污水變凈水留下大量污泥 水生所團隊用“基因魔法”讓細菌“吃掉”污泥

經典動畫《千與千尋》中，面目惡臭的腐爛神，進到“湯屋”被洗出一堆人類的垃圾后，才被發現原來是清亮的河神。現實中，科學家用神奇的基因手段，讓專吃污水的“腐爛神”變身。近日，長江日報記者采訪了中科院水生所邱東茹研究員團隊，他們在解決污水處理廠剩余污泥這個世界級難題上，已有階段性成果。

水中活性炭

菌膠團菌讓污水變凈水

100年前，英國人就發現活性污泥能用來處理污廢水。我國約九成的市政污水處理都是采用“活性污泥法”。

世界各地至少有50000座活性污泥法污水處理廠在運行，每天處理著至少5億立方米的污水。可以毫不夸張地說，沒有活性污泥法的世界將難以想象。

中科院水生所“百人計劃”學者邱東茹說，菌膠團的形成是活性污泥法成功的關鍵。菌膠團可通過重力沉淀下來，實現泥和水的分離，凈化后清水經消毒處理即可排出，無需過濾。菌膠團菌專愛“吃”污水，它們利用氧氣，迅速地將溶解在污水中的污染物質降解或轉化，仿佛是水中活性炭，但細菌的細胞分裂速度呈指數增長，它們也會越長越快，污水變凈水同時，還要處理這些不斷長大的“腐爛神”。

邱教授提供的活性污泥法概念模型中可看出，“吃”掉污水的菌膠團形成菌還在不斷長大，少部分回流繼續發揮功用，而更多的成為廢物排出。據武漢市環保局去年6月的信息公告，全市已經投運的26座城鎮污水處理廠共產生污泥(含水率80%左右)41.2萬噸，處理處置39.8萬噸，處理處置的主要方式為水泥窯協同處置、堆肥、建材利用等。

改寫微生物基因

細菌抱團“吃掉”污泥

2017年水處理行業熱點技術論壇上，專家們提出，水干凈了，但留下一堆污泥，會造成巨大的二次污染，首當其沖的就是前沿技術的優化和推廣，包括微生物技術手段。

“我們正在用生物手段去調控菌膠團，一個個‘策反’瓦解，比如改寫其中一個或更多細菌的DNA，能否使它或它們消解或變成另一副模樣?”邱東茹說。

記者在水生所的恒溫搖床中看到，數以億計的細菌抱團，形成了肉眼可見的絮狀物，“這是從活性污泥中分離的菌膠團菌，但還有多種微生物隱身在活性污泥這個‘黑匣子’里，它們‘吃’污水的開關有很多個。”據介紹，找到開關后，未來可讓“腐爛神”變樣，降低轉化成本，甚至變成廣泛使用的一次性塑料餐具，或是在污水處理時控制其產生量。“比如可打造流動的污水處理廠，我們希望能調控黑臭水體的細菌，讓水變清。吃蝦季節臭水橫流的景象或許不會再有。”

2011年邱東茹從美國回漢工作，從武漢和香港的城市污水處理廠污泥中分離出菌膠團菌，率先進行基因組測序分析，揭示其“身份信息”，在國際權威期刊《水研究》上發表了相關論文。

7年間，他們已從湖北、四川和湖南等地的污水處理廠分離出上百株菌，近期，他們發現新型蛋白質和胞外多糖共同介導活性污泥菌膠團的形成。成果發表在《環境微生物學》上。