酵母菌在废水处理中的应用

酵母菌在废水处理中的应用
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摘要：酵母茵作为一种极为宝贵的微生物资源，既具有细菌单细胞、生长快、能形成很好的絮体、适应于各种不同的反应器等特点,又具有真菌细胞大、代谢旺盛，耐酸、耐高渗透压、耐高浓度的有机底物等特性,因此广泛地应用于废水的处理。

随着对酵母茵研究的深入和其他相关水处理技术的开发，酵母茵在废水处理中将得到更多、更好、更深的应用，在实现环境、社会和经济等可持续发展具有特殊的优越性。

关键词：酵母菌废水处理高浓度有机废水有毒废水重金属离子废水酵母菌是一大类单细胞真核微生物的总称，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，因为酵母菌体内含有特殊的氧化分解酶[1]。

除了强悍的代谢能力，因为菌体较大，因此也比较容易沉降。

另外，酵母菌在快速分解污
染物的同时，还能能获得酵母蛋白[5]，既消除了环境污染，又进行综合利用，形成良性的生态循环，符合绿色化学的理念[2]。

一般废水可分为高浓度有机废水，含有重金属离子的废水，有毒、含难降解污染物废水，以及生活废水[3]，本文将通过酵母菌对这几种废水的处理简述一下酵母菌在废水处理中的应用。

一、高浓度有机废水
高浓度有机废水，废液的BOD5、COD较高，COD一般在2000mg/L，有的甚至高达几万乃至几十万mg/L，并含有少量残糖、氮类、有机酸和无机盐等营养物质，同时具有强酸强碱性，若不加处理排放，不仅浪费资源，而且严重污染水体。

一般以淀粉质原料生产柠檬酸、土霉素、味精，色拉油废水，赖氨酸生产废水等，都会产生大量的高浓度有机废水[4]。

下面我们就以嗜酸性酵母处理味精废水母液简述酵母菌对高浓度有机废水的处理。

味精生产主要工艺流程包括原科处理、淀粉液化和糖化、微生物发酵，谷氮酸分离提取和最后味精精制过程。

而污染最为严重的是提取谷氮酸后的母液，其一般具有都具有“五高一低”的特点，即COD高，BOD5高，硫酸根含量高，氨氮含量高，菌体含量高，低PH的特点。

而经过离子束诱变后的苹果洒酵母菌，变异生成的嗜酸性酵母菌对味精废水母液有非常强的适应性，以母液中的污染成分为碳源、氮源，从而产生了针对母液非常强的处理能力[6][7][8]。

利用酵母菌处理该废水是合理高效廉价的方法，不仅在工艺中可以得到单细胞蛋白，创造一定的经济效益，同时还克服了传统采用具有较高容积负荷能力的厌氧处理法，具有一定的选择性，对于不能形成颗粒污泥的废水，含硫、含氮量高的废水不太合适的缺点。

二、含重金属离子废水
含重金属离子废水主要是含有汞、镉、铅、锌、铜、钴、镍、铬以及砷等毒性显著的重金属的废水。

主要来源于矿冶、化工、电子、仪表和机械制造等行业。

酵母菌可以通过表面络合、离子交换、氧化还原等作用(活性生物体还有酶促机理)吸附废水中重金属离子，净化废水并可以回收某些贵重金属。

下面我们就以自絮凝酵母对的Pb2+吸附研究酵母菌对含重金属离子废水的处理。

当Pb2+初始浓度大于100mg/L时、自絮凝酵母对的Pb2+吸附过程分为三个阶段：在开始的3．5分钟内，Pb2+吸附到细胞表面，该过程不耗能；第二阶段，Pb2+穿透细胞膜进入胞内，是否耗能尚不明确；第三阶段，24h后Pb2+以更慢的速度继续累积进入细胞，此时绝大部分细胞已死亡，该过程不依赖能量。

可见酵母重金属离子的吸附是一个复杂的物理、化学过程；对于任意一种金属的吸附都可能是几种，甚至多种机理共同作用的结果。

自絮凝酵母对铅离子的吸附效率较高，最高能达到97．4％，在最优条件下吸附效率甚至可以达到93．7％[9]。

重金属所引起的危害早已被人们所认识，相对于传统的物理、化学处理方法，如化学沉淀法、电解法、离子交换法、膜分离技术及活性炭吸附法等，利用自絮凝酵母吸附溶于水中的金属离子，再经固液分离，达到水体净化，显现了更好的效率，更低廉的成本。

