微生物学通报  2019, Vol. 46 Issue (8): 1865−1866

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文章信息

刘双江, 王爱杰
LIU Shuang-Jiang, WANG Ai-Jie
活性污泥微生物组:去除污浊,只留清淡
Activated Sludge Microbiome: remove pollutants for clean water
微生物学通报, 2019, 46(8): 1865-1866
Microbiology China, 2019, 46(8): 1865-1866
DOI: 10.13344/j.microbiol.china.199008

文章历史

活性污泥微生物组:去除污浊,只留清淡
刘双江1 , 王爱杰2     
1. 中国科学院微生物研究所    北京    100101;
2. 中国科学院生态环境研究中心    北京    100085
摘要: 活性污泥法诞生一百多年来,在污水处理特别是城市污水处理中发挥了不可替代的作用。活性污泥微生物是去除污染物包括新型有机和无机污染物的关键角色,活性污泥微生物组为微生物分离培养、功能鉴定和生态互作等方面的研究带来新的活力。
关键词: 活性污泥微生物组    污水处理厂    微生物生态学    微生物菌群    
Activated Sludge Microbiome: remove pollutants for clean water
LIU Shuang-Jiang1 , WANG Ai-Jie2     
1. Institute of Microbiology, Chinese Academy of Sciences, Beijing 100101, China;
2. Research Center for Eco-Environmental Sciences, Chinese Academy of Sciences, Beijing 100085, China
Keywords: Activated sludge microbiome    Wastewater treatment plant    Microbial ecology    Microbial community    

生命——浮出海洋爬向陆地,人类——走出丛林落户城阙。创造人类文明的过程,究竟是人改造自然的结果,还是人与自然和谐的历史,在我们看来,是说不清的。但有一点是客观事实:对于人类而言,自然界中的微生物,亦敌亦友。病原微生物损害身体;有益微生物促进健康、保护环境。活性污泥微生物,是有益微生物,清除污染、保护环境。活性污泥微生物组,是生活在污水处理反应器中的一群有益微生物,它们降解和转化污水中的有机和无机污染物,甚至灭杀病原微生物,还水以清澈,给人以愉悦。

当人类的祖先定居城中并成群结社围成了一个个社区之后,随之而来的问题是人类排泄物和生活污水的处理问题。19世纪初,人类开始设计化粪池处理人类排泄物;20世纪初,出现真正意义上的活性污泥法处理城市生活污水。这是人类文明的进步,也是人类不断认知自然界微生物的结果。一百多年来,活性污泥法不断改进和优化,形成了诸多的污水处理工艺类型。然而,一百多年来,人们的生活方式有了很大的变化,生活污水中污染物的种类也不断增加,个人护理日用品、抗生素、纳米材料等都是生活污水中的新型污染物,对城市污水的处理提出了更高的要求,也为活性污泥法的发展提供了新机遇。不仅仅是城市生活污水,活性污泥法还应用在工农业生产废水、食品化工废水等的处理。无论哪种工艺类型,其中降解和去除污染物的主角,都是活性污泥中的微生物。

微生物种类繁多、功能多样、适应环境能力强。不同微生物之间互相作用,或协同、或拮抗、或和平共处。活性污泥中有多少种微生物?曾经认为,活性污泥中15%的微生物已经被分离培养[1],然而最新的研究表明,全球城市污水处理厂活性污泥中有数亿种微生物(物种),但能够在实验室培养的物种数量仅有0.001%,即还有99.999%的活性污泥微生物物种没有被分离培养[2],这对于认识活性污泥微生物在污水处理中的功能和作用形成了巨大的挑战。微生物组学技术为揭示活性污泥中微生物菌群的组成、结构和功能提供了新的技术平台和新视角,中国科学院2018年启动了“人体与环境健康微生物组的共性技术研究”项目,其中,活性污泥微生物组是重要的研究内容。近期,科技部公布的合成生物学专项重点研发计划申报指南中,人工合成活性污泥菌群等列为专题研究内容。可以预期,这些研究项目和研究计划的实施,将使人类对活性污泥及其微生物菌群的认知,提升到一个新的高度,为未来城市污水和工业废水的资源化打下坚实的基础。值此重要时刻,《微生物学通报》特别组织了这期活性污泥微生物组主题刊。

有幸成为本期主题刊的特邀主编,为从事环境保护特别是水处理微生物学研究和实践应用的同行们服务。本期刊出21篇关于活性污泥的文章,包括研究论文和综述文章,涵盖活性污泥微生物组成结构、其与污水处理厂工艺参数和环境因素的互作和变化。这些文章仅仅是我国从事相关研究和实践应用的一小部分,希望通过这样一个小小的主题刊,散射出我们认知活性污泥微生物组的一角,引出更多真知灼见。由于能力和水平有限,主题刊中一定有许多疏忽和遗漏之处,望同仁们多多包涵。

参考文献
[1]
Amann RI, Ludwig W, Schleifer KH. Phylogenetic identification and in situ detection of individual microbial cells without cultivation[J]. Microbiological Reviews, 1995, 59(1): 143-169.
[2]
Wu LW, Ning DL, Zhang B, et al. Global diversity and biogeography of bacterial communities in wastewater treatment plants[J]. Nature Microbiology, 2019, 4(7): 1183-1195. DOI:10.1038/s41564-019-0426-5