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污水变净水留下大量污泥 水生所团队挑战世界级难题

作者:李佳 发布日期:2018-05-11 12:56

    用“基因魔法”让细菌“吃掉”污泥 

  经典动画《千与千寻》中,面目恶臭的腐烂神,进到“汤屋”被洗出一堆人类的垃圾后,才被发现原来是清亮的河神。现实中,科学家用神奇的基因手段,让专吃污水的“腐烂神”变身。近日,长江日报记者采访了中科院水生所邱东茹研究员团队,他们在解决污水处理厂剩余污泥这个世界级难题上,已有阶段性成果。

  水中活性炭 

  菌胶团菌让污水变净水 

  100年前,英国人就发现活性污泥能用来处理污废水。我国约九成的市政污水处理都是采用“活性污泥法”。

  世界各地至少有50000座活性污泥法污水处理厂在运行,每天处理着至少5亿立方米的污水。可以毫不夸张地说,没有活性污泥法的世界将难以想象。

  中科院水生所“百人计划”学者邱东茹说,菌胶团的形成是活性污泥法成功的关键。菌胶团可通过重力沉淀下来,实现泥和水的分离,净化后清水经消毒处理即可排出,无需过滤。菌胶团菌专爱“吃”污水,它们利用氧气,迅速地将溶解在污水中的污染物质降解或转化,仿佛是水中活性炭,但细菌的细胞分裂速度呈指数增长,它们也会越长越快,污水变净水同时,还要处理这些不断长大的“腐烂神”。

  邱教授提供的活性污泥法概念模型中可看出,“吃”掉污水的菌胶团形成菌还在不断长大,少部分回流继续发挥功用,而更多的成为废物排出。据武汉市环保局去年6月的信息公告,全市已经投运的26座城镇污水处理厂共产生污泥(含水率80%左右)41.2万吨,处理处置39.8万吨,处理处置的主要方式为水泥窑协同处置、堆肥、建材利用等。

  改写微生物基因 

  细菌抱团“吃掉”污泥 

  2017年水处理行业热点技术论坛上,专家们提出,水干净了,但留下一堆污泥,会造成巨大的二次污染,首当其冲的就是前沿技术的优化和推广,包括微生物技术手段。

  “我们正在用生物手段去调控菌胶团,一个个‘策反’瓦解,比如改写其中一个或更多细菌的DNA,能否使它或它们消解或变成另一副模样?”邱东茹说。

  记者在水生所的恒温摇床中看到,数以亿计的细菌抱团,形成了肉眼可见的絮状物,“这是从活性污泥中分离的菌胶团菌,但还有多种微生物隐身在活性污泥这个‘黑匣子’里,它们‘吃’污水的开关有很多个。”据介绍,找到开关后,未来可让“腐烂神”变样,降低转化成本,甚至变成广泛使用的一次性塑料餐具,或是在污水处理时控制其产生量。“比如可打造流动的污水处理厂,我们希望能调控黑臭水体的细菌,让水变清。吃虾季节臭水横流的景象或许不会再有。”

  2011年邱东茹从美国回汉工作,从武汉和香港的城市污水处理厂污泥中分离出菌胶团菌,率先进行基因组测序分析,揭示其“身份信息”,在国际权威期刊《水研究》上发表了相关论文。

  7年间,他们已从湖北、四川和湖南等地的污水处理厂分离出上百株菌,近期,他们发现新型蛋白质和胞外多糖共同介导活性污泥菌胶团的形成。成果发表在《环境微生物学》上。

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来源:长江日报 编辑:李楠