經(jīng)典動(dòng)畫《千與千尋》中，面目惡臭的腐爛神，進(jìn)到“湯屋”被洗出一堆人類的垃圾后，才被發(fā)現(xiàn)原來(lái)是清亮的河神。現(xiàn)實(shí)中，科學(xué)家用神奇的基因手段，讓專吃污水的“腐爛神”變身。近日，長(zhǎng)江日?qǐng)?bào)記者采訪了中科院水生所邱東茹研究員團(tuán)隊(duì)，他們?cè)诮鉀Q污水處理廠剩余污泥這個(gè)世界級(jí)難題上，已有階段性成果。

水中活性炭

菌膠團(tuán)菌讓污水變凈水

100年前，英國(guó)人就發(fā)現(xiàn)活性污泥能用來(lái)處理污廢水。我國(guó)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(yùn)行，每天處理著至少5億立方米的污水。可以毫不夸張地說(shuō)，沒(méi)有活性污泥法的世界將難以想象。

中科院水生所“百人計(jì)劃”學(xué)者邱東茹說(shuō)，菌膠團(tuán)的形成是活性污泥法成功的關(guān)鍵。菌膠團(tuán)可通過(guò)重力沉淀下來(lái)，實(shí)現(xiàn)泥和水的分離，凈化后清水經(jīng)消毒處理即可排出，無(wú)需過(guò)濾。菌膠團(tuán)菌專愛(ài)“吃”污水，它們利用氧氣，迅速地將溶解在污水中的污染物質(zhì)降解或轉(zhuǎn)化，仿佛是水中活性炭，但細(xì)菌的細(xì)胞分裂速度呈指數(shù)增長(zhǎng)，它們也會(huì)越長(zhǎng)越快，污水變凈水同時(shí)，還要處理這些不斷長(zhǎng)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(tuán)形成菌還在不斷長(zhǎng)大，少部分回流繼續(xù)發(fā)揮功用，而更多的成為廢物排出。據(jù)武漢市環(huán)保局去年6月的信息公告，全市已經(jīng)投運(yùn)的26座城鎮(zhèn)污水處理廠共產(chǎn)生污泥(含水率80%左右)41.2萬(wàn)噸，處理處置39.8萬(wàn)噸，處理處置的主要方式為水泥窯協(xié)同處置、堆肥、建材利用等。

改寫微生物基因

細(xì)菌抱團(tuán)“吃掉”污泥

2017年水處理行業(yè)熱點(diǎn)技術(shù)論壇上，專家們提出，水干凈了，但留下一堆污泥，會(huì)造成巨大的二次污染，首當(dāng)其沖的就是前沿技術(shù)的優(yōu)化和推廣，包括微生物技術(shù)手段。

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

記者在水生所的恒溫?fù)u床中看到，數(shù)以億計(jì)的細(xì)菌抱團(tuán)，形成了肉眼可見(jiàn)的絮狀物，“這是從活性污泥中分離的菌膠團(tuán)菌，但還有多種微生物隱身在活性污泥這個(gè)‘黑匣子’里，它們‘吃’污水的開(kāi)關(guān)有很多個(gè)。”據(jù)介紹，找到開(kāi)關(guān)后，未來(lái)可讓“腐爛神”變樣，降低轉(zhuǎn)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(shí)控制其產(chǎn)生量。“比如可打造流動(dòng)的污水處理廠，我們希望能調(diào)控黑臭水體的細(xì)菌，讓水變清。吃蝦季節(jié)臭水橫流的景象或許不會(huì)再有。”

2011年邱東茹從美國(guó)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(tuán)菌，率先進(jìn)行基因組測(cè)序分析，揭示其“身份信息”，在國(guó)際權(quán)威期刊《水研究》上發(fā)表了相關(guān)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(fā)現(xiàn)新型蛋白質(zhì)和胞外多糖共同介導(dǎo)活性污泥菌膠團(tuán)的形成。成果發(fā)表在《環(huán)境微生物學(xué)》上。