MIKROBIÁLIS KÖZÖSSÉGEK SZEREPE A MODERN SZENNYVÍZTISZTÍTÁSBAN: ÁTTEKINTÉS ÉS PERSPEKTÍVÁK

Szerzők:  HALÁSZ JUDIT  Cím: MIKROBIÁLIS KÖZÖSSÉGEK SZEREPE A MODERN SZENNYVÍZTISZTÍTÁSBAN: ÁTTEKINTÉS ÉS PERSPEKTÍVÁK DOI: https://doi.org/10.71066/FTTMK.1.07 Megjelent: 2025. december Letöltés

ÖSSZEFOGLALÁS 

Az áttekintő tanulmány bemutatta a szennyvíztisztítás mikrobiológiai alapjait, a főbb lebontási folyamatokat és a közösségek szerepét a tápanyag- és mikroszennyező-eltávolításban. Kiemelésre kerültek az új technológiák, mint az anammox, a granulált aerob iszap és a mikrobiális üzemanyagcellák, amelyek hozzájárulhatnak az energiahatékonyság és az erőforrás-visszanyerés javításához. A molekuláris és metagenomikai módszerek lehetőséget adnak a közösségek pontosabb feltérképezésére és az antibiotikum-rezisztencia gének nyomon követésére. Hazai példák – Debrecen, Csepel és Nyíregyháza telepei – rámutattak arra, hogy a közösségszerkezet és a működési paraméterek közvetlenül befolyásolják a tisztítási hatékonyságot. A körforgásos gazdaság szemléletében a jövő szennyvíztisztító telepei nem pusztán szennyezőanyag-eltávolító, hanem víz-, energia- és tápanyag-visszanyerő központokként fognak működni. A mikrobiális ökológia, a biotechnológia és a fenntarthatóság szoros összekapcsolása elengedhetetlen ahhoz, hogy a szennyvíztisztítás a jövő klímareziliens és erőforrás-hatékony rendszereinek alappillére legyen.

KULCSSZAVAK

szennyvíztisztítás, mikrobiális közösségek, metagenomika, antibiotikum-rezisztencia gének (ARG), anammox, foszfor-visszanyerés, körforgásos gazdaság, fenntartható vízgazdálkodás

ABSZTRAKT

Microorganisms are central to the biological treatment of wastewater, driving the removal of organic matter, nitrogen, phosphorus, and micropollutants. Emerging technologies such as anammox, aerobic granular sludge, and microbial fuel cells enhance both energy efficiency and resource recovery. Metagenomic tools enable the monitoring of community dynamics and the spread of antibiotic resistance genes, providing critical insights for safe and effective treatment. Within the circular economy paradigm, future wastewater treatment plants will operate as integrated resource recovery centers, producing clean water, energy, and raw materials, thereby supporting sustainable water management and climate change adaptation.

FELHASZNÁLT IRODALOM

Aib, B. - Kovács, R. - Nagy, D. - Tóth, Á.: 2024. Filamentous bacteria and process stability in Hungarian wastewater treatment plants. Applied Microbiology and Biotechnology, 108(7), 3125-3138. https://doi.org/10.1016/j.bej.2022.108598
https://doi.org/10.1016/j.bej.2022.108598
 
Bilal, M. - Ihsanullah, I. - Hassan Shah, M. U. - Bhaskar Reddy, A. V., - Aminabhavi, T. M.: 2022. Recent advances in the removal of dyes from wastewater using low-cost adsorbents. Journal of Environmental Management, 321, Article 115981. https://doi.org/10.1016/j.jenvman.2022.115981
https://doi.org/10.1016/j.jenvman.2022.115981
 
Boehler, M. - Zwickenpflug, B. - Hollender, J. - Ternes, T. - Joss, A. - Siegrist, H.: 2012. Removal of micropollutants in municipal wastewater treatment plants by powdered activated carbon. Water Science and Technology, 66(10), 2115-2121. https://doi.org/10.2166/wst.2012.353
https://doi.org/10.2166/wst.2012.353
 
