裴春敏

（忻州職業(yè)技術(shù)學(xué)院，山西忻州 034000）

有效微生物群（EM）是一種新型復(fù)合微生物制劑，就是好氧與厭氧微生物群共同構(gòu)成的互利共生體，存在著10個(gè)屬 80 余種微生物，光合細(xì)菌、乳酸菌、酵母菌等都是其代表性微生物[1]。

環(huán)境治理已經(jīng)是我國(guó)的一項(xiàng)基本國(guó)策，是和諧社會(huì)建設(shè)與發(fā)展的重要基礎(chǔ)，工業(yè)廢水內(nèi)氨氮、懸浮物等雜質(zhì)含量較高，且散發(fā)臭味，嚴(yán)重污染了生態(tài)環(huán)境，整治工業(yè)廢水是現(xiàn)代社會(huì)發(fā)展中必須踐行的一個(gè)路線[2]。本工作主要研究微生物菌劑處理淀粉糖廢水的情況，觀察分析廢水處置前后主要參數(shù)指標(biāo)的改變情況，以期驗(yàn)證微生物菌劑的有效性，為后期廢水處理提供一定參考。

1 材料和方法

1.1 材料

（1）供試材料：生物工程研究所提供微生物菌劑，制糖廠提供原材料。

（2）試劑類型：紅糖，濃硫酸（H2SO4），硫酸銀（Ag2SO4），5%氫氧化鈉（NaOH），納氏試劑，銨標(biāo)準(zhǔn)貯備液及使用液。

（3）實(shí)驗(yàn)儀器：pH計(jì)，可見分光光度計(jì)，天平，恒溫箱等。

1.2 廢水處理方法

好氧處理：依次按照V菌液/V廢水是1/10 000、1/5 000、1/2 500、1/1 000、1/500、0配比添加定量菌液，廢水試樣內(nèi)添加微生物菌劑量分別是0μL、10μL、20μL、50μL、100μL，運(yùn)用室溫?fù)u床曝氣處置廢水（在錐形瓶中安置好蠟燭，當(dāng)觀察到蠟燭熄滅時(shí)迅速封堵瓶口，從而執(zhí)行厭氧處理操作）每間隔5d依次檢測(cè)廢水的pH、懸浮物（SS）、TON、氨氮、化學(xué)需氧量（COD）等指標(biāo)值。

為了減少誤差的影響，本實(shí)驗(yàn)廢水取樣嚴(yán)格執(zhí)行如下操作過(guò)程：提取1#~4#曝氣柱內(nèi)的廢水（混合液），靜置自然沉淀以后取上清液，隨后運(yùn)用定性濾紙對(duì)上清液進(jìn)行過(guò)濾處理，這樣所得濾液就是1#~4#廢水水質(zhì)檢測(cè)樣品。本實(shí)驗(yàn)中的檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)一按照國(guó)標(biāo)進(jìn)行[3]。

2 統(tǒng)計(jì)和分析結(jié)果

2.1 菌劑對(duì)pH的影響

從表1看出，菌劑添加劑量、連續(xù)處置時(shí)間等均影響淀粉廢水的pH。

表1 添加不同劑量菌劑下pH伴隨時(shí)間的改變

當(dāng)菌劑添加劑量50μL時(shí)，淀粉廢水pH下降幅度最大。當(dāng)連續(xù)處置時(shí)間達(dá)第5d時(shí)，好氧條件下廢水pH降到最低7.28，厭氧條件為10.44。由此可以初步認(rèn)為，微生物菌劑處理廢水時(shí)好氧條件下對(duì)水質(zhì)pH的改善效果顯著好于厭氧處理結(jié)果。

2.2 菌劑對(duì)COD的影響分析

淀粉實(shí)際加工期間會(huì)生成很多高濃度酸性有機(jī)廢水，以溶解性的淀粉與少許蛋白質(zhì)為主，通常沒(méi)有毒性，但COD處于較高水平，一般是1 000~30 000mg/L。試樣處理之前COD含量是1 075mg/L，不同添加劑量下菌劑處置廢水內(nèi)的COD含量結(jié)果見表2。

表2 不同添加劑量下菌劑處置廢水內(nèi)的COD含量改變（mg/L）

分析表2數(shù)據(jù)，最佳的廢水處置時(shí)間是5d，菌劑的最佳添加劑量是50μL，好氧、厭氧條件下廢水COD含量分別是166mg/L、580mg/L，廢水處理效果相對(duì)較好，COD去除率分別達(dá)到84.55%、46.05%，對(duì)比后認(rèn)為好氧條件下去除廢水內(nèi)COD更多。

