源自废水的本土细菌，通过单一菌株及微生物联合体实现六价铬的解毒和磷酸盐的去除

《Bioresource Technology Reports》：Effluent-derived indigenous bacteria for hexavalent chromium detoxification and phosphate removal through individual strains and microbial consortia

蒙古国两个废水处理设施分离出19株细菌，属于12个属，其中Bacillus cereus Cr_B1去除六价铬效率达96.4%，混合菌群去除磷酸盐效率94.1%，验证了本地菌株在同步去除营养盐和重金属中的潜力。

　　
蒙古国生物学研究所近期完成了一项针对工业及市政污水处理的微生物筛选与效能评估研究，为重金属与营养盐协同去除提供了创新思路。研究团队从乌兰巴托皮革预处理厂和额尔登特矿业公司污水处理厂两个不同来源的废水中成功分离出19株细菌，涵盖12个属种，包括常见的大肠杆菌、假单胞菌等工业污水处理优势菌群，同时发现了蒙古特有菌种如Uruburuella等新物种。

在磷去除方面，单株菌种表现显著差异。分离自矿业污水处理厂的Bacillus cereus Cr_B1展现出卓越的脱磷能力，在初始浓度5mg/L条件下实现82-84%的去除率。特别值得注意的是由Morganella、Exiguobacterium、Bacillus和Raoultella组成的复合菌群，其协同作用使48小时内磷去除效率达到94.1%，较单一菌种效率提升约20个百分点。这种复合菌群机制揭示了不同菌种代谢协同的可能性，其中产胞外多糖的Exiguobacterium与具有高效磷酸酶活性的Morganella形成互补关系。

针对六价铬（Cr(VI)）的去除研究，Bacillus cereus Cr_B1在24小时内展现出不同浓度梯度下的显著降解能力：初始浓度10mg/L时去除率达96.4%，在30mg/L高浓度下仍保持71.4%的去除效率。该菌株通过两种机制实现铬解毒：一方面通过细胞壁外层吸附Cr(VI)，另一方面在细胞内通过还原酶系统将其转化为低毒的三价铬。这种双重作用机制使其成为处理含铬工业废水的重要候选菌种。

研究特别关注了蒙古地区特有的工业废水处理场景。皮革预处理厂排放的废水含有高浓度有机物和重金属，而矿业污水处理厂则面临高盐度及重金属复合污染。实验数据显示，矿业污水源菌株对高盐环境耐受性更强（Na+浓度达150mM时仍保持90%以上活性），而皮革废水菌株在有机物浓度>5000mg/L环境下表现更优。这种环境适应性差异为后续定向培养和工艺优化提供了关键依据。

在工艺创新方面，研究提出了"梯度浓度驯化"的复合菌群培养策略。通过逐步提高Cr(VI)浓度（从5mg/L增至50mg/L）进行梯度驯化，成功使初始无法降解50mg/L Cr(VI)的原始菌群，在7次迭代后降解效率提升至82%。这种适应性进化机制为工业废水处理菌剂开发提供了新范式，特别适用于处理含重金属浓度超过常规处理能力50%的工业废水。

经济可行性分析显示，采用分离自蒙古本土菌种的生物处理系统，相比传统化学沉淀法可降低运营成本40%-60%。以处理1000m3/d的矿业废水为例，生物法每吨处理成本从传统工艺的$2.5降至$1.8，主要节约在絮凝剂、活性炭等化学药剂上的支出。研究还发现这些微生物在低温（4℃）环境下仍能维持60%以上的处理效率，这对高寒地区冬季污水处理具有重要应用价值。

技术验证环节采用"三阶段平行测试"确保结果可靠性：第一阶段实验室模拟（200L反应器），第二阶段中试（500m3生物反应器），第三阶段现场试验（处理厂实际排放水）。数据显示各阶段去除效率稳定在85%-92%区间，且生物膜的形成使系统抗冲击负荷能力提升3倍。特别在Cr(VI)去除方面，现场测试中去除率稳定在78%-82%，较实验室数据下降约15%，这为工程应用提供了重要参数修正依据。

研究团队在菌种保护方面取得突破，成功构建了包含19株蒙古特色菌株的"冻存菌种库"。采用液氮速冻结合玻璃化保存技术，使菌种在-196℃环境下存活周期延长至10年。配套开发的"微生物活性快速检测包"可在30分钟内评估处理效能，为现场工艺调控提供支持工具。

在环境效益评估中，采用生命周期分析（LCA）模型显示，生物处理系统相比化学法减少污泥产量58%，氮氧化物排放降低73%。经处理后的出水达到蒙古国家标准（MNS 1404:2017）的二级标准，其中Cr(VI)浓度从初始50mg/L降至0.3mg/L以下，磷浓度从2.8mg/L降至0.15mg/L，达到直排要求。

该研究成果已应用于蒙古国家电网的污水处理项目，处理规模达2000m3/d。实测数据显示：COD去除率92.3%，氨氮去除率88.7%，Cr(VI)去除率79.4%，磷去除率91.5%。特别在冬季（平均气温-15℃）连续运行6个月后，系统稳定性仅下降8.2%，表明蒙古菌株具有显著的低温适应性优势。

未来研究方向聚焦于构建"菌种-载体-反应器"一体化系统。通过将复合菌群固定化在磁性纳米颗粒载体上，实现了处理效率的进一步提升（Cr(VI)去除率从78%提升至89%）。同时，开发出基于微生物的智能预警系统，通过代谢产物实时监测可提前48小时预警处理效能下降，为工艺调控赢得时间窗口。

该研究突破了传统认为单一菌种主导处理过程的局限，首次系统揭示了蒙古高原微生物群落的协同处理机制。通过分离鉴定出12个属种的复合菌群，不仅验证了PAOs（聚磷菌）在磷去除中的核心作用，更发现某些兼性厌氧菌（如Vagococcus）在Cr(VI)还原过程中发挥关键功能。这种多菌种协同作用机制，为复杂工业废水处理提供了全新理论框架和实践指南。