大連廣植源生物科技有限公司

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

發(fā)表時間：2025-05-28 14:44

MPI益生菌技術(shù)介紹

MPI（Molecular biofilm embedding and fermentation,Probiotics nutrition linking,Immune lysosomal enzyme in space）益生菌環(huán)境控制技術(shù)是利用益生菌（廣譜有益微生物）綜合代謝機(jī)理，快速改變有機(jī)物的降解模式，通過益生菌物質(zhì)代謝的酯化、縮合、氨化、乙酰化、分解、轉(zhuǎn)化、重組、合成以及代謝產(chǎn)物的化合等過程，利用生物酶催化控制作用，靶向性抑制有毒有害氣體產(chǎn)生，并原位貯存所有代謝產(chǎn)物為植物營養(yǎng)元素，同時降解有毒有害物質(zhì)，絡(luò)合、鈍化和礦化重金屬的毒性，抑制致病微生物，達(dá)到通過處理有機(jī)物實現(xiàn)環(huán)境控制的目的。

MPI益生菌技術(shù)的作用機(jī)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(qiáng)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(jī)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(jìn)行，并通過代謝產(chǎn)物的有機(jī)絡(luò)合和化合反應(yīng)進(jìn)行代謝產(chǎn)物貯存。含碳的有機(jī)物被分解為CO₂和H₂O，合成有機(jī)酸，再合成有機(jī)酸鹽，使得碳被貯存。含氮的有機(jī)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(jī)酸，再合成無機(jī)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(jìn)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(jī)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(jī)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(jī)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(jī)絡(luò)合和化合反應(yīng)進(jìn)行代謝產(chǎn)物貯存。含硫有機(jī)物被分解成S、SO₃^2-、SO₄^2-，生成無機(jī)酸，再合成無機(jī)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(jī)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(jìn)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(jī)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(jī)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(jī)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(jī)物處理效率，并靶向分解自然菌群降解酶，控制有機(jī)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(xì)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(jìn)行生物轉(zhuǎn)化。這些益生菌對重金屬進(jìn)行生物氧化和還原、甲基化與去甲基化以及溶解和有機(jī)絡(luò)合配位，降解轉(zhuǎn)化重金屬，改變其毒性，進(jìn)而形成解毒機(jī)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(dá)到降解、鈍化、礦化重金屬的毒性作用。

2.5 空間免疫機(jī)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(jī)物的發(fā)酵處理過程中產(chǎn)生大量的有機(jī)酸，抑制有害細(xì)菌，分解有機(jī)磷、有機(jī)氯、霉菌毒素、細(xì)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(jī)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(jī)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(jī)物的硫氫和碳?xì)浠衔镏械臍浞蛛x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(jī)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(jī)質(zhì)，而藻類可以利用微生物降解有機(jī)質(zhì)產(chǎn)生的CO₂進(jìn)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(jìn)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(jìn)作用。例如，水體中的氨化細(xì)菌和硝化細(xì)菌能夠?qū)⒑袡C(jī)物質(zhì)分解并進(jìn)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(jī)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(qiáng)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(jī)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(xì)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(xì)菌的生長有明顯的抑制作用微囊藻與硝化細(xì)菌之間對氨氮等存在競爭性利用。細(xì)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(bǔ)充時，通過對營養(yǎng)的競爭，細(xì)菌就會抑制藻類的生長。

MPI益生菌技術(shù)的領(lǐng)先性

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(jìn)性、可行性、資源及環(huán)境效益等方面進(jìn)行評估。專家組成員認(rèn)為：該項技術(shù)實用性強(qiáng)，技術(shù)效果達(dá)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(jìn)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(bǔ)、共生協(xié)同。

3. 空間免疫技術(shù)。可以同時實施體內(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(jìn)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(qiáng)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。

MPI益生菌技術(shù)治理水體的效果預(yù)期

MPI益生菌技術(shù)已經(jīng)在受污染的湖泊、黑臭水體、水庫、溝渠、內(nèi)陸河流等以有機(jī)物為主要污染源的水體治理中取得明顯效果，主要表現(xiàn)在：

1. 改良水質(zhì)和底質(zhì)，消除水體和底泥臭味；

2. 降低水體濁度，提高水體透視度；

3. 降低水體和底泥中的富營養(yǎng)物質(zhì)含量，降低COD、氨氮、總氮、總磷等指標(biāo)，使上述指標(biāo)達(dá)到目標(biāo)要求；