如相比传统的驯化后的活性污泥系统，其处理含重金属离子废水的性能优异40％左右。

三、有毒废水
含有高毒性和致变性物质的废水，包括三硝基甲苯(TNT)，甲胺磷，苯酚，硝基酚等，常产生与化工、纺织印染、农药生产以及医药等行业。

这类废水具有非常强烈的毒性，产生的危害凸显快，程度大。

而酵母菌具有良好的耐受性，尤其近年来发现一些高抗性的菌株，对处理有毒废水非常实用、高效。

如对甲胺磷废水的处理，刘斌斌等从污水中分离出一株酵母菌——鲁氏酵母菌(Saccharomyces rouxii)，能利用甲胺磷(MAP)作唯一氮、磷源生长，也能利用甲胺、乙胺和硫酸铵(硝酸盐和羟胺除外)作氮源生长，它还能适应高浓度(60％)葡萄糖的培养条件，甲胺磷经该菌作用后毒性会大大降低[10]。

经济有效地解决了环境中去除甲胺磷的问题，进而有效解除了农药引起的环境污染对人类的安全的威胁。

四、生活废水
20世纪以来，特别是近20年,我国城市化发展迅速，人口和产业密度向城市空间转移，生活水平不断提高，伴随而来的是数量极其庞大的生活污水。

孟雪征等从下水道中污泥中富集酵母菌，得到了四种低温酵母菌。

其中两株在4~5o C的条件下对COD的去除率可达到72％~ 82％，可以在低于10o C的条件下生长、繁殖，致死温度均为35℃以上[11]，具有非常优异的温度适应性，环境适应性。

优异的生化性能使其在生活污水的前途光明，研究表明若在城市污水处理厂
的活性污泥中接种适量的酵母菌，可提高COD的去除率，可以显著的降低生活污水的成本。

尤其是在中国人口庞大的人口基数下，更是彰显了该种酵母菌的价值。

结语：随着污染日趋加剧，能源日趋耗尽的当今世界，污水处理不仅仅是考虑水质的大大改善，而且要考虑到绿色化学的理念，这就要求最大限度地回收资源和实现能源化，并尽可能地少消耗能源[12]。

酵母菌污水处理技术作为一种可持续发展技术，已经在废水处理方面展现了其无与伦比的优异能力和应用价值，所以在未来废水处理的舞台上酵母菌必将绽放越来越夺目的光彩。

而身为大学生的我们也应在前辈的肩膀上对酵母菌处理废水的缺陷进一步的完善，创造更加优异的工艺造福人类!
参考文献
[1] 王凯军,秦人伟.发酵工业废水处理.北京:化学工业出版社,环境污染治理技术
与设备第6卷,20001383～436
[2] 曹文平,武晓冈,郭一飞,朱伟萍.酵母菌在废水处理中的应用现状和进展.中国生物工程杂志China Biotechnology, 2007, 27(11)：99～104
[3] 李建政. 环境工程微生物学．北京：化学工业出版社, 2004 ,Li J Z．Environmental Engineering Microorganism．Beijing：Chemical Industry Press，2004
[4] 杨清香,贾振杰,潘峰,杨敏.酵母菌在废水处理中的应用.北京：环境污染治理技术与设备2005 , 6（2）
[5] Rajoka M I. Production of single cell protein through fermentation of a perennial grass grown on saline lands with CeUulomonas biazotea. World Journal of Microbiology and Biotechnology, 2005. 21(3)：207～2l1
[6] 金新梅. 用连续发酵工艺由味精废液制取单细胞蛋白，微生物学报,1991．31(3)：240~246．
[7] 周晓俭，林俊，张勇．厌氧发酵处理味精废水中氯离子的影响．水处理技术，1992, 18(1)：58—67．
[8] 王义镛. 利用工业含糖废水生产饲料酵母．轻工环保, 1994, 16(2)：24—32．
[9] 刘伟. 自絮凝酵母SPSC01对于Cr（Ⅵ）吸附的研究. 大连理工大学硕士学位论文20090601
[10] 刘斌斌, 赵永芳, 钞亚鹏等. 鲁氏酵母菌WY-3降解甲胺磷的性能. 环境科学，2001，22(4)：37-41
Uu B B，Zhao Y F, Chao Y P, et a1．Environmental Science, 2001，22(4)：37～41 [11] 孟雪靖, 曹相生, 孟雪征. 朝阳县水资源开发利用中存在问题及对策措施. 水资源保护, 2008,1 (6 )
[12] 陈东辉, 常青. 21世纪城市水处理市场前景初探. 陕西环境, 2000, 3(7):62~64。