大連廣植源生物科技有限公司采用MPI技術(shù)在水污染治理中的應(yīng)用

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MPI益生菌技術(shù)的作用機理

2.1 碳氮轉(zhuǎn)化技術(shù)原理

這部分菌群由9個菌屬90個好氧、厭氧和兼氧有益微生物組成，具有強大的固碳和固氮功能。在益生菌營養(yǎng)鏈接的技術(shù)控制下，由有機物表面到內(nèi)部同時實施固液氣分子生物膜發(fā)酵，厭氧和好氧、硝化和反硝化同時進行，并通過代謝產(chǎn)物的有機絡(luò)合和化合反應(yīng)進行代謝產(chǎn)物貯存。含碳的有機物被分解為CO₂和H₂O，合成有機酸，再合成有機酸鹽，使得碳被貯存。含氮的有機物被分解成為NH₄⁺、NO^2-、NO^3-，通過專屬微生物作用合成銨鹽、無機酸，再合成無機酸鹽，使得氮被貯存。這些含碳和含氮的小分子營養(yǎng)成分為藻類、浮游植物和水中生物的繁殖和生長提供營養(yǎng)物質(zhì)，促進藻類為主的浮游植物的繁殖，同時藻類為主的浮游植物的光合作用，有機物的分解提供氧氣，從而形成一個穩(wěn)定的微生物和生物鏈循環(huán)，保持水體自我降解有機廢棄物、增加水體透明度和凈化水質(zhì)能力。

2.2 硫磷轉(zhuǎn)化技術(shù)原理

這部分菌群由3個菌屬20個兼氧有益微生物組成，在微生物營養(yǎng)鏈接的技術(shù)控制下，由有機物表面到內(nèi)部同時實施固液氣分子生物膜發(fā)酵，并通過代謝產(chǎn)物的有機絡(luò)合和化合反應(yīng)進行代謝產(chǎn)物貯存。含硫有機物被分解成S、SO₃^2-、SO₄^2-，生成無機酸，再合成無機酸鹽，使得硫被貯存。其中VA菌以固碳和固氮菌分泌的氨基酸為生化營養(yǎng)素，還原溶解溶性磷為固態(tài)磷，使有機磷失去毒性，轉(zhuǎn)移為可被植物吸收的營養(yǎng)型磷鹽，又能與固碳和固氮菌共生，并使其固碳和固氮能力成倍提高。這些含硫和含磷的小分子營養(yǎng)成分為藻類、浮游植物和水中生物的繁殖和生長提供營養(yǎng)物質(zhì)，促進藻類為主的浮游植物的繁殖，同時藻類為主的浮游植物的光合作用，有機物的分解提供氧氣，從而形成一個穩(wěn)定的微生物和生物鏈循環(huán)，保持水體自我降解有機廢棄物、增加水體透明度和凈化水質(zhì)能力。

2.3 輔助酶菌群技術(shù)原理

這部分菌屬由4種枯草芽孢桿菌組成，能在有機物處理過程中生成α^-淀粉酶、β^-葡聚糖酶、蛋白酶、纖維素酶、植酸酶、果膠酶和木聚糖酶等十幾種酶，這些酶可以提高有機物處理效率，并靶向分解自然菌群降解酶，控制有機氣體的產(chǎn)生。這部分菌群可以控制甲基輔助酶M，快速抑制甲烷的生成。

2.4 重金屬鈍化礦化菌群技術(shù)原理

這部分菌群由假單胞菌、酵母菌、芽孢桿菌等細菌組成。這些特殊微生物菌群，對有毒重金屬離子不僅具有抗性，同時也可以使重金屬進行生物轉(zhuǎn)化。這些益生菌對重金屬進行生物氧化和還原、甲基化與去甲基化以及溶解和有機絡(luò)合配位，降解轉(zhuǎn)化重金屬，改變其毒性，進而形成解毒機制，包括對Hg的脫甲基化和還原揮發(fā)、亞砷酸鹽氧化和鉻酸鹽還原以及Se的甲基化揮發(fā)等，達到降解、鈍化、礦化重金屬的毒性作用。

2.5 空間免疫機制菌群技術(shù)原理

這部分菌群由多種產(chǎn)酸有益桿菌組成。它們在有機物的發(fā)酵處理過程中產(chǎn)生大量的有機酸，抑制有害細菌，分解有機磷、有機氯、霉菌毒素、細菌毒素等有毒物質(zhì)，從而控制病原微生物的繁殖，在處理常見有機毒性物質(zhì)方面有良好的效果。一是脫鹵作用，降解氯代芳烴、農(nóng)藥、五氯酚等有機農(nóng)藥；二是脫烴作用，降解某些有烴基連接在氮、氧或硫原子上的農(nóng)藥分子。在產(chǎn)輔酶Q10菌的幫助下，形成抗病毒物質(zhì)和促生長因子，將有機物的硫氫和碳氫化合物中的氫分離出來，使有害物質(zhì)變?yōu)闊o害物質(zhì)。以硫化氫、二氧化碳、氮等為基質(zhì)，合成糖類、氨基酸類、維生素類、氮素化合物、抗病毒物質(zhì)和生理活性物質(zhì)等，使有機物代謝產(chǎn)生的有毒物質(zhì)對生物體失去致病作用，形成固液氣模式的空間免疫系統(tǒng)，有利于大自然的物質(zhì)循環(huán)和生物生存。

