馬來西亞研究人員對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用進行評估
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)=150μm, (VP-SEM)=10μm.
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)