Dauknys, R. - Morkvėnas, R. - Ražanskis, R. - Striūgas, N. - Gedgaudas, R.: 2023. Process improvement of biogas production from sewage sludge. Energies, 16(7), 3285. https://doi.org/10.3390/en16073285
https://doi.org/10.3390/en16073285
 
El Hammoudani, Y. - Dimane, F. - Haboubi, K. - Benaabidate, L. - Bourjila, A. - Achoukhi, I. - El Boudammoussi, M. - Faiz, H. - Touzani, A. - Moudou, M. - Esskifati, M.… et al.: 2024. Micropollutants in wastewater treatment plants: A bibliometric - bibliographic study. Desalination and Water Treatment, 317, 100190. https://doi.org/10.1016/j.dwt.2024.100190
https://doi.org/10.1016/j.dwt.2024.100190
 
Fallahi, A. - Rezvani, F. - Asgharnejad, H. - Khorshidi Nazloo, E. - Hajinajaf, N. - Higgins, B.: 2021. Interactions of microalgae-bacteria consortia for nutrient removal from wastewater: A review. Chemosphere, 272, 129878. https://doi.org/10.1016/j.chemosphere.2021.129878
https://doi.org/10.1016/j.chemosphere.2021.129878
 
Federigi, I. - Bonetta, S. - Tesauro, M. - De Giglio, O. - Oliveri Conti, G. - Atomsa, N. T.… Carducci, A. 2024. A systematic scoping review of antibiotic-resistance in drinking tap water. Environmental Research, 263(Pt 1), 120075. https://doi.org/10.1016/j.envres.2024.120075
https://doi.org/10.1016/j.envres.2024.120075
 
Guven, H. - Ersahin, M. E. - Ozgun, H.: 2021. Energy self-sufficiency in wastewater treatment plants: perspectives, challenges, and opportunities. In Clean Energy and Resource Recovery: Wastewater Treatment Plants as Biorefineries, Volume 2 (pp. 105-122). Elsevier. https://doi.org/10.1016/B978-0-323-90178-9.00019-6
https://doi.org/10.1016/B978-0-323-90178-9.00019-6
 
Hübner, U. - Spahr, S. - Lutze, H. - Wieland, A. - Rüting, S. - Gernjak, W. - Wenk, J.: 2024. Advanced oxidation processes for water and wastewater treatment - Guidance for systematic future research. Heliyon, 10(9), e30402. https://doi.org/10.1016/j.heliyon.2024.e30402
https://doi.org/10.1016/j.heliyon.2024.e30402
 
Jankowski, P. - Gan, J. - Le, T. - McKennitt, M. - Garcia, A. - Yanaç, K. - Yuan, Q. - Uyaguari-Diaz, M.: 202). Metagenomic community composition and resistome analysis in a full-scale cold climate wastewater treatment plant. Environmental Microbiome, 17(1), 3. https://doi.org/10.1186/s40793-022-00398-1
https://doi.org/10.1186/s40793-022-00398-1
 
Kartal, B. - Kuenen, J. G. - Loosdrecht, M. C. M.: 2010. Sewage treatment with anammox. Science, 328(5979), 702-703. https://doi.org/10.1126/science.1185941
https://doi.org/10.1126/science.1185941
 
Khoo, Y. S. - Goh, P. S. - Lau, W. J. - Ismail, A. F. - Abdullah, M. S. - Ghazali, N. H. M. - Yahaya, N. K. E. M. - Hashim, N. - Othman, A. R. - Mohammed, A. - Kerisnan, N. D. A.P. - Yusoff, M. A. M. - Hashim, N. H. F. - Karim, J. - Abdullah, N. S. … et al.: 2022. Removal of emerging organic micropollutants via modified-reverse osmosis/nanofiltration membranes: A review. Chemosphere, 305, 135151. https://doi.org/10.1016/j.chemosphere.2022.135151
https://doi.org/10.1016/j.chemosphere.2022.135151
 
Li, B. - Liu, C. - Bai, J. - Huang, Y. - Su, R. - Wei, Y.… Ma, B.: 2024. Strategy to mitigate substrate inhibition in wastewater treatment systems. Nature Communications, 15, 7920. https://doi.org/10.1038/s41467-024-52364-9
https://doi.org/10.1038/s41467-024-52364-9
 
