酵母菌在废水处理中的应用现状和进展_曹文平

中国生物工程杂志ChinaBiotechnology,2007,27(11):99~104酵母菌在废水处理中的应用现状和进展曹文平1*武晓刚1郭一飞2朱伟萍1(1平顶山工学院市政工程系平顶山4670442平顶山工学院环境工程系平顶山467044)摘要酵母菌作为一种极为宝贵的微生物资源,由于它具有良好的耐酸、耐渗透压等特点,因此广泛地应用于高浓度有机废水的处理,包括有毒、含难降解污染物废水的处理。其处理能力优于驯化后的活性污泥系统,同时具有吸附重金属的作用;酵母菌能将大部分有机物转化成无毒且营养丰富的细胞蛋白供人类利用。随着酵母菌研究的深入和其他相关水处理技术的开发,酵母菌在废水处理中将得到更多、更好、更深的应用,实现环境、社会和经济等可持续发展。关键词酵母菌污水处理高浓度有机废水重金属吸附细胞蛋白中图分类号Q819收稿日期:2007-08-30修回日期:2007-10-03*电子信箱:caowenping5000@hnc.jedu.cn发展新颖的污水生物处理工艺依赖于在微生物学及生物化学方面的新发现或新认识[1],随着人类对酵母菌特性的认识不断加深,人类对酵母菌的开发和利用也日趋全面和深入,并开发出以酵母菌为核心技术的新型污水处理新技术,该技术是集污水处理、能源回收等多功能为一体的污水综合处理技术,全方位体现了可持续发展的思想。利用酵母菌处理废水可以追溯到第二次世界大战时期,在德国等一些国家,由于蛋白质大量缺乏,利用石油特别是有机废料如酒精废水、糖蜜废水生产单细胞蛋白(SCP)的工作受到一定程度的重视,生产也形成了一定的规模。酵母菌污水处理技术是20世纪70年代从日本兴起的一种污水处理技术,比传统的活性污泥法工艺具有一定特异性,效率是活性污泥法工艺的8~10倍。1酵母菌的分类酵母菌是单细胞真菌,酵母菌主要分成两类:(1)发酵型酵母,是一种只能利用六碳糖进行酒精发酵的酵母;大部分酵母菌是属于此类;(2)氧化型酵母,它包括假丝酵母、球拟酵母、汉逊酵母等,这类氧化型酵母菌正是水处理所利用的重点对象;因为它能利用多种有机物(简单糖,有机酸、醇等),有的种能利用复杂化合物[2],因为酵母菌体内含有特殊的氧化分解酶。所以酵母菌具有很强的代谢能力,在某些条件下还可以凝聚沉降,由于其菌体较大,易于沉降,可以像活性污泥工艺一样运行和管理;另外,它们在快速分解有机污染物的同时,能获得酵母蛋白,既消除了环境污染,又进行综合利用,形成良性的生态循环,为造福人类作出有益贡献。2酵母菌在废水处理中的特性和能量来源酵母菌是废水处理中极为珍贵的菌种资源:其一,它具有良好的耐渗透压、耐酸和代谢效率高等特点,有关数据显示[3],某些酵母菌能在水的活度Aw值为0.60~0.70时生存,酵母菌对某些难降解物质及有机毒物具有较强的分解能力。假丝酵母和丝胞酵母在含有杀虫剂和酚浓度为500~1000mg/L的废水中可以正常生长,并将这些有害有机物质分解。而且它给含有高氨氮、高硫酸根离子的高浓度有机废水提供了较多的处理手段和方法,黑亮等[4]通过对酵母菌的脱氢酶活性(DHA)研究表明,硫酸根离子和氨氮的浓度达到20000mg/L以上时对酵母菌的影响不显著,因为氧化过程是一个加氧脱氢的过程,可以采用DHA的强弱来检查所采用的菌种对所处的污染物的降解性及其有无毒性。在实验过程中发现酵母菌内的DHA的强弱无显著变化,说明硫酸根离子和氨氮的浓度达到20000mg/L时仍然对酵母菌无明显的毒性。这些废水通常不适于厌氧工艺进行处理,因为高氨氮和高硫酸根离子等对细菌具有强烈的杀灭作用[5]。酵母菌的处DOI：10.13523/j.cb.20071120中国生物工程杂志ChinaBiotechnologyVol.27No.112007理能力强于传统的活性污泥法工艺,汪严明等[6]研究表明,酵母菌在pH=4、HRT=8h时对油田钻井废水的TOC去除率(40.5%)略高于经过驯化后的活性污泥法工艺(HRT=10h)的去除率(35.2%),而且它对分子量在60kDa以上的有机物也具有一定的处理能力。刘斌斌等[7]利用鲁氏酵母菌WYO3降解甲胺磷的研究发现,经过鲁氏酵母菌WYO3处理后的甲胺磷毒性大大降低。以上都说明酵母菌体内具有良好的酶系以适应特殊的环境。酵母菌还能产生大量的营养丰富的单细胞蛋白,因为它的廉价性和高效性[8],因此在人口膨胀和粮食短缺的当今,是最具魅力的粮食替代品。我国已经成功地生产出动物饲料用的石油蛋白,在利用假丝酵母对各种烷烃的发酵研究表明,大部分的烷烃转变成了细胞物质.3]。酵母菌在处理高浓度有机废水的过程中,污染物的去除和细胞蛋白的生产是联系在一起的,Zhang等[9]在利用热带假丝酵母处理啤酒洗槽废水的同时生产细胞蛋白的研究中发现,COD的降低与三羧酸循环发生的程度具有