酵母菌在废水处理中的应用

酵母菌在废水处理中的应用编撰：杨历佳一、基本概念什么是酵母菌：酵母菌属于兼性厌氧菌，是异养菌。什么是兼性厌氧菌？兼性厌氧菌指在有氧、缺氧环境中都能生长繁殖。只是获取能量的方式不同。在有氧环境中，酵母菌把糖分解成CO2和H2O，且酵母菌生长快；缺氧环境中，酵母菌把糖分解成酒精和二氧化碳。什么是异养菌呢？它的概念是针对自养菌的。你可以理解为异养菌是吃肉的，需要大量能量。而自养菌是吃素的，给点“狗粮”就能活下去。暂未发现专性厌氧的酵母菌。酵母菌的生长：酵母菌是单细胞真核（真菌）微生物的统称，种类复杂、形态多样、代谢特点存在很大差异，系统进化地位也不尽相同。目前已知的酵母菌有1000多种，如酿酒酵母、葡萄汁酵母等。酵母菌具有单细胞生长快，能形成良好絮体，又具有真菌细胞大、代谢旺盛、耐酸、耐高渗透压、耐高浓度有机底物的特性。酵母菌可以在pH值3.0~7.5的范围生长，但比较适合在pH3.5~6。（从此点能够得出，酵母菌并不适合用于常见的生物处理工艺。因为常见的生物处理工艺的pH值一般都在中性。）酵母菌具有以下几个基本特征：（1）个体一般以单细胞状态存在；（2）多数以出芽方式繁殖；（3）能发酵多种糖类；（4）细胞壁常含有甘露聚糖（多以α-1,6-甘露糖为骨架链，被认为是一种多糖储存形式）；（5）喜在含糖较高、酸性的环境中生长。根据呼吸类型主要分成两类：一是发酵型酵母，这种酵母可以利用六碳糖等进行酒精发酵，大部分酵母菌属于这一类；二是氧化性酵母，在氧气充足的环境中主要以出芽生殖的方式快速增殖。大约每1.5～2小时增殖一代。这种酵母菌可以利用体内的氧化分解酶分解多种有机物，如糖类、有机酸、有机醇等。在水处理中，氧化性酵母除了拥有强悍的代谢能力，因为菌体较大，沉降性能还好。什么是酵母粉及主要成分：干酵母主要成分就是酵母菌，是处于休眠状态的酵母菌。酵母在低水分下（一般6%以下）会进入休眠状态，真空、干燥、和隔光等条件，来保证酵母的活性。当加入水后，酵母会从休眠中复活，被激活酵母菌进行正常生命活动；酵母是一种真菌，其富含蛋白质、维生素、氨基酸、脂肪、糖、酶等多种营养成份和某些促生长因子的活性物质；其蛋白质的含量占细胞干重的35％~60％，碳水化合物的含量在35％~60％，脂类物质的含量在1％~5％。所以可以说即便不使用酵母的发酵功能，它也是一款营养丰富的物质。酵母和发酵粉的区别：酵母和发酵粉虽然都有发酵的功能，但有着本质的区别。酵母是一种纯生物的蓬松剂，是一种活性微生物。是一种单细胞的兼性厌氧真核微生物，添加到面团后，可以通过自身的新陈代谢产生二氧化碳气体达到蓬松的目的，这个过程通常就叫发酵。而发酵粉则是一种化学蓬松剂，如小苏打（碳酸氢钠）、臭粉（碳酸氢铵）、明矾（硫酸钾铝或硫酸铝钾）、泡打粉等。二、酵母菌在废水处理中的应用：目前我国已经开发出以酵母菌群为核心的污水处理技术。该技术比传统的活性污泥法处理效率能够高出数倍，已应用于去除有机污染物、有机含油、重金属离子、处理高毒性等废水处理工艺中。有机物的分解过程：酵母菌对有机污染物的降解和去除原理与活性污泥法的菌种一样，也是通过生物吸附→氧化的两步实现的。有机大分子物质先通过细胞表面的水解酶分解成小分子简单有机物，产生少量ATP能量；发酵型酵母菌，通过酒精发酵作用将小分子简单有机物转化成乙醇和CO2，产生大量ATP能量；而氧化型酵母菌，将小分子简单有机物转化成CO2和H2O等小分子物质，也会产生大量ATP能量。当然酵母菌处理有机污染物之前，也同其它微生物处理有机污染物一样，针对一些高分子物质和难降解物质应先进行预处理（例如水解等），以增强可生化性。酵母菌的培养与驯化：1、pH值利用酵母菌处理废水一般在酸性条件下。较低的pH值处理效果好的原因可能是：有利于提高酵母菌对有机质的吸附作用；2、温度一般控制在20~35℃运行。低于15℃或高于35℃时，处理效率会有所下降。3、碳氮比这一点类似活性污泥法。酵母菌的培养也需要适合的碳氮比。例如向营养不足的废水中，投加适量的氮源、钙源，可以起到改善细胞营养结构，提高细胞生长量；在氮源不足时，向废水中投入适量的尿素，有助于酵母菌的生长，能提高有机污染物的去除效率；当然，氨氮量过高也会对酵母菌产生影响。影响污泥浓度和有机物的去除率。任何生物处理废水工艺都是要对微生物进行富集、筛选和驯化的。利用特定的有机废水对菌群进行定向驯化，培育出更多的优势菌群。除此之外，已经培育好的菌群还需要维持良好、稳定的生存环境。酵母菌的抗毒性：酵母菌具有良好的耐渗透压、耐酸、代谢效率高的优点。能在含一些难降解物质及有机毒性物质的水质中生存，且对这些有机物质有较强的分解能力。氨氮、硫酸盐过高的有机废水对细菌有强烈的毒害作用，但对酵母菌无明显影响。即便是氨氮、硫酸盐上万（mg/L）时，仍有很强的耐抑制能力。混合菌种群的联用：在废水处理中，有时仅仅依靠单一菌种是很难满足有机污染物的降解需要，需要与其它混合菌种相互协调、共同降解。缺陷与待解决问题：1、pH值：酵母菌比较适合的pH在3.5~6。酵母菌处理有机废水需要在酸性条件下运行，随着pH值的下降，处理效率提升，当pH值下降到一定程度时，处理效率持平。但pH值不能低于2.5，否则也会产生抑制作用。同时，含不同种类的有机废水，酵母菌在处理时的最佳pH值也不同。2、同培养活性污泥菌种一样，酵母菌的培养也受C/N/P比、适宜的温度、pH值、避免水质波动等生长条件的约束。3、任何菌种的培养都要经过富集→筛选→驯化，每一项都需要适合的生存、繁殖条件，需要足够的筛选与驯化时间。4、任何一类菌种的投入，势必也会影响到当前运行中的菌种群落。因为酵母菌属于繁殖能力较强的异养菌，酵母菌的大量繁殖势必会影响到其它异养菌、自养菌的生长。5、酵母菌只对有机污染物有较强的处理效率，对氨氮、硝酸盐等无明显处理效果。2019.4.1参考文献[1]曹文平,武晓刚,等.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,2007,27(11):99~104.[2]酵母,百度百科.[3]不藏私面包匠人,看完后恍然大悟！原来酵母还分那么多种类！,搜狐,2017,27(11).