“NEWs”未来水厂的提出代表着废水处理技术发展的新方向。通过厌氧消化将废水中的COD转化为甲烷等能源物质，可用于维持废水处理系统的温度、为城市供热供电，废水厌氧处理技术的定位也从传统的有机物去除逐步转向能源的回收。厌氧消化过程中产甲烷菌相比于水解酸化菌、产氢产乙酸菌等对环境条件更为敏感、倍增时间更长，产甲烷效率往往不高。目前常见强化措施如施加外加场、改进流场分布、加速种间电子传递以及投加生物菌剂等，普遍存在成本偏高、强化效果有限、持续周期不长等问题，亟需探求经济、高效、持久的强化新方法。
真菌是一种耐受性更强、分泌酶系更多的微生物。前人研究发现，无论是在自然系统还是人工系统中真菌均能与产甲烷菌共存，并可能产生协同效应。目前已有案例报道利用真菌强化生物质和剩余污泥等固废厌氧发酵及能源化过程，但由于真菌密度低、易流失等因素，鲜见其应用于废水连续流强化厌氧处理的报道。
本研究以Aspergillus sydowii 8L-9-F02为实验菌株，以菌悬液滴定法制备出直径约3 mm的固定化载菌小球（AEBs），继而发展了一种利用真菌强化废水厌氧生物处理产甲烷的方法。通过批次及连续流实验验证了真菌对厌氧消化过程的强化效果，并进一步探究了其强化机理。结果表明：Aspergillus sydowii 8L-9-F02在批次和连续流实验中分别将产甲烷量提升至参照体系的1.5倍和1.13-1.31倍。真菌的加入能够明显提升厌氧颗粒污泥胞外聚合物的含量、促进微生物聚集及颗粒化，且使得厌氧颗粒污泥F420活性得到提高。微生物群落结构分析显示，真菌促使产甲烷菌Methanosaeta和Methanobacterium丰度的提高（28.2%升至67.4%）是其强化的关键。这一研究有助于理解真菌和厌氧颗粒污泥之间的协同作用，并为发展真菌强化废水厌氧生物处理产甲烷技术提供理论与方法参考。
图1. 固定化真菌强化废水厌氧生物处理产甲烷过程
上述研究以“Enhanced production of methane in anaerobic water treatment as mediated by the immobilized fungi”为题，被环境领域知名期刊Water Research正式接收 (https://doi.org/10.1016/j.watres.2020.116761) 课题组博士生郭琼为该论文的第一作者，潘丙才教授为通讯作者。硕士生王亚男、钱杰书教授、博士生张炳亮、花铭副教授和刘常宏教授为该论文的共同作者。研究得到了国家自然科学基金和国家重点研发计划的资助。