厌氧废水处理污泥消化的生物强化：对微塑料去除的展望

微塑料在环境中的存在促使人们对其在环境不同阶段的流行、归宿和运输进行了大量研究。由于它们无处不在并进入食物链，人们对将它们从环境中移除也很感兴趣。废水处理厂已被确定为微塑料拦截器，因为水处理过程主要通过初级和二级处理去除废水流中的微塑料。由于污泥含有从废水流中去除的最大比例的微塑料，因此它具有减少环境中微塑料流行的巨大潜力。在微塑料返回环境之前，它基本上是污水处理厂的最后一道屏障。

由于污泥的厌氧消化是一个生物过程，因此可以进行生物强化以增强去除其中的微塑料。然而，这种去除微塑料的方法并没有受到太多关注，这可能是因为发现的微塑料降解厌氧微生物数量相对较少。在厌氧消化过程中去除微塑料可能具有增强甲烷促进诱导的优点。

由于致力于这种微塑料去除途径的工作极少，该文提供了这样做的前景，随着厌氧消化生物增强的当前进展。与此同时，有研究指出污泥中微塑料的存在可能会破坏在厌氧消化过程中甲烷的产生，这可能是纳米塑料对关键酶生产的抑制作用。此外，塑料中的塑化剂和微塑料吸附的有毒物质的浸出可能会对甲烷的推导产生负面影响。因此，在厌氧消化过程中去除微塑料可能具有增强甲烷促进诱导的优点。由于致力于这种微塑料去除途径的工作极少，该文提供了这样做的前景与厌氧消化的生物强化的当前进展。

(1)微塑料降解厌氧菌的有效性：

（厌氧微生物或微生物群落显示出生物降解微塑料的能力)

上表总结了能够降解微塑料的厌氧菌或细菌聚生体。

(2)污水处理厂污泥生物强化消化的可行性：

污水处理厂污泥消化的生物强化已经在实验上成功进行。现有的污泥厌氧消化生物强化试验主要集中在甲烷和沼气产量的提高上。生物炭和活性炭的添加通过提高甲烷和沼气产量来改善反应器性能，这可能是因为它们提供了微生物固着的表面，并防止它们被冲走。在厌氧消化中使用这些添加剂需要仔细优化它们的剂量以增强微生物生长和保留，同时为厌氧消化提供合适的物理和化学条件。

(沼气生产的阶段)

挥发性脂肪酸（VFA）是由分解的生物聚合物通过产酸作用合成的（上图）。VFAs的积累负面影响甲烷和沼气合成，这是酸化的结果，其对消化器的微生物施加压力。成功用于PHA厌氧生物降解的污泥微生物群落被认为与厌氧污泥消化具有良好的相容性，甚至有利于甲烷的产生。

(污泥厌氧消化的生物强化以提高其性能)

观察到，混合培养在甲烷和沼气产生方面产生了良好的改善，尽管支持的单一培养也很有希望（上表）

结果总结：由于污泥捕获了水处理流中的大部分微塑料，它为减轻微塑料污染提供了一个渠道。如果污水处理厂污泥中的微塑料能够被生物降解，通过农业生物固体应用返回环境的微塑料数量将大大减少。此外，由于酶活性的破坏或从微塑料中浸出的化学物质对负责污泥消化的微生物的毒性作用，污泥中越来越多的微塑料会降低厌氧污泥消化的效率。微塑料降解厌氧菌的可用性和生物强化厌氧污泥消化的成功意味着有目的的生物强化具有巨大的潜力，可以提高厌氧污泥消化中沼气的产生和微塑料的生物降解。许多厌氧菌，如假单胞菌等，已被证实具有降解微塑料的能力。鉴于污泥厌氧消化的复杂性，这篇观点文章强调了 Clos tridium sp 的潜力。它参与乙酸生成，并已成功地通过基因工程进行微塑料生物降解，作为生物强化的可行候选者。认为来自污泥或废水处理厂的微生物聚生体具有改善更广泛微塑料的厌氧消化和降解的益处，特别是在基因工程和挥发性脂肪酸和微塑料降解适应后。它还认为生物强化具有成本效益，并且可以与现有的污泥处理工艺相结合。

未来的工作：已发现越来越多的微塑料降解厌氧菌，但数量仍明显低于需氧菌。可以开展更多研究来识别污水处理厂污泥或厌氧消化池中能够降解微塑料的厌氧菌。厌氧菌如梭状芽孢杆菌的初步基因工程。已经进行了赋予微塑料降解能力的研究，这可以进一步扩展到其他厌氧菌或编码微塑料降解酶的其他基因。用于提高甲烷或沼气产量的厌氧污泥消化器的生物强化在实验上取得了一些成功。这种用于去除微塑料的生物强化可以通过纯培养或微生物联合体进行研究和扩大。? 生物强化前微生物的驯化已被确定为确保微生物在生物强化期间存活和更好性能的关键步骤。同样可以研究用于去除微塑料的厌氧菌。? 某些厌氧菌表现出降解石油基微塑料的能力，除了目前更普遍研究的生物塑料的厌氧消化之外，还可以进一步探索这一点