客观日本

日本产综研发现,活性污泥中的硝化细菌会影响水处理性能

2019年05月20日 能源环境
日本语

日本产业技术综合研究所(简称“产综研”)的一项研究发现,在对废水中的重油进行分解处理时,在复杂的水处理微生物群(活性污泥)中含量还不到0.25%的硝化细菌会影响活性污泥整体的重油分解性能。

此次,产综研组合使用了评价基因多样性的新方法和宏转录组分析法,将这些方法应用于进行废水处理的活性污泥反应器,从含有多种微生物的复杂代谢路径提取了重油分解的关键反应。研究发现,影响水处理系统整体的重油分解性能的,并不是重油分解菌本身,而是向重油分解菌提供能量且含量非常低的硝化细菌。此次的分析方法还有望用于调查水处理系统以外的其他环境的微生物反应。

日本产综研发现,活性污泥中的硝化细菌会影响水处理性能

图1:活性污泥分解废水中重油的反应图

研究内容

在使用活性污泥处理废水的过程中,即使在相同条件下运转,也经会常得到完全不同的结果。此次,产综研利用中试规模的活性污泥反应器,实施了含重油废水处理实验。向两个反应器中加入相同的活性污泥,在逐渐提高重油添加浓度后,尽管是在相同的条件下运转,但反应器的处理能力依然出现很大的差别(图2)。

日本产综研发现,活性污泥中的硝化细菌会影响水处理性能

图2:两个活性污泥反应器的处理能力的变化

很多微生物与人类一样,通过吸入氧气获得能量,但此次检测到的重油分解菌大部分都与以前所知道的重油分解菌不同,是能通过呼吸硝酸来获得能量的种类。此次实验中没有从外部供应硝酸,如图3(左)所示,在处理含有机物的废水的过程中会积累氨,活性污泥中所含的硝化细菌利用积累的氨生成硝酸,重油分解菌利用生成的硝酸获得了能量。

日本产综研发现,活性污泥中的硝化细菌会影响水处理性能

图3:硝化细菌的活性比较及通过供应硝酸促进重油分解

产综研调查了此次使用的反应器中的活性污泥细菌含量,虽然重油分解菌的含量占到整体的40%,但提供硝酸能量的硝化细菌的含量非常低,还不到0.25%。以前大多观点都认为含量越多的微生物越重要,但此次的方法显示,含量非常低的微生物也发挥着重要作用。

产综研通过此次的方法发现,即使是存在氧气的环境,微生物实际上也会分解重油。以前一直认为持久性化合物的微生物分解主要是通过氧气进行的,但近年来有研究显示,这样的微生物分解在自然环境中还会进行厌氧分解。此次的实验结果也支持这一结论,今后便还有可能更加详细地查明在自然环境中发生的分解反应。

相关论文已于2019年5月13日发表在英国学术期刊《通讯-生物学》的网络版上。(日文发布全文

文:JST客观日本编辑部

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