食用菌菌丝对校园生活污水净化效果研究

李仔密,石 霞,余菊仙,彭安岳,李春莲,黄道顺,李淑英

(玉溪师范学院化学生物与环境学院 云南 玉溪 653100)

校园生活污水主要是人们生活中使用的各种厨房用水、洗涤用水和卫生间用水所产生的排放水，多为无毒的无机盐类。其污染物成分存在着明显的单一性，例如洗衣粉中的磷、氮这些主要物质[1]以及一些含量较少的重金属物质，通常有毒物质较少。食用菌菌丝体是吸收营养物质的主要组织，因此菌丝体具有一定的吸附作用，例如凤尾菇菌丝体对重金属汞的吸收特性[2]。平菇易于培养、产量高、价格便宜、易取材，故本次实验应用平菇的菌丝体对校园生活污水进行净化研究。目前国内外利用菌丝体进行水体净化的研究较少。

采用平菇菌丝体经过扩大培养后对校园生活污水进行净化研究，通过测定校园生活污水净化过程中COD、BOD5、总磷、总氮、pH的变化，探索食用菌菌丝对生活污水的净化作用。实验结果表明：食用菌菌丝体对校园生活污水水体净化有一定的效果，三个接种梯度净化效果为：3%>5%>10%。净化过程中菌丝体与COD值的相关性最大、去除率较高。到净化后期水中pH值呈弱碱环境，细菌滋生且细菌与总氮的相关性较高，在一定程度上与菌丝体净化水体有协同作用。菌丝体接种量为3%、净化周期第20d时去除率最高、净化效果最佳。

1 材料与方法

1.1 材料

生活污水：取自本校园学生公寓排出的生活污水；

平菇(Pleurotus ostreatus)：超市购买。

1.2 培养基

PDA培养基：马铃薯(留全皮)200g，葡萄糖20g，琼脂15～20g，蒸馏水1000mL，pH(自然状态无需调节)。

液体培养基：玉米粉6%,麸皮2%,硫酸镁0.05%,磷酸二氢钾0.05%，蔗糖1%，VB1 10mg/L，pH(自然状态无需调节)，(以上适配容积150mL)。

1.3 方案设计

1.3.1 平菇菌丝体的分离纯化

选取玉溪市红塔区内的常见平菇品种，挑选长得均匀健康的平菇,用70%～75%的乙醇对菌体进行消毒，再用无菌水进行冲洗备用，用镊子挑取菇柄和菇伞交界处的菌体组织，采用组织分离法进行分离纯化，连续纯化3次后转接到PDA固体培养基上保存备用。以上所涉及的用具使用前均进行灭菌，操作过程在无菌超净台进行。

1.3.2 平菇菌丝体的扩大培养

用无菌打孔器取纯化培养后的PDA培养基上长得旺盛的菌丝体1～2cm琼脂块,接种到150mL 液体培养基中,150r/min、20～23℃恒温摇床培养5～7d，获得大量平菇菌丝体。根据校园污水的净化量以及需要接种的比例综合考虑,共进行了1500mL的平菇菌丝体扩大培养。

1.3.3 平菇菌丝体对生活污水净化处理

取扩大后的平菇菌丝体按照3%、5%、10%接种量将扩大培养的菌丝体接种到校园生活污水中，校园污水用高26cm、直径为32cm的桶装盛，每个桶内含校园污水2000mL，每个接种量设置3组平行，1组空白对照，置于实验室常温条件下培养20d，每隔5d取1次样品测定pH、COD、BOD5、总磷、总氮的含量。