Li, B. - Chen, J. - Wu, Z. - Wu, S. - Xie, S. - Liu, Y.: 2018. Seasonal and spatial dynamics of denitrification rate and denitrifier community in constructed wetland treating polluted river water. International Biodeterioration & Biodegradation, 126, 143-151. https://doi.org/10.1016/j.ibiod.2017.10.008
https://doi.org/10.1016/j.ibiod.2017.10.008
 
Madigan, M. T. - Bender, K. S. - Buckley, D. H. - Sattley, W. M. - Stahl, D. A.: 2021. Brock biology of microorganisms (15th ed.). Pearson.
 
Poursat, B.A.J. - van Spanning, R.J.M. - Braster, M. - Helmus, R. - de Voogt, P. - Parsons, J.R.: 2019. Biodegradation of Metformin and Its Transformation Product, Guanylurea, by Natural and Exposed Microbial Communities. Ecotoxicology and Environmental Safety, 182, Article ID: 109414.
https://doi.org/10.1016/j.ecoenv.2019.109414
 
https://doi.org/10.1016/j.ecoenv.2019.109414
https://doi.org/10.1016/j.ecoenv.2019.109414
 
Silvester, R. - Perry, W. B. - Webster, G. - Rushton, L. - Baldwin, A. - Pass, D. A. - Byrnes, N. A. - Farkas, K. - Heginbothom, M. - Craine, N. - Cross, G. - Kille, P. - Kasprzyk-Hordern, B. - Weightman, A. J. - Jones, D. L.: 2025. Metagenomic profiling of hospital wastewater: A comprehensive national scale analysis of antimicrobial resistance genes and opportunistic pathogens. Journal of Infection, 90(6), 106503. https://doi.org/10.1016/j.jinf.2025.106503
https://doi.org/10.1016/j.jinf.2025.106503
 
Szabó, A. - Osztoics, A. - Szilágyi, F.: 2001. Natural wastewater treatment in Hungary. Water Science and Technology, 44(11-12), 331-338. https://doi.org/10.2166/wst.2001.0848
https://doi.org/10.2166/wst.2001.0848
 
Tardy, G. M. - Bakos, V. - Jobbágy, A.: 2012. Conditions and technologies of biological wastewater treatment in Hungary. Water Science and Technology, 65(9), 1676-1683. https://doi.org/10.2166/wst.2012.062
https://doi.org/10.2166/wst.2012.062
 
Tierney, B. T. - Humphrey, G. - Johnson, A. J. - Eren, A. M. - Sharpton, T. J. - Shenhav, L.… Mason, C. E.: 2024. Towards geospatially-resolved public-health surveillance via wastewater sequencing. Nature Communications, 15, 8386. https://doi.org/10.1038/s41467-024-52427-x
https://doi.org/10.1038/s41467-024-52427-x
 
United Nations Economic Commission for Europe (UNECE):. 2022. Impacts of climate change on water quality and treatment processes. United Nations Economic Commission for Europe Report. Retrieved from https://unece.org
 
Yan, Y. - Kallikazarou, N. I. - Nisiforou, O. - Shang, Q. - Fu, D. - Antoniou, M. G. - Fotidis, I. A.: 2025. Phosphorus recovery through struvite crystallization from real wastewater: Bridging gaps from lab to market. Bioresource Technology, 417, 132408. https://doi.org/10.1016/j.biortech.2025.132408
https://doi.org/10.1016/j.biortech.2025.132408
 
Yang, Y. - Wang, L. - Xiang, F. - Zhao, L. - Qiao, Z.: 2020. Activated sludge microbial community and treatment performance of wastewater treatment plants in industrial and municipal zones. International Journal of Environmental Research and Public Health, 17(2), 436. https://doi.org/10.3390/ijerph17020436treatment plants. Environmental Microbiome, 17(1), 23. https://doi.org/10.1186/s40793-022-00432-7
https://doi.org/10.3390/ijerph17020436