环球视界--新加坡发现可同时脱氮除磷的新型微生物

新加坡发现可同时脱氮除磷的新型微生物

近日，新加坡国立大学（NUS）的研究团队发现了一种Thauera sp.的新型菌株，并将其命名为SND5。该菌株可以同时去除污水中的氮和磷，与传统污水处理方法相比，大大减少了工艺占地面积，降低了运营成本和温室气体排放。这项研究于2020年10月15日发表在IWA期刊《Water Research》上。

在不同的反应器里分别进行脱氮除磷不仅占地大，处理成本也相对昂贵目前；而在单一系统内由于不同微生物之间相互竞争，使得兼顾各种微生物的活性和保持彼此之间的微妙平衡变得十分复杂和困难。此外，现有的一些污水处理工艺还会释放出温室气体一氧化二氮。

Thauerasp.菌株SND5是在新加坡的一座污水处理厂中发现的，起初是由于研究人员在日常检测时发现该污水厂好氧池中氮磷的浓度出乎意料的低。这一“反常”现象促使研究人员进行进一步的取样研究，他们希望能够解释该现象并加以利用。随后，研究人员从一个反应池中采集水样并分离出各种细菌，测试了它们各自去除氮和磷的能力。其中一种菌株呈粘性乳脂状，在琼脂培养基上表现为浅黄色斑点。在此基础上，研究团队完成了基因测序，并将结果与全球数据库中的相关菌种进行了比较，最后他们将其确定为一种新菌株。

何建中副教授（左）和研究员王庆坤博士（右）团队从污水样本中分离出了Thauera sp SND5菌株.  图片来源: (NUS, 2020)

为了解Thauera sp. SND5的脱氮除磷能力和机理，研究人员对其分别进行了传统反硝化、异养硝化、好氧反硝化、同步硝化反硝化（SND）以及反硝化聚磷的测试，结果（部分数据）如下：

主要发现如下：

  • 传统反硝化条件下，SND5对亚硝酸盐的去除速率高于对硝酸盐的去除，因此过程中不会产生亚硝酸的积累；

  • SND5可作为异养硝化-好氧反硝化菌（HN-AD）在好氧条件下进行同步硝化反硝化（SND）来脱氮。且同步硝化反硝化过程中的氨氮、硝酸盐氮、亚硝酸盐氮的去除率与单独异养硝化过程中的氨氮去除率以及好氧反硝化过程中的硝酸盐氮、亚硝酸盐氮去除率相比都十分具有可比性，甚至更高；

  • SND5还可以作为反硝化聚磷菌（DPAOs）来去除污水中的磷，电子受体可以是氧气，也可以是硝酸盐或者亚硝酸盐；

  • SND5异养硝化可能的代谢途径：NH4+ —> NH2OH —> N2，过程中没有检测到N2O的产生。
与传统的硝化和反硝化脱氮工艺相比，使用该新菌株进行脱氮除磷时耗氧较少，可以节省约62％的电力消耗。此外，该过程中不会产生温室气体。研究人员希望能够利用该新型菌株设计出单一系统的反应器来更加有效地处理污水。

参考资料

NUS. (2020,December 9). A new multitasking microbe to purify wastewater. Retrievedfrom NUS: https://news.nus.edu.sg/a-new-multitasking-microbe-to-purify-wastewater/

Wang, Q., &He, J. (2020, October). Complete nitrogen removal via simultaneousnitrification and denitrification by a novel phosphate accumulating Thauera sp.strain SND5. Water Research, 185. Retrieved from NUS: https://news.nus.edu.sg/a-new-multitasking-microbe-to-purify-wastewater/

国际水协会（IWA）官网 www.iwa-network.org

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