1.4 生活污水净化过程中pH、COD、BOD5、总磷、总氮的测定

(1)COD的测定：采用(GB11914-89)进行测定[3]。

(2)BOD5测定：采用(ISO05815-1983)进行测定[4]。

(3)TP含量测定：采用钼酸铵比色法(GB 11893-89)[5]；TP的标准曲线方程y=0.0218x+0.0478，R2=0.9912。

(4)TN含量测定：采用碱性过硫酸消解紫外分光光度法(GB11894-89)；[6]TN的标准曲线方程y=0.0402x+0.0567，R2=0.9926。

(5) pH值测定：采用玻璃电极法(GB6920-86)进行测定。

2 结果与分析

2.1 校园生活污水理化特征

根据《GB3838-2002地面水环境质量标准》[7]Ⅱ类水(主要适用于集中式生活饮用水地表水)的pH值、COD、BOD5以及总磷总氮标准值与校园生活污水的初始值进行对比，本实验选择的校园生活污水为Ⅱ类水质。

表1 校园生活污水理化特征 (mg/L)

2.2 平菇菌丝体对校园生活污水净化过程中的pH值变化

由图1可看出，空白对照pH均在7.0～7.5波动，当校园生活污水接入平菇菌丝后在净化过程中pH的变化都比对照组低。有研究表明[8-9]当pH值为6 时，平菇菌丝体的成长速度较快，且处于不断生长的状态，平菇菌丝最佳的生长状态在pH 6～7；接种量为10%时校园生活污水净化过程中pH降低最明显，接种量为5%时pH也有所降低，pH变化不明显是平菇菌丝接种量为3%时，当净化到15d时，接种量为10%的pH值开始升高，净化到20d时pH趋于中性。在接种第5d时3%接种量的pH为6.15菌丝体生长较快，当pH值为 7 时，菌丝的成长速度减小了一点。本实验发现：pH值逐渐增加，净化效果逐渐明显，与上述研究结果一致，到第20d时接种量为3% 的处理环境中已经不再适合菌丝体的再生长。接种量为5%和10%的处理中菌丝体依然有增长的趋势。由此可见，随着pH值大小发生变化，菌丝的生长速度会发生改变，数值越大，表示酸碱强度越大，真菌生长速度越慢，生长状况也受到一定影响。

2.3 平菇菌丝体对校园生活污水净化过程中的 COD变化

由图2可看出：与空白对照组相比校园生活污水接入平菇菌丝后，3个实验组的COD值都偏高，净化培养5d后3个实验组COD均呈现出明显下降趋势，随着净化的进行，生活污水接入平菇菌丝后COD都有明显改善，其中接种量为3%COD降低最明显，净化到20d时，COD已经接近标准水体要求(水中的值达到3mg/L时，符合生活用水标准中对COD值的限制[10])，说明平菇菌丝对生活污水COD的改善有一定效果。有研究表明[11]白腐菌0～4d废水COD值持续下降,接种4d废水COD值达到最低，超过4d后废水COD呈上升趋势,说明菌体己失去活性(白腐真菌是一类能够引起木质白色腐烂的丝状真菌)。与本实验研究结果相似，生活污水净化到20d、接种量3%时COD去除率达到79.91%。净化到第15d时接种量为3%的菌体基本已经耗尽(由此时的pH值以及净化效果综合分析得出)。故若选用平菇处理生活废水时应采用3%接种量，在 20d后需及时补种,以达到持续降解的效果。

2.4 平菇菌丝体对校园生活污水净化过程中的BOD5变化

由图3可看出：净化过程中对照组BOD5出现上升趋势，生活污水中平菇菌丝接种量为3%、5%、10%时BOD5都有不同程度减少，平菇菌丝接种量为3%时对BOD5的去除效果最明显，BOD5的去除率高达91.55%，当净化到20d时，BOD5值为8.272mg/L，净化值趋近与标准水的值(未受到污染的水体BOD5值<3.00mg/L,轻度污染的值<4.00mg/L)[12]。

