污水強度的高波動對污水處理廠的高效處理工藝提出了限制。傳統的污水處理廠通常采用生物處理工藝,基于細菌的廢水處理工藝在當前占主導地位,但在污水強度較低的硝化和反硝化室中,氨基氮去除面臨挑戰。因此,無效的污水處理會使未經充分處理的污水排放到水道中而造成(點源)污染、水質惡化導致水體富營養化或缺氧等現象,而不達標的污水排放對人體健康的潛在危害是一個緊迫的環境問題。
生物修復真菌作為一種有效的工業廢水處理方法受到了廣泛的關注,并被證明是一種有吸引力的替代方案。白腐菌是擔子菌亞門的真菌,因腐朽木材呈白色而得名,是能夠降解木材主要成分的微生物之一。白腐菌能分泌一組胞外酶,包括木質素過氧化物酶、錳過氧化物酶和漆酶。這些酶允許真菌分解利用有機質作為能量和營養源。相比之下,在傳統的廢水處理中,細菌的類型依賴于工藝,而工藝要求特定種類的細菌產生特定的酶來降解特定的目標污染物。真菌菌球外細胞的菌絲生長提供了對抑制化合物的抗性,比細菌表現出更有利的特性。利用真菌的優勢特性,馬來西亞科班薩大學的研究人員評估了無菌條件下,預生長的野生塞爾維亞靈芝菌絲體小球(GLMPs)在處理合成生活污水中的潛在應用。采用不同的初始COD/N比模擬污水在污水處理廠中的負荷波動,評價了真菌處理廢水的性能。本研究在小型間歇式生物反應器中進行,以測定菌球在生活污水中對于常見污染物的性能。
在初始pH值分別為4、5和7,化學需氧量(COD)與氮(COD/N)比為3.6:1、7.1:1、14.2:1和17.8:1(C3.6N1、C7.1N1、C14.2N1和C17.8N1)的條件下,對預生長的野生塞爾維亞靈芝菌絲體小球(GLMPs)在4種不同合成生活污水中的性能進行了評價。根據在污水處理廠進水池采樣的城市生活污水特性,選擇了恒定氨基氮濃度(NH3-N)下的COD/N比值。實驗期間定期測定pH、COD、NH3-N等參數。與較低的COD/N比值相比,C17.8N1污水具有最佳的COD和NH3-N去除率,在pH值為4的酸性環境中處理時間最短。COD和NH3-N去除率最高分別為96.0%和93.2%。
在形態學研究中,使用光學顯微鏡(LM)和變壓掃描電子顯微鏡(VPSEM)對廢水-GLMP相互作用進行形態學驗證,以評估真菌對NH3–N污染物的吸附性能(圖1)。與未經處理的GLMP(透明菌絲體顆粒:綠色箭頭:圖1(A))相比,GLMP以增加的COD/N梯度方式(C3.6N1;C7.1N1;C14.2N1和C17.8N1)表現出NH3-N的吸收,這與灰色顆粒顏色增加相對應(圖1(B)–6(E):紫色箭頭)。在圖1(A)中,GLMP具有未分解的(LM中的綠色箭頭;VPSEM中的光滑顆粒表面)交織菌絲的球形(表示健康顆粒),盡管GLMP在處理后仍保持其球形和橢圓形,但在LM和VPSEM的凹陷中,毛狀菌絲的變化更明顯(有較長突起的不健康顆粒),因為真菌自溶可能表明吸附了NH3-N。對于處理過的GLMP,藍色箭頭(凹陷)顯示了沉積在菌球表面的污染物,這個碗狀凹陷顯示了沉積在真菌顆粒上的殘余氨的平衡。低COD/N和高COD/N比的顆粒形態沒有太大差異;然而,圖1(C17.8N1)顯示了最高的灰色顆粒著色。形態學觀察表明,GLMP成功地吸附了試驗合成污水中的NH3-N。
圖1. 塞爾維亞野生靈芝菌絲球(GLMPs)在初始pH值為4的合成污水中處理。光學顯微鏡四倍倍率(LM-左圖)和變壓掃描電子顯微鏡(VPSEM-右圖)(A) 對照:未經處理的GLMP;(B) C3.6N1中處理的GLMP;(C) C7.1N1中處理的GLMP;(D) C14.2N1中處理的GLMP;(E) C17.8N1中處理的GLMP;圖距:(LM) = 150 µm, (VP-SEM) = 10 µm.
結果表明,野生塞爾維亞靈芝菌株BGF4A1具有去除合成生活污水中污染物的潛力。在所有試驗參數中,最高碳氮比(COD/N)效果最好,COD和NH3-N去除率分別為96.0%和93.2%。實驗還證明,在pH值為2.5~3.5的酸性環境中,該菌能有效地工作,與文獻研究相符。對合成污水的研究結果初步揭示了野生塞爾維亞GLMPs在處理生活污水方面的潛力,有必要進一步研究這種真菌對實際生活污水的處理效果,以使其完全適應實際應用。(來源:菌物健康)