«Переход микробного сообщества активного ила и эффективность удаления фосфора в реакторе периодического действия при смене аноксидно-аэробного режима на режим биологического удаления фосфора» — так называется работа, выполненная учёными КНИТУ совместно с коллегами из исследовательских институтов ФИЦ Биотехнологии РАН. Она увидела свет в международном журнале Water, специализирующемся на публикации исследований в области наук о воде и водных технологий (Q1 по водным наукам, импакт-фактор 3,5).

В статье показано, как развивается микробное сообщество активного ила и изменяется эффективность удаления фосфора в реакторе периодического действия при переходе от обычной аноксидно-аэробной системы к системе с усиленным биологическим удалением фосфора (EBPR). Публикация затрагивает аспекты микробной экологии (сукцессия сообществ, взаимодействие бактерий), биохимические процессы (метаболизм фосфора и органических веществ у бактерий) и прикладные задачи в области инженерии окружающей среды — оптимизацию процессов очистки сточных вод, что имеет прямое практическое значение в организации работы реальных очистных сооружений.

Ключевой вклад в проведение экспериментов, сбор данных и первоначальный анализ внесла ассистент кафедры промышленной биотехнологии КНИТУ Айгуль Хасанова. Выпускница КНИТУ, она продуктивно работает в области экологической биотехнологии, включая вопросы, связанные с переработкой отходов и обезвреживанием промышленных стоков. В последнее время Айгуль Хасанова исследует вопросы, связанные с дефосфатацией сточных вод, в том числе — по обезвреживанию компонентов водной фазы после переработки избыточного активного ила. Опубликованная в Water статья развивает данную тематику.

Среди авторов статьи — коллеги из КНИТУ (профессор Александр Сироткин, научный руководитель Айгуль Хасановой) и институтов ФИЦ Биотехнология РАН: это Институт микробиологии имени С.Н. Виноградского и Институт биоинженерии им. К.Г. Скрябина, сотрудники которых приняли участие в проведении экспериментов и анализе данных, включая биоинформатический анализ, в том числе работу с геномными и метагеномными данными.

Авторы статьи убедительно показали, что микробное сообщество активного ила при переходе к EBPR испытывает глубокую эволюцию, что сказывается в том числе на эффективности удаления фосфора, поскольку процесс изменения состава сообщества микроорганизмов может занимать несколько месяцев. Они выявили три стадии адаптации бактериального сообщества и показали, что стабильность удаления фосфора зависит от баланса различных групп микроорганизмов.

Эти и другие открытия, ставшие теперь достоянием международного научного сообщества, имеют важное значение для разработки более устойчивых и эффективных стратегий очистки сточных вод, считает Айгуль Хасанова:

— Понимание динамики микробных сообществ на начальных этапах запуска EBPR позволит разработать операционные стратегии, которые будут способствовать быстрому и стабильному формированию эффективного сообщества ПАО, а выявление стадий сукцессии и доминирующих микроорганизмов на каждой из них поможет лучше прогнозировать потенциальные сбои в работе системы и разрабатывать меры по их предотвращению, например, путем контроля за размножением тех или иных групп микроорганизмов, — прокомментировала она итоги исследования.

Таким образом, благодаря работе учёных КНИТУ и их коллег операторы очистных сооружений получают возможность принимать более обоснованные решения при налаживании работы своих объектов, не говоря уже о том, что междисциплинарному коллективу авторов статьи, объединившему специалистов по микробной экологии, биохимии, геномике и биотехнологии, удалось провести комплексное исследование, значительно расширяющее наши представления о разнообразии и метаболизме микроорганизмов, участвующих в системах биологического удаления фосфора.

Ознакомиться с текстом статьи в Open Access можно на сайте журнала Water.