丝状真菌Phanerochaete sp. HSD促进好氧活性污泥快速颗粒化的机理

针对废水处理过程中好氧颗粒污泥驯化所需时间长的问题，通过向SBR内投加模式生物- - 丝状真菌Phanerochaete sp. HSD的厚垣孢子菌剂，在含酚工业废水- - 安阳钢铁厂焦化废水处理过程中，快速驯化好氧颗粒污泥。显微技术跟踪观察反应器内污泥的形态变化及好氧颗粒污泥的形成过程；研究强化菌剂对反应器微环境及性能、污泥性质、污泥胞外多聚物等方面的影响；并利用现代分子生物学技术如PCR-DEGE，FISH，结合电镜及传统切片技术，跟踪对照与强化反应器污泥中微生物群落结构变化及生态演替，解析丝状真菌Phanerochaete sp. HSD在好氧颗粒污泥中的存留，定植及分布规律，从而揭示其在活性污泥快速颗粒化程中所起的促进作用。为生物强化技术在好氧颗粒污泥驯化及工业废水处理中的应用提供技术及理论依据。

本项目开展了以下工作：(1)对真菌Phanerochaete sp. HSD进行离子束诱变，得到一株易产生厚垣孢子的突变株。厚垣孢子细胞壁厚度是菌丝或分生孢子的3-5倍，解决了真菌菌剂产品货架期短的问题。优化生产工艺，厚垣孢子产量达109个/g•生物量。利用葡萄糖和含酚废水，通过向SBR中投加厚垣孢子来诱导好氧颗粒污泥(AG)的产生。结果表明厚垣孢子能加速污泥颗粒化，强化反应器的性能包括COD去除率、SVI、VSS/TSS、污泥含水量、酚降解动力学参数等，都明显好于对照组。首次利用frozen dissection technique解析AG的结构，发现内层（P2）的P/S变化幅度较大(6.3-11.2)，外层(P1)的P/S(2.2-2.8)较稳定。AG内部存在由丝状真菌组成的内核，厚垣孢子诱导污泥最初核心的形成，并最终诱导AG的形成。(2)利用P. sp. HSD 的微菌丝球（MMPs）首次在CMTR中成功驯化出AG，对认为在CMTR中不可能形成AG的观念提出了挑战。CMTR中形成的AG大多成杆状，与以前报道的AG形状不同。AG内存在着大量圆形和杆状的微生物，但以丝状微生物为主。投加的MMPs不但作为内核诱导AG的产生，而且诱导产生不含内核的AG。(3)利用荧光定量PCR技术考察污泥中微生物数量变化，发现强化反应器的F/B明显高于普通反应器。利用宏基因组测序解析P. sp. HSD对AG中微生物群落结构的影响，发现厚垣孢子的加入对于细菌和真菌群落影响显著，一些有较强降解酚能力的细菌和真菌类群在强化反应器中得以存留。(4)分离出一株Gulosibacter属的新种, 能够在76 h内有效降解2000 mg /L的酚废水。研究其酚代谢途径发现其是通过phenol hydroxylase和catechol 1,2-dioxygenase来降解酚。(5)利用细胞自动机(CA)技术，模拟了SBR中AG处理合成废水的过程，CA能重现AG对废水的吸附和降解过程，较好的模拟废水的COD去除和微生物生长情况。首次通过计算机技术使AG处理废水的过程动态可视化。(6)研究了酵母与灵芝混合培养过程中酚降解酶的产生机制；开展了青霉和酵母共培养产生色素的研究。发表SCI 论文7篇，核心期刊论文1篇，授权国家发明专利1项。参加国内会议4人次，培养研究生4名，圆满完成了项目计划中的任务。