2.6 菌藻平衡技術(shù)原理

藻類是生活在淡水和海水的光合自養(yǎng)型生物，通過光合作用向水體供氧，增加水體的溶解氧，微生物降解有機質(zhì)，而藻類可以利用微生物降解有機質(zhì)產(chǎn)生的CO₂進行光合作用，如此循環(huán)形成的體系稱為“藻菌共生”。

藻類與微生物具有錯綜復(fù)雜的關(guān)系，每種藻形成自己獨特的菌群且兩者之間存在特異的種間關(guān)系。藻類主要通過營養(yǎng)物質(zhì)交換，氣體、酸堿度調(diào)節(jié)等促進環(huán)控益生菌生長。微生物作為水生態(tài)系統(tǒng)中重要的分解者，通過復(fù)雜的代謝活動參與水環(huán)境內(nèi)多種物質(zhì)的分解與轉(zhuǎn)化過程，從而作為微藻營養(yǎng)物質(zhì)的提供者與加工者；同時微生物還可以通過產(chǎn)生或分泌對微藻有益的代謝物質(zhì)或胞外產(chǎn)物，從而呈現(xiàn)對微藻的促進作用。例如，水體中的氨化細菌和硝化細菌能夠?qū)⒑袡C物質(zhì)分解并進一步通過硝化作用將其轉(zhuǎn)化為氨氮，為藻類生長提供無機氮；好氧微生物通過利用微藻周圍水體中高濃度的溶解氧，為藻類提供還原性較強的生存環(huán)境。

藻類具有產(chǎn)生活性次生代謝產(chǎn)物的基本機制，這些代謝產(chǎn)物包括脂肪酸、酚類、多糖等種類，它們具有抑制或消滅某些細菌的作用，顫藻對地衣芽孢桿菌的抑制是通過其胞外產(chǎn)物而非通過營養(yǎng)物質(zhì)的競爭而產(chǎn)生的。藻類直接與微生物競爭營養(yǎng)物質(zhì)而起到間接抑制作用，高種群密度微囊藻的生長對硝化細菌的生長有明顯的抑制作用微囊藻與硝化細菌之間對氨氮等存在競爭性利用。細菌對藻類的抑制或拮抗作用表現(xiàn)在多個方面，主要通過營養(yǎng)競爭、產(chǎn)生化學(xué)毒素、釋放溶藻酶等方式實現(xiàn)。在特定的水環(huán)境中，當(dāng)沒有外源營養(yǎng)物質(zhì)補充時，通過對營養(yǎng)的競爭，細菌就會抑制藻類的生長。

2023年7月由國家生態(tài)環(huán)境部固體廢物與化學(xué)品管理技術(shù)中心、中國科學(xué)院大連物理化學(xué)研究所、國家環(huán)境科學(xué)院、遼寧環(huán)境工程設(shè)計院，北京科技大學(xué)聯(lián)合院士專家組針對廣植源生物的MPI環(huán)控益生菌高效除臭技術(shù)從創(chuàng)新性、先進性、可行性、資源及環(huán)境效益等方面進行評估。專家組成員認(rèn)為：該項技術(shù)實用性強，技術(shù)效果達到國內(nèi)領(lǐng)先水平。

2024年4月，廣植源《MPI環(huán)控益生菌在污水處理領(lǐng)域碳減排和臭氣治理應(yīng)用》在由遼寧省國資委、遼寧省科技廳、遼寧省總工會組辦的“第一屆遼寧省國有企業(yè)“星火”創(chuàng)新創(chuàng)意大賽中榮獲三等獎（唯一獲獎水污染治理技術(shù)）。

綜上所述，相對傳統(tǒng)水污染治理技術(shù),MPI環(huán)控益生菌技術(shù)具有以下優(yōu)勢：

1. 分子生物膜發(fā)酵技術(shù)。突破了環(huán)境限制，常溫條件下厭氧、好氧、硝化、反硝化在固液氣中可以同時進行。

2. 微生物營養(yǎng)鏈接技術(shù)。實現(xiàn)了光能自養(yǎng)、光能異養(yǎng)菌種和化能自養(yǎng)、化能異養(yǎng)菌種供需互補、共生協(xié)同。

3. 空間免疫技術(shù)?？梢酝瑫r實施體內(nèi)、體外環(huán)境免疫，恢復(fù)、重塑自然免疫系統(tǒng)。

4. 益生菌藻類平衡技術(shù)。建立了“藻菌共生”生物循環(huán)體系，既可以利用環(huán)控益生菌通過營養(yǎng)競爭、釋放溶藻酶等拮抗作用，抑制有害藻類生長，也可以利用環(huán)控益生菌產(chǎn)生或分泌有益代謝產(chǎn)物、胞外產(chǎn)物，促進有益藻類生長。

5. 微生物營養(yǎng)鏈接系統(tǒng)。湖泊底泥固定化微生物原位修復(fù)技術(shù)采用的是具有自我微生物循環(huán)能力的微生物組合系統(tǒng)，具有很強的定植和繁殖能力。

6. MPI生物技術(shù)具有成本低、無設(shè)施、周期短、無二次污染、原位修復(fù)、泥水共治等明顯優(yōu)勢。

6.3 黑臭水體治理

MPI環(huán)控益生菌技術(shù)發(fā)展前景廣闊，

實現(xiàn)生態(tài)循環(huán)我們勢在必行！