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近日,我所海洋生物遗传资源重点实验室王万鹏研究员团队王勇课题组,在国际水处理技术领域顶级期刊Water Research(中科院I区TOP,Nature Index期刊,IF=12.4)发表了题为“Can fungal degradation replace conventional biological processes for treatment of highly acidic and saline preserved fruit processing wastewater by virtue of Candida, Pichia and Saccharomyces?”的研究成果。该研究针对高盐、强酸及高有机负荷蜜饯加工废水的处理难题,创新性地构建了耐酸耐盐酵母菌与盐度驯化活性污泥组合的处理工艺(图1),系统解析了酵母菌群在极端条件下对有机污染物的降解机制及群落演替规律,为高盐强酸食品废水的经济高效处理提供新思路、新技术。

图1 耐盐耐酸酵母菌耦合盐度驯化活性污泥的蜜饯加工废水处理工艺流程图
1.青梅蜜饯废水采用酵母菌处理的实际效果
青梅蜜饯废水在均质池完成均质后,其pH值范围为3.3-4.0,盐度范围为3%-4%。随后,废水依次进入耐酸酵母菌降解池(FD)和盐度驯化活性污泥池(AS),两个处理单元的水力停留时间均为3天。如图2A和2B所示,在近5个月连续运行期间(废水温度介于26ºC至33ºC之间),FD单元与AS单元的平均出水COD浓度分别为3547 mg∙L-1和637 mg∙L-1,分别占均质池初始COD的33%和6%。FD单元的COD去除效率超过AS单元的两倍,表明其在青梅蜜饯废水处理中具有显著降低有机负荷的能力。在絮凝步骤中,投加350 mg∙L-1的聚合氯化铝(PAC)以去除残余胶体有机物和悬浮活性污泥,最终使COD浓度降至370 mg∙L-1。均质池、酵母降解、活性污泥及絮凝沉淀各单元出水COD浓度的相对标准偏差分别为16.9%、10.5%、14.9%和13.8%,说明酵母降解能在一定程度上缓解进水COD的波动。关于pH变化(图2C),酵母降解将进水pH从3.52提升至6.42,从而为后续活性污泥处理提供了最佳pH条件,这不同于传统的碱中和方式。经活性污泥与絮凝沉淀依次处理后,出水pH范围为7.3-8.2,满足排放标准要求。

图2 酵母降解+盐度驯化活性污泥+混凝沉淀组合工艺的蜜饯废水处理工程(日处理50吨)COD去除及pH提升效率
2.微生物共现网络分析
通过对废水处理系统中微生物潜在关联的网络分析(图3),进一步阐明作为生物强化剂的接种酵母菌组合与本土真菌间的相互作用。作为强化剂,假丝酵母属(Candida)、毕赤酵母属(Pichia)和酵母属(Saccharomyces)表现出与六个节点的连接,且所有连接均为正相关。此外,这三个属彼此之间也呈正相关,表明存在协作关系,进一步印证了酵母菌降解作为预处理工艺能够实现高效的COD去除与pH提升。值得注意的是,这三个属与本土真菌罗兹菌门(Rozellomycota)未观察到任何关联,表明强化剂与本土优势真菌群落间既无协作也无竞争关系。然而,罗兹菌门与其相邻的两个节点呈负相关,这是整个真菌系统中仅有的负相关关系,这可能解释了罗兹菌门如何通过竞争作用占据优势生态位。

图3 尾水处理系统中微生物互作网络分析
我所王勇高级工程师为论文第一作者和通讯作者,崔亮助理研究员为共同第一作者。论文合作者包括王万鹏研究员、邵宗泽研究员和姜丽晶研究员等。本研究获得福建省科技计划项目和海洋三所基本科研业务费的资助。
论文链接:https://doi.org/10.1016/j.watres.2026.125371