Инженеры открыли новый микроб для более простой, дешевой и экологичной очистки сточных вод: новый штамм бактерии может удалять из сточных вод как азот, так и фосфор

Инженеры открыли новый микроб для более простой, дешевой и экологичной очистки сточных вод: новый штамм бактерии может удалять из сточных вод как азот, так и фосфор
Инженеры открыли новый микроб для более простой, дешевой и экологичной очистки сточных вод: новый штамм бактерии может удалять из сточных вод как азот, так и фосфор

Исследователи из Национального университета Сингапура (NUS) разработали новый способ очистки сточных вод, который намного проще, дешевле и экологичнее, чем существующие методы.

Во главе с доцентом Хэ Цзяньчжуном с факультета гражданского и экологического строительства инженерного факультета команда NUS обнаружила новый штамм бактерии под названием Thauera sp. штамм SND5, способный удалять из сточных вод как азот, так и фосфор.

Это открытие, о котором впервые было сообщено в журнале Water Research 15 октября 2020 года, значительно снижает высокие эксплуатационные расходы и выбросы парниковых газов, связанные с традиционными методами очистки сточных вод.

Новый метод очистки, разработанный командой, также претендует на получение награды Международной водной ассоциации за инновации в проектах 2021 года.

Удалитель загрязнений 2-в-1

В сточных водах азот присутствует в аммиаке, а фосфор - в фосфатах. Слишком большое количество любого из этих соединений может загрязнить окружающую среду, поэтому их необходимо удалить перед выпуском очищенной воды.

В большинстве существующих систем очистки сточных вод используются отдельные реакторы для удаления азота и фосфора с разными условиями для разных микробов. Такой процесс и громоздкий, и дорогой.

Некоторые существующие системы используют один реактор, но они неэффективны, потому что разные микробы в одном и том же реакторе будут конкурировать друг с другом за ресурсы. Это затрудняет поддержание тонкого баланса между микробами, что приводит к снижению общей эффективности.

Еще одна проблема с некоторыми существующими методами очистки сточных вод заключается в том, что они выделяют закись азота, парниковый газ. Новый микроб команды NUS решает эту проблему, поскольку вместо этого он превращает аммиак в безвредный газообразный азот. Кроме того, было обнаружено, что фосфаты, изначально присутствующие в сточных водах, удаляются.

Быстрее, дешевле и экологичнее

Уникальная бактерия SND5 была обнаружена на станции очистки сточных вод в Сингапуре. Когда исследовательская группа NUS проводила обычный мониторинг, они обнаружили неожиданное удаление азота в аэробных резервуарах, а также лучшее, чем ожидалось, удаление фосфатов, несмотря на отсутствие известных бактерий, удаляющих фосфор.

«Это приводит нас к гипотезе о возникновении ранее неописанного биологического явления, которое мы надеемся понять и использовать для дальнейших приложений», - сказал доц.

Исследователи NUS затем взяли образцы сточных вод из резервуара, выделили различные штаммы бактерий и проверили каждый из них на способность удалять азот и фосфор.

Один из штаммов, появившийся на агаровой среде в виде липких кремообразных светло-желтых пятен, удивил исследователей своей способностью удалять азот и фосфор из воды. На самом деле, он сделал свою работу быстрее, чем другие протестированные микробы. Команда NUS секвенировала его гены и сравнила их с родственными бактериями в глобальной базе данных. Затем они установили, что это новый штамм.

По сравнению с обычными процессами удаления азота при нитрификации и денитрификации, способ использования нового идентифицированного микроба командой NUS может сэкономить около 62 процентов электроэнергии из-за его более низкой потребности в кислороде. Это имеет большое значение, так как система аэрации на очистных сооружениях может потреблять почти половину всей энергии предприятия.

Доцент Он объяснил: «Население и экономический рост неизбежно привели к увеличению производства сточных вод, поэтому важно разрабатывать новые технологии, которые дешевле в эксплуатации и производят меньше отходов в целом - и все это при достижении целей очистки."

Тем временем исследователи NUS стремятся протестировать свой процесс в большем масштабе и сформулировать «суп» из нескольких микробов, чтобы еще больше повысить производительность SND5.