2.5 平菇菌丝体对校园生活污水净化过程中的总磷变化

水体中的磷是藻类生长需要的一种关键元素，过量磷会造成水体污秽异臭。由图4可看出：总磷含量在0～5d时与对照相比波动较大，3个实验组总磷变化趋势相似，总磷生活污水中总磷变化表明：平菇菌丝体对校园生活污水中总磷的去除效果不明显，校园生活污水中磷元素对平菇菌丝体的生长起到了一定抑制作用。有研究表明[13]在液体培养基中添加磷元素不能提高平菇菌丝生物量，本实验结果与该研究的净化结果分析一致，将菌丝体接种到污水中，污水中的磷含量抑制了菌丝体的生长从而导致总磷的去除效果不明显。当水体总磷含量超过0.2mg/L时会使水体的透明度降低，水质变坏[14]。实验发现平菇菌丝体对总磷含量的去除效果不理想。

2.6 平菇菌丝体对校园生活污水净化过程中的总氮变化

图5表明：空白对照组在0～20d净化过程中总氮有所增加，平菇菌丝体接种量为3%、5%、10%，净化20d时对生活污水总氮的去除有一定效果，接种量为3%时对总氮的去除效果相对较好，总氮去除率为23.21%。结合pH的变化来看，随着菌丝体在净化过程中消耗和衰败及细菌滋生，3个处理组的净化效果有所差异，菌丝体含量较少的被消耗得最快。实验发现接种量为3%的菌丝体在第15～20d时菌丝体几乎消耗殆尽，大量细菌开始滋生,对总氮的去除有一定作用。细菌与总氮的去除有很好的正相关性，与真菌放线菌的相关性不高[15],细菌和真菌在净化过程中有一定的协同作用。有研究表明[16]真菌菌丝体对细菌的固定作用显著促进了细菌的生长,而有细菌存在的情况下则可以有效延缓真菌的衰亡，实验结果与该研究结果一致。

2.7 平菇菌丝体接种量为3%时生活污水中pH、COD、BOD5、总磷、总氮的变化

食用菌菌丝体为3%时对校园生活污水的净化效果如图6所示，实验发现菌丝体接种量为3%的处理在第20d时对BOD5、COD、总氮和总磷的净化效果较好，去除率分别达到91.55% 、79.91% 、23.21%、-112.59%，在净化第20d时要适当补加菌种以达到更好的净化效果。因为随着菌丝体对营养的消耗自身也会逐渐衰败，有研究表明[11]向正在净化的废水中添加菌丝体所需要的营养可以达到持续净化的效果。若想要缩短净化周期，则采用<3%的菌丝体进行接种即可。

3 结论

(1)平菇菌丝体对校园生活污水的COD和BOD5去除效果明显

平菇菌丝体对校园生活污水有一定的净化效果，本实验中接种量3%、净化时间20d时平菇菌丝体对COD和BOD5的去除效果最好，COD去除率达到79.91%、BOD5的去除率达到91.55%。

(2)平菇菌丝体对校园生活污水中总氮和总磷的去除效果不理想

平菇菌丝体对校园生活污水中总氮和总磷的去除效果不理想，净化效果受pH值的影响，随着菌丝体在净化过程中消耗、衰败及细菌滋生，真菌菌丝体对细菌的固定作用显著促进了细菌的生长，本实验中接种量3%、净化时间20d时对总磷和总氮有一定的去除效果，但去除率较低，总氮的去除率为23.21%，总磷的含量有所增加。菌丝体接种到污水中，污水中的磷含量抑制了菌丝体的生长从而导致总磷的去除效果不明显[14]。

(3)菌丝体的接种量对生活污水净化效果有一定的影响

有研究表明菌丝体的接种量对其菌体的生长有一定的影响[17]，本实验采用平菇菌丝体接种量分别为3%、5%、10%，3个接种量在20d净化周期内校园生活污水的净化效果也不同，菌丝体的接种量对校园生活污水的净化效果有一定的影响。其中接种量为3%时对生活污水的净化效果最理性，接种量与净化效果的关系表现为3%>5%>10%。