聚乙烯醇-海藻酸钠固定化新型甲醛降解真菌YC8及其在连续废水处理中的应用

工业废水中的甲醛(FA)污染治理面临极端环境适应性差、传统方法效率低等挑战。本研究通过分离鉴定高效真菌Geotrichum sp. YC8，采用聚乙烯醇(PVA)-海藻酸钠(SA)固定化技术，优化载体配方（2% SA、6% PVA、3% CaCl2）与粒径，实现55小时内完全降解800 mg/L FA，并在流化床反应器中连续处理900 mg/L FA。该技术为高盐/酸性工业废水处理提供了经济高效的生物解决方案。

　　

研究背景
甲醛（FA）作为酚醛树脂、涂料等工业的重要原料，其废水具有强毒性和致癌性。传统物理吸附法（如活性炭）无法彻底降解FA，化学法（光催化、Fenton氧化）则成本高昂且易产生二次污染。更棘手的是，工业废水常呈现酸性（pH 3.0-4.5）和高盐（4%-5% NaCl）特性，使常规微生物处理失效。尽管已有部分FA降解菌株报道，但极端环境耐受性不足成为技术瓶颈。真菌因细胞壁坚韧、菌丝网络发达，展现出比细菌更强的环境适应性，但游离细胞难以回收利用。如何通过固定化技术提升微生物的环境抗性与降解效率，成为生物修复领域的关键科学问题。

研究方法
国家自然科学基金资助的研究团队从污水处理厂活性污泥中分离出真菌YC8，通过形态学与ITS基因测序鉴定为Geotrichum sp.。采用响应面法优化降解条件（温度31.4°C、pH 5、接种量12%），并构建PVA-SA-CaCl₂固定化载体。通过批次实验比较游离/固定化细胞的降解动力学，利用流化床反应器评估连续处理性能，结合SEM观察菌体形态及载体结构。

研究结果

1. 菌株特性
   YC8在50 g/L NaCl或pH 2.0条件下仍能降解100 mg/L FA，SEM显示其产生2-10 μm的杆状分生孢子，以葡萄糖和脂肪酸为最优碳源。

2. 固定化优化
   载体最佳组成为6% PVA、2% SA、3% CaCl₂。小粒径（2-3 mm） beads有效降低传质阻力，使有效因子接近1。

3. 降解动力学
   游离与固定化细胞在低浓度FA（<200 mg/L）时符合一级动力学，高浓度（>500 mg/L）转为零级动力学。固定化细胞对800 mg/L FA的降解速率较游离细胞提升40%。

4. 连续处理性能
   流化床反应器中，固定化YC8可稳定运行15天，连续降解900 mg/L FA，且载体无破碎现象。

研究意义
该研究首次报道Geotrichum sp. YC8在极端环境下的FA降解能力，通过PVA-SA固定化技术突破传统生物处理的pH/盐度限制。优化的载体配方与粒径设计平衡了保护性与传质效率，为工业废水处理提供可规模化应用的生物强化策略。研究成果发表于《Biochemical Engineering Journal》，对推动高毒性废水绿色治理具有重要实践价值。