污水变净水留下大量污泥 水生所团队用“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。