馬來(lái)西亞研究人員對(duì)野生塞爾維亞靈芝菌絲體在處理合成生活污水中的潛在應(yīng)用進(jìn)行評(píng)估
污水強(qiáng)度的高波動(dòng)對(duì)污水處理廠的高效處理工藝提出了限制。傳統(tǒng)的污水處理廠通常采用生物處理工藝,基于細(xì)菌的廢水處理工藝在當(dāng)前占主導(dǎo)地位,但在污水強(qiáng)度較低的硝化和反硝化室中,氨基氮去除面臨挑戰(zhàn)。因此,無(wú)效的污水處理會(huì)使未經(jīng)充分處理的污水排放到水道中而造成(點(diǎn)源)污染、水質(zhì)惡化導(dǎo)致水體富營(yíng)養(yǎng)化或缺氧等現(xiàn)象,而不達(dá)標(biāo)的污水排放對(duì)人體健康的潛在危害是一個(gè)緊迫的環(huán)境問(wèn)題。
生物修復(fù)真菌作為一種有效的工業(yè)廢水處理方法受到了廣泛的關(guān)注,并被證明是一種有吸引力的替代方案。白腐菌是擔(dān)子菌亞門(mén)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(zhì)素過(guò)氧化物酶、錳過(guò)氧化物酶和漆酶。這些酶允許真菌分解利用有機(jī)質(zhì)作為能量和營(yíng)養(yǎng)源。相比之下,在傳統(tǒng)的廢水處理中,細(xì)菌的類型依賴于工藝,而工藝要求特定種類的細(xì)菌產(chǎn)生特定的酶來(lái)降解特定的目標(biāo)污染物。真菌菌球外細(xì)胞的菌絲生長(zhǎng)提供了對(duì)抑制化合物的抗性,比細(xì)菌表現(xiàn)出更有利的特性。利用真菌的優(yōu)勢(shì)特性,馬來(lái)西亞科班薩大學(xué)的研究人員評(píng)估了無(wú)菌條件下,預(yù)生長(zhǎng)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(yīng)用。采用不同的初始COD/N比模擬污水在污水處理廠中的負(fù)荷波動(dòng),評(píng)價(jià)了真菌處理廢水的性能。本研究在小型間歇式生物反應(yīng)器中進(jìn)行,以測(cè)定菌球在生活污水中對(duì)于常見(jiàn)污染物的性能。
在初始pH值分別為4、5和7,化學(xué)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(duì)預(yù)生長(zhǎng)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(jìn)行了評(píng)價(jià)。根據(jù)在污水處理廠進(jìn)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(shí)驗(yàn)期間定期測(cè)定pH、COD、NH3-N等參數(shù)。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(huán)境中處理時(shí)間最短。COD和NH3-N去除率最高分別為96.0%和93.2%。
在形態(tài)學(xué)研究中,使用光學(xué)顯微鏡(LM)和變壓掃描電子顯微鏡(VPSEM)對(duì)廢水-GLMP相互作用進(jìn)行形態(tài)學(xué)驗(yàn)證,以評(píng)估真菌對(duì)NH3–N污染物的吸附性能(圖1)。與未經(jīng)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(xiàn)出NH3-N的吸收,這與灰色顆粒顏色增加相對(duì)應(yīng)(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(zhǎng)突起的不健康顆粒),因?yàn)檎婢匀芸赡鼙砻魑搅?/font>NH3-N。對(duì)于處理過(guò)的GLMP,藍(lán)色箭頭(凹陷)顯示了沉積在菌球表面的污染物,這個(gè)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(tài)沒(méi)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(tài)學(xué)觀察表明,GLMP成功地吸附了試驗(yàn)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(xué)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(duì)照:未經(jīng)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)=150μm, (VP-SEM)=10μm.
結(jié)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(yàn)參數(shù)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(shí)驗(yàn)還證明,在pH值為2.5~3.5的酸性環(huán)境中,該菌能有效地工作,與文獻(xiàn)研究相符。對(duì)合成污水的研究結(jié)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(jìn)一步研究這種真菌對(duì)實(shí)際生活污水的處理效果,以使其完全適應(yīng)實(shí)際應(yīng)用。(來(lái)源:菌物健康)