nước thải.
Từ nghiên cứu phân lập đầu tiên của Fuhs và Chen (1975) cho rằng các loài vi khuẩn thuộc giống Acinetobacter được xác định như là PAOs. Vào những năm 1980, nhiều báo cáo cũng cho rằng sự đa dạng loài trong giống Acinetobacter trong bùn hoạt tính của các hệ thống xử lý (Stephenson, 1987). Sau đó, Acinetobacter được xem là nhóm vi khuẩn có vai trò chính trong quá trình EBPR (Auling et al., 1991; Carr et al., 2001; Ohtake et al., 1985; Tandoi et al., 1998; Boswell et al., 2001; Sidat et al., 1999), nhiều nghiên cứu về các kiểu trao đổi chất phản ánh các đặc tính trao đổi chất của PAOs tập trung vào nhóm vi khuẩn này (Wentzel et al., 1989). Trong các loài thuộc giống
Acinetobacter, A. Johnsonii cho thấy có khả năng tích lũy lượng lớn poly-P và được
xem là loài vi khuẩn kiểu mẫu cho nghiên cứu về quá trình trao đổi năng lượng, các enzyme chuyển hóa poly-P và quá trình vận chuyển các hoạt chất qua màng tế bào (van Veen et al., 1994). Những năm gần đây, các kỹ thuật sinh học phân tử được sử dụng để mô tả cấu trúc quần thể của PAOs dựa trên mối quan hệ phát sinh loài. Áp dụng các kỹ thuật sinh học phân tử trong việc xác định quần thể của PAOs cho thấy vi khuẩn trong
bùn hoạt tính của các hệ thống xử lý nước thải rất đa dạng bao gồm các lớp Proteobacteria (α, β và ɣ), Gram positive với hàm lượng G+C cao (Actinobacteria), Planctomycetes và Bacteroides (Crocetti et al., 2000; Ahn et al., 2007; Bond et al., 1995; Bond et al., 1999; Kong et al., 2005; Liu et al., 2001; Gloess et al., 2008; Tamaki et al., 2005). Bên cạnh đó, thường có sự khác nhau về thành phần các nhóm vi khuẩn chiếm ưu thế trong các hệ thống xử lý khác nhau. Sự thể hiện thành phần và tính chất của từng loại nước thải mà có sự khác biệt trong thành phần của PAOs (Beer et al., 2006; Wong et al., 2005; Crocetti et al., 2000). Trong lớp Actinobacteria các vi khuẩn được xem là PAOs như Arthrobacter sp. (Shoda et al., 1980), Mycobacterium sp. (McMahon et al., 2002), Gordonia sp. (Beer et al., 2006).
Nguyen et al., (2011) sử dụng kỹ thuật dò mẫu gen kết hợp khuếch đại và giải trình tự đoạn 16S rRNA bằng cặp mồi (27F và 1492R) của nhóm vi khuẩn Actinobacteria
trong các hệ thống EBPR phát hiện giống Tetrasphaera thuộc họ Intrasporangiaceae
chiếm khoảng 30% trên tổng số vi khuẩn quan sát và có các kiểu hình khác nhau. Khả năng hấp thu orthophosphate và hình thành poly-P xảy ra ở hầu hết các dòng
Tetrasphaera. Khả năng hấp thu orthophosphate dưới điều kiện hiếu khí chỉ xảy ra khi
chúng hấp thu nguồn carbon dưới điều kiện kỵ khí. Nguồn carbon rất đa dạng như amino axít, glucose và acetate. Chúng có hình dạng rất khác nhau như hình que ngắn, que chia nhánh, hình cầu, hình sợi.
Nakamura et al. (1991, 1995) phân lập Micrococcusstrain NM-1. Chúng tích lũy Poly-P trong điều kiện hiếu khí và sử dụng chúng như là năng lượng để hấp thu nguồn carbon trong điều kiện kỵ khí như glucose và casamino axít, không phải là acetate. Ubukata và Takii (1994) cũng phân lập dòng vi khuẩn tương tự và chứng minh rằng các vi khuẩn này chỉ thể hiện sự đồng hóa nguồn carbon (PHAs) và tích lũy poly-P vào trong tế bào khi có sự luân phiên quá trình kỵ khí – hiếu khí. Tuy nhiên, chúng không phải là một trong các vi khuẩn nổi trội trong tiến trình EBPR vì chúng không chuyển hóa acetate tới PHAs dưới điều kiện kỵ khí. Gần đây, việc áp dụng các kỹ thuật sinh học phân tử như FISH (Fluorescence in situ hydridization) (Wagner et al., 1994 ; Kampfer et al., 1996 ; Liu, 1995) cho thấy có ít nhất ba nhóm vi khuẩn có vai trò quan trọng trong quá trình EBPR với hình dạng khác nhau.
Sidat et al., (1999) phân lập các vi khuẩn tích lũy Poly-P trong bùn hoạt tính cho thấy có sự đa dạng trong thành phần các chủng vi khuẩn phân lập có khả năng tích lũy
Poly-P. Bên cạnh hai giống Pseudomonas spp. (chiếm 58% trên tổng số vi khuẩn phân lập được) và Staphylococcus spp. (chiếm 40%), còn có một số giống cũng có khả năng tích lũy lượng lớn Poly-P như Acinetobacter calcoaceticus, Enterobacter spp.,
Aeromonas spp., Moraxella spp., Bacillus cereus. Trong đó, Enterobacter spp. và
Pseudomonas spp. tích lũy Poly-P nhiều nhất (> 5.3 x 10-12 mg/tế bào).