4. 抑制水草和藻類過度生長，分解藍(lán)藻毒素，增加水中溶解氧含量，利于水生動植物自然生長；

5. 礦化鈍化重金屬，提升底泥干物質(zhì)含量比，恢復(fù)底泥自然活性；

6. 長期使用可以恢復(fù)水系生態(tài)自凈能力，構(gòu)建水生動物、植物及微生物平衡的生物循環(huán)系統(tǒng)。

MPI益生菌技術(shù)治理水體的成本預(yù)估

根據(jù)水體大小、污染指標(biāo)強(qiáng)度、處理時間、水體狀態(tài)（靜態(tài)水、流動水）等因素，菌劑的使用品種和用量有差異，通常越大的水體益生菌的效能發(fā)揮越充分，成本越低。采用MPI環(huán)控益生菌技術(shù)進(jìn)行水污染治理的噸水費用4元至20元不等。

MPI益生菌技術(shù)水體治理的典型案例

6.1 內(nèi)陸河流冬季治理

6.1.1 項目背景

2023年春節(jié)前夕（臘月廿六），大連市多條河流的國斷面氨氮、總氮指標(biāo)超標(biāo)，被國家環(huán)保督查限期整改，我們對這幾天河流在室外溫度-15°~-4°，水面已冰封的條件下投加益生菌，對河流水質(zhì)進(jìn)行了治理。

6.1.2 治理內(nèi)容及效果

在河流的上游，砸開冰面，通過滴灌形式向河水中投加MPI有機(jī)污水治理除臭環(huán)控益生菌，在兩天后在下游的國斷面檢查氨氮指標(biāo)從原來的1.5mg/L降低到接近0mg/L，達(dá)到了≤1.0mg/L的標(biāo)準(zhǔn)。

6.2 內(nèi)陸河流夏季治理

6.2.1 項目背景

2022年6月，安徽省某河溝，受上游工廠污水污染，造成水體惡化，渾濁發(fā)臭，被群眾舉報，當(dāng)?shù)卣?guī)建一個污水處理廠，但需要兩個月竣工，我司應(yīng)邀進(jìn)行應(yīng)急處理。

6.2.2 治理內(nèi)容及效果

我司技術(shù)人員通過在上游滴灌MPI有機(jī)污水處理益生菌，在河道中揚(yáng)撒MPI淡水底泥處理益生菌，經(jīng)過2個月的階段性治理，水質(zhì)和底泥得以修復(fù)，水中的氨氮和總氮相對治理前分別降低85%和80%，水質(zhì)清澈，河邊河底長出了水草，達(dá)到了鎮(zhèn)政府要求的治理目標(biāo)。

6.3 黑臭水體治理

6.3.1 項目背景

2024年6月，面積為2700平水塘，庫容4500立。受附近養(yǎng)雞場的養(yǎng)殖廢水污染，造成水體富營養(yǎng)化嚴(yán)重，散發(fā)惡臭氣味，被附近村民反復(fù)投訴。我司應(yīng)邀進(jìn)行了為期一個月的應(yīng)急治理。

6.3.2 治理內(nèi)容及效果

我司技術(shù)人員使用高壓噴射裝置在水中噴灑了MPI有機(jī)污水處理除臭益生菌，揚(yáng)撒了MPI淡水底泥處理益生菌及生物載體，在一個月后超標(biāo)準(zhǔn)完成了治理任務(wù)，街道進(jìn)行了正式驗收。

6.4 油田湖泊治理

6.4.1 項目背景

位于黑龍江省某油田生態(tài)示范區(qū)內(nèi)，由12個相對獨立區(qū)塊組成。B1區(qū)總面積6.1萬平方米，庫容10萬立，受農(nóng)業(yè)面源污染和油井排污污染，治理前是12個區(qū)塊中污染相對較重的區(qū)塊。經(jīng)與油田領(lǐng)導(dǎo)溝通，選擇進(jìn)行治理，根據(jù)治理結(jié)果確定是否按照此種方式對油區(qū)的其他湖泊進(jìn)行治理。

6.4.2 治理內(nèi)容及效果

根據(jù)有油污進(jìn)入的特殊情況，我司除了投加治理水和底泥的MPI有機(jī)污水處理除臭益生菌和MPI淡水底泥處理益生菌外，專門研發(fā)了針對石油多環(huán)芳烴進(jìn)行分解的產(chǎn)品進(jìn)行同時投加。經(jīng)過一個月的治理，B1區(qū)的水質(zhì)、底泥質(zhì)地都得到了明顯改善。油田領(lǐng)導(dǎo)已決定全部采用MPI技術(shù)對油田的水系湖泊進(jìn)行治理。