朱開(kāi)金 謝樹(shù)蓮 朱鵬宇 孫 瑤 馮 佳 常西亮 任曉莉

(1. 太原工業(yè)學(xué)院環(huán)境工程系，太原 030008;2. 山西大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院，太原 030006;3. 江蘇理工學(xué)院化工與環(huán)境學(xué)院，常州 213163)

優(yōu)勢(shì)微生物菌群是用人工培養(yǎng)及誘變的方法制成的專(zhuān)門(mén)減少和消解活性污泥的高效降解菌。優(yōu)勢(shì)菌群處理污水，產(chǎn)生的污泥量少，能減少50%～60%的有機(jī)污泥量，而且出水水質(zhì)符合要求，因而能極大減低污水處理廠的運(yùn)行成本，大大減少污泥的處理、外運(yùn)及填埋量，具有重要社會(huì)意義，是未來(lái)污泥處理方向之一。

1 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容

污水污泥來(lái)源:太原市北郊污水凈化廠。初始菌種:組合功能菌，包括球狀類(lèi)、桿菌類(lèi)及絲狀菌類(lèi)等。外進(jìn)。培養(yǎng)基的配制:KH2PO41g、Na2HPO41g、MgSO4·7H2O 3g、FeSO4·7H2O 0.2g、瓊脂20g、牛肉膏1.5g、蛋白胨5g、蒸餾水1000mL，pH7.2。加熱溶解上述物質(zhì)，在0.1MPa 下滅菌30min，于滅菌培養(yǎng)皿中倒成平板備用。菌種的馴化:用污水處理廠的上述污水接種馴化，進(jìn)行適應(yīng)性培養(yǎng)，馴化周期10d 左右，從初始菌(一代菌)馴化至五代菌。優(yōu)勢(shì)菌的富集:將馴化完的菌群接種裝有200mL 富集培養(yǎng)基的燒杯中，用恒溫振蕩器進(jìn)行擴(kuò)增培養(yǎng)，待培養(yǎng)基混濁為止。污泥好氧消解實(shí)驗(yàn)過(guò)程:在1000mL 燒杯中，加入好氧處理后帶活性污泥的污水800mL，再加經(jīng)富集的優(yōu)勢(shì)菌1mL，同時(shí)置若干個(gè)軟性蜂窩狀小綿塊于其中，鼓空氣24h。測(cè)定優(yōu)勢(shì)菌加入前后污水中干污泥的重量，計(jì)算污泥消解量。

2 結(jié)果與討論

2.1 污泥消解實(shí)驗(yàn)結(jié)果

用經(jīng)富集培養(yǎng)后的優(yōu)勢(shì)菌降解活性污泥，做三個(gè)平行樣1#、2#、3#，分別間隔12h、24h、36h、48h 測(cè)污泥消解率，得表1 的實(shí)驗(yàn)結(jié)果。從1 表可看出，活性污泥經(jīng)過(guò)24h 消解，基本達(dá)到頂值范圍。

2.2 不同代菌消除污泥的實(shí)驗(yàn)結(jié)果

用初始菌和五代菌分別對(duì)污泥進(jìn)行消解實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)消解率隨菌代數(shù)的呈上升趨勢(shì)，其中五代菌的消解率比四代菌的略有增加。結(jié)果如表2 所示。由表2 可知，五代菌消解率比四代菌的上升幅度不大，表明已基本達(dá)到頂值。

表1 優(yōu)勢(shì)菌降解污泥結(jié)果(污泥消解率/%)

表2 代菌消解污泥情況

2.3 污泥減量化后的污水指標(biāo)

一般污泥減量的結(jié)果是，由于細(xì)胞溶解物質(zhì)的進(jìn)一步代謝，氮又會(huì)被釋放到水中，廢水中磷又是通過(guò)排泥去除的，故污泥減量后N、P 的含量反而會(huì)升高。但用高效菌處理后N、P 的結(jié)果卻能滿足排放要求，結(jié)果見(jiàn)表3 所示。

表3 優(yōu)勢(shì)菌加入處理前后污水污泥指標(biāo)結(jié)果

表3 表明了經(jīng)生化處理再加優(yōu)勢(shì)菌處理后的水質(zhì)主要技術(shù)指標(biāo)均符合我國(guó)城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)要求，特別是N、P 值指標(biāo)。其原因在于本優(yōu)勢(shì)菌在分解有機(jī)物的過(guò)程中增殖快，能將污水中多數(shù)有機(jī)物用于合成自身細(xì)胞組織，故對(duì)水體中的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)要求高，尤其是對(duì)N、P 的吸收效果明顯，因而N、P 值不增反降。

