污水强度的高波动对污水处理厂的高效处理工艺提出了限制。传统的污水处理厂通常采用生物处理工艺,基于细菌的废水处理工艺在当前占主导地位,但在污水强度较低的硝化和反硝化室中,氨基氮去除面临挑战。因此,无效的污水处理会使未经充分处理的污水排放到水道中而造成(点源)污染、水质恶化导致水体富营养化或缺氧等现象,而不达标的污水排放对人体健康的潜在危害是一个紧迫的环境问题。
生物修复真菌作为一种有效的工业废水处理方法受到了广泛的关注,并被证明是一种有吸引力的替代方案。白腐菌是担子菌亚门的真菌,因腐朽木材呈白色而得名,是能够降解木材主要成分的微生物之一。白腐菌能分泌一组胞外酶,包括木质素过氧化物酶、锰过氧化物酶和漆酶。这些酶允许真菌分解利用有机质作为能量和营养源。相比之下,在传统的废水处理中,细菌的类型依赖于工艺,而工艺要求特定种类的细菌产生特定的酶来降解特定的目标污染物。真菌菌球外细胞的菌丝生长提供了对抑制化合物的抗性,比细菌表现出更有利的特性。利用真菌的优势特性,马来西亚科班萨大学的研究人员评估了无菌条件下,预生长的野生塞尔维亚灵芝菌丝体小球(GLMPs)在处理合成生活污水中的潜在应用。采用不同的初始COD/N比模拟污水在污水处理厂中的负荷波动,评价了真菌处理废水的性能。本研究在小型间歇式生物反应器中进行,以测定菌球在生活污水中对于常见污染物的性能。
在初始pH值分别为4、5和7,化学需氧量(COD)与氮(COD/N)比为3.6:1、7.1:1、14.2:1和17.8:1(C3.6N1、C7.1N1、C14.2N1和C17.8N1)的条件下,对预生长的野生塞尔维亚灵芝菌丝体小球(GLMPs)在4种不同合成生活污水中的性能进行了评价。根据在污水处理厂进水池采样的城市生活污水特性,选择了恒定氨基氮浓度(NH3-N)下的COD/N比值。实验期间定期测定pH、COD、NH3-N等参数。与较低的COD/N比值相比,C17.8N1污水具有最佳的COD和NH3-N去除率,在pH值为4的酸性环境中处理时间最短。COD和NH3-N去除率最高分别为96.0%和93.2%。
在形态学研究中,使用光学显微镜(LM)和变压扫描电子显微镜(VPSEM)对废水-GLMP相互作用进行形态学验证,以评估真菌对NH3–N污染物的吸附性能(图1)。与未经处理的GLMP(透明菌丝体颗粒:绿色箭头:图1(A))相比,GLMP以增加的COD/N梯度方式(C3.6N1;C7.1N1;C14.2N1和C17.8N1)表现出NH3-N的吸收,这与灰色颗粒颜色增加相对应(图1(B)–6(E):紫色箭头)。在图1(A)中,GLMP具有未分解的(LM中的绿色箭头;VPSEM中的光滑颗粒表面)交织菌丝的球形(表示健康颗粒),尽管GLMP在处理后仍保持其球形和椭圆形,但在LM和VPSEM的凹陷中,毛状菌丝的变化更明显(有较长突起的不健康颗粒),因为真菌自溶可能表明吸附了NH3-N。对于处理过的GLMP,蓝色箭头(凹陷)显示了沉积在菌球表面的污染物,这个碗状凹陷显示了沉积在真菌颗粒上的残余氨的平衡。低COD/N和高COD/N比的颗粒形态没有太大差异;然而,图1(C17.8N1)显示了最高的灰色颗粒着色。形态学观察表明,GLMP成功地吸附了试验合成污水中的NH3-N。
图1. 塞尔维亚野生灵芝菌丝球(GLMPs)在初始pH值为4的合成污水中处理。光学显微镜四倍倍率(LM-左图)和变压扫描电子显微镜(VPSEM-右图)(A) 对照:未经处理的GLMP;(B) C3.6N1中处理的GLMP;(C) C7.1N1中处理的GLMP;(D) C14.2N1中处理的GLMP;(E) C17.8N1中处理的GLMP;图距:(LM) = 150 µm, (VP-SEM) = 10 µm.
结果表明,野生塞尔维亚灵芝菌株BGF4A1具有去除合成生活污水中污染物的潜力。在所有试验参数中,最高碳氮比(COD/N)效果最好,COD和NH3-N去除率分别为96.0%和93.2%。实验还证明,在pH值为2.5~3.5的酸性环境中,该菌能有效地工作,与文献研究相符。对合成污水的研究结果初步揭示了野生塞尔维亚GLMPs在处理生活污水方面的潜力,有必要进一步研究这种真菌对实际生活污水的处理效果,以使其完全适应实际应用。(来源:菌物健康)