非灭菌条件下酸性蓝45在白腐真菌反应器中的降解特性

在非灭菌条件下维持白腐真菌反应器连续运行是在水处理领域实际应用白腐真菌的前提.采用臭氧控制白腐真菌反应器中的污染细菌,以连续运行方式考察了自由悬浮培养的白腐真菌体系中控菌、产酶、pH变化及对酸性蓝45的降解特性.结果表明,在白腐真菌反应器系统的控菌单元,以0.0144 mg/min臭氧投加速率,可成功将白腐真菌反应器内污染细菌控制在1×10^6CFU/mL以下,其去除率接近99%;成功实现了白腐真菌反应器连续合成锰过氧化物酶（最大剩余酶活50 U/L）和对酸性蓝45的持续降解（40%-80%）;发现pH值在6左右时,白腐真菌培养体系仍然具有合成锰过氧化物酶和对酸性蓝45的持续降解的能力;提出在控制污染细菌的前提下,如何维持白腐真菌的持续生长及高产酶是进一步实现白腐真菌反应器连续运行的主要问题.

非灭菌条件下白腐真菌在反应器中的形态特征变化

揭示白腐真菌（Phanerochaete chrysosporium）在反应器中的形态变化有助于了解白腐真菌反应器难以连续运行问题的本质.在耦合臭氧单元的反应器对酸性蓝45连续降解的过程中,考察了非固定化和固定化菌丝系统中白腐真菌的形态特性变化.结果表明,在接种量为1 700 mg/L的非固定化系统中,染菌量为7.1×10^5CFU/mL,平均脱色率为19%;但菌丝球形态不稳定,运行8~12 d时出现破裂、菌丝脱落、内容物大量流失,污染微生物的生长加剧.在固定化系统中,接种量为1 700 mg/L时,染菌量降至8.4×10^4CFU/mL,平均脱色率升至22%;接种量为4 300 mg/L时,染菌量降至4.7×10^4CFU/mL,平均脱色率达29%.在固定化菌丝系统中,白腐真菌的形态相对稳定,但21 d后,其稳定性降低,也出现了菌丝脱落现象,这与菌丝球或固定化菌丝的内部菌丝老化和自溶有关,可以考虑通过设计新载体从生物膜的内部和外部同时供给营养物和氧气解决该问题.

白腐真菌生物膜反应器处理染料生产废水实验研究

研究了使用3种白腐真菌生物膜反应器处理染料生产废水,探讨了脱色、pH、C0D去除与运行方式、反应器型式等因素之间的关系。结果表明,(1)间歇式运行中,3种反应器对染料生产废水的主要脱色作用都发生在24h内,脱色速度、最终脱色率和抗杂菌污染的能力均以组合填料生物接触氧化反应器最强,COD去除率却以生物转盘反应器最高。(2)连接式运行中,白腐真菌组合填料生物接触氧化反应器对染料废水的脱色效果、pH变化均与间歇式运行十分相似,最高脱色率达到99％左右,出水pH平均为3.6,但COD的去除率不高,且波动较大。将光合细菌以及活性污泥生物接触氧化反应器串接到白腐真菌生物膜反应器后显著提高了COD去除率,但出水色度并没有继续降低。

连续式白腐真菌膜生物反应器处理染料废水：微生物群落结构及其与脱色效率的关系

通过PCR-DGGE(变性浓度梯度凝胶电泳)分析评价了连续运行100天的白腐真菌膜生物反应器中群落结构的变化,并研究了群落结构与染料脱色效率之间的耦联关系,且通过多维尺度(MDS)方法对DGGE电泳图谱进行分析,以二维图形向量的方式显示。结果表明,通过对系统内优势菌种的18S rDNA序列进行测定,并通过NCBI(美国国立生物技术信息中心)基因库比对确定的菌种Phanerochaete chrysosporium(P.chrysosporium)在运行期间始终是微生物群落的优势种,随着系统运行时间的延长,其优势愈加明显,但反应器中微生物群落结构Shannon-Wiener多样性指数却逐渐降低,由起始阶段的1.92降至最终的0.92。对DGGE条带进行MDS分析得知,反应器在运行阶段基本稳定维持处在一个区域,表明其微生物群落结构在运行期间较为稳定,且该反应器对染料废水始终具有良好的脱色效果,平均脱色率为82.5%,最高时可达93.2%。

基于好氧丝状生物膜的白腐真菌垃圾渗滤液处理体系构建

如何实现白腐真菌好氧丝状生物膜的连续生长,是白腐真菌废水处理技术面临的难题。针对此问题,作者研发中空的脉管载体,其上固定的Phanerochaete chrysosporium好氧丝状生物膜可从载体的外部和中空内部同时获取氧和基质,实现生物膜的连续生长;继而还构建出新型的白腐真菌反应器控制气泡和废水流向,减少对生物膜的冲击,并在非灭菌条件下以批次运行的方式实现P.chrysosporium好氧丝状生物膜连续401 d的木质素过氧化物酶(33~199 U/L)表达;完成了18批次(401 d)的垃圾渗滤液的连续处理,NH3-N和COD去除率分别达83%~97%和56%~74%。这表明:固定于脉管载体的P.chrysosporium好氧丝状生物膜实现了在垃圾渗滤液中长期的连续生长,并成功构建出能连续运行的白腐真菌垃圾渗滤液处理体系,为白腐真菌废水处理技术的工程应用奠定了基础。

交替处理不同废水对白腐真菌处理体系的影响研究

白腐真菌反应器的连续运行是否与木质素过氧化物酶系直接相关是其用于处理难降解有机废水的关键问题。针对此问题,构建白腐真菌处理体系对垃圾渗滤液和焦化废水被交替处理(序批式运行),考察交替处理过程中白腐真菌处理体系的变化。结果显示:在交替处理过程中,黄孢原毛平革菌(Phanerochaete chrysosporium)好氧丝状生物膜并未出现明显的适应期,能够连续合成木质素过氧化物酶(56~376 U/L);每批废水的pH都表现为由碱性向酸性变化;COD、氨氮和磷酸盐的去除未受废水交替处理的影响,且在垃圾渗滤液中分别达到43%~44%、70%~71%和17%~25%的去除率,在焦化废水中分别达到26%、33%和57%的去除率。表明基于P.chrysosporium好氧丝状生物膜构建的难降解有机废水处理体系是以木质素过氧化物酶系为基础,可能与难降解废水的种类无关。