2.4 優(yōu)勢(shì)菌群消減有機(jī)污泥的原因

優(yōu)勢(shì)菌之所以能消減大量的有機(jī)污泥，其主要原因有:(1)污泥負(fù)荷高。在好氧池中其污泥齡長(zhǎng)，因而代謝產(chǎn)物量低。一般地，傳統(tǒng)活性污泥法的污泥負(fù)荷為0.2～0.5kgCOD/kg·d，而優(yōu)勢(shì)菌的污泥負(fù)荷為20～30kgCOD/kg·d，表明分解有機(jī)污染物的能力后者是前者的百倍以上。(2)透過(guò)能力強(qiáng)。優(yōu)勢(shì)微生物菌也是一種酶菌，能透過(guò)微生物體的細(xì)胞壁和細(xì)胞膜，進(jìn)入其組織內(nèi)部最終將其分解，變成小分子氣體物質(zhì)和水。(3)少量生成的代謝物，在好氧池的厭氧微區(qū)(池底或曝氣死角)發(fā)生厭氧消化反應(yīng)，降解轉(zhuǎn)化為可溶性有機(jī)物，在好氧區(qū)與其他有機(jī)物一起被分解。

研究發(fā)現(xiàn)，在與污染物接觸的過(guò)程中，優(yōu)勢(shì)菌會(huì)發(fā)生誘變，產(chǎn)生能分解相應(yīng)酶的新菌種，如在含淀粉的廢水中能誘變水解淀粉酶的菌種，含蛋白質(zhì)廢水中誘變分解蛋白酶的菌種，含纖維素的廢水中誘變分解纖維素的菌種等等。

3 優(yōu)勢(shì)微生物菌群的特點(diǎn)

優(yōu)勢(shì)菌在分解有機(jī)物和消解污泥的過(guò)程中，有如下一些特點(diǎn):(1)耐受性和抗毒性好。馴化后可在鹽含量3%左右、COD 濃度高于2000mg/L、NH3－N 高于1000mg/L 的污水中存活。(2)誘變速度快。能在不同的污水環(huán)境中，快速誘變成分泌不同酶的菌群。(3)適應(yīng)性強(qiáng)。不僅可用于生活污水污泥的處理，對(duì)某些工業(yè)廢水污泥處理的適應(yīng)性也強(qiáng)。(4)除惡臭效果佳。優(yōu)勢(shì)菌在自行分解過(guò)程中產(chǎn)生的有機(jī)酸、抗菌肽素等物質(zhì)能進(jìn)一步遏制腐敗微生物，從而從根本上能抑制惡臭物質(zhì)的產(chǎn)生。

4 污泥消減工藝和結(jié)果

對(duì)污水進(jìn)行處理的實(shí)驗(yàn)流程:先進(jìn)行厭氧反硝化，再進(jìn)行好氧硝化，使污水中的部分有機(jī)碳轉(zhuǎn)化為細(xì)胞物質(zhì)和二氧化碳，促進(jìn)后續(xù)微生物優(yōu)勢(shì)菌對(duì)污泥的代謝消解。每小時(shí)的進(jìn)水流量不大于50kg。處理后的水質(zhì)指標(biāo)如表4 所示，且表明，處理后的出水水質(zhì)符合GB18918－2002 的要求。

表4 運(yùn)行工藝污水處理進(jìn)出水水質(zhì)指標(biāo)

5 結(jié) 論

(1)優(yōu)勢(shì)微生物菌是一類(lèi)復(fù)配菌，含多種菌屬，對(duì)大幅消解有機(jī)污泥有明顯的作用效果;(2)優(yōu)勢(shì)微生物菌在不同地域須進(jìn)行適應(yīng)性的多代培養(yǎng)，方可顯現(xiàn)作用。因?yàn)槲鬯|(zhì)不同，氣候條件不同對(duì)其有不同的抑制性影響;(3)優(yōu)勢(shì)微生物菌群需通過(guò)配制適宜的培養(yǎng)液和活性添加劑來(lái)提高其誘變及繁殖的速度，同時(shí)要采用固定化工藝，以增加菌群的數(shù)量，保證可循環(huán)使用;(4)用優(yōu)勢(shì)微生物菌消解污泥，不影響出水水質(zhì)。

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