2.3 菌劑對(duì)TON的影響

TON即采用無(wú)臭的水稀釋處理試樣到恰好能聞出臭味時(shí)的稀釋倍數(shù)[4]。表3記錄了不同投入量菌劑處理淀粉糖廢水時(shí)TON隨時(shí)間的變化。

表3 不同添加劑量菌劑處理廢水TON伴隨時(shí)間的改變

結(jié)合表3，當(dāng)微生物菌劑的添加量達(dá)到50μL，連續(xù)處置5d時(shí)，好氧、厭氧條件下TON分別是18、31，除臭率依次達(dá)到83.18%、71.03%，好氧處理廢水后TON顯著低于厭氧處理，說(shuō)明運(yùn)用微生物菌劑好厭氧處理時(shí)能顯著降低淀粉糖廢水TON值。

2.4 菌劑對(duì)氨氮含量的影響

氨氮為水體內(nèi)的一種營(yíng)養(yǎng)素，目前已經(jīng)確認(rèn)是水體發(fā)生富營(yíng)養(yǎng)化的常見誘因之一，也是水體內(nèi)的一種主要耗氧污染物，長(zhǎng)期存在會(huì)對(duì)魚類以及一些水生生物產(chǎn)生毒害作用。碘化汞與碘化鉀的堿性溶液能和氨發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，并且會(huì)生成淡紅棕色膠態(tài)化合物，以上物質(zhì)的色度高低與氨氮含量大小之間存在著正比例關(guān)系，一般能夠在波長(zhǎng)410~425nm監(jiān)測(cè)到其吸光值，進(jìn)而測(cè)算出氮氨含量[5]。經(jīng)過(guò)整體分析，微生物菌劑添加量50μL，廢水處置時(shí)間達(dá)到5d時(shí)，好氧、厭氧條件下氮氨含量分別是1.63mg/L、3.28mg/L，去除效率分別達(dá)到82.49%、64.77%。結(jié)果顯示，添加菌劑有益于減少?gòu)U水內(nèi)氮氨含量，好氧條件下處理效果優(yōu)于厭氧條件。

2.5 菌劑對(duì)懸浮物含量的影響

懸浮物定義成懸浮在水內(nèi)的固體物質(zhì)，包括和水不相溶的無(wú)機(jī)物、有機(jī)物及黏土等，水內(nèi)懸浮物是當(dāng)前測(cè)評(píng)及衡量水污染嚴(yán)重程度的一項(xiàng)常用指標(biāo)。水體內(nèi)的有機(jī)懸浮物發(fā)生聚沉以后容易厭氧發(fā)酵，導(dǎo)致水體質(zhì)量不斷惡化。本實(shí)驗(yàn)中采用微孔濾膜過(guò)濾器，GN-CA濾膜、孔徑0.45μm、直徑60mm，吸濾瓶等檢測(cè)水內(nèi)懸浮物含量。具體測(cè)量過(guò)程是，取充分混合均勻的試樣100mL抽吸過(guò)濾，使水分整體通行濾膜。隨后再用每次10mL蒸餾水持續(xù)進(jìn)行3次洗滌處理，繼續(xù)進(jìn)行吸濾操作，借此方式剔除多余水分。暫停吸濾以后，小心取出載有懸浮物的濾膜，將其穩(wěn)妥地安放于原恒重的稱量瓶?jī)?nèi)，轉(zhuǎn)移至烘干箱內(nèi)在103~105℃條件之下連續(xù)烘干60min，然后轉(zhuǎn)移至干燥器中，使其自然冷卻到室溫，測(cè)量其重量。多次進(jìn)行烘干、冷卻、稱量，直到相鄰兩次稱得的重量差≤0.4mg為止[6]。經(jīng)過(guò)統(tǒng)計(jì)發(fā)現(xiàn)添加微生物菌劑處理淀粉糖廢水的成效并不顯著，經(jīng)處理以后的懸浮物含量基本維持不變，懸浮物去除效果較好時(shí)其含量由412mg/L降低到402mg/L，去除率最大僅為2.43%。

3 提升水質(zhì)的技術(shù)方法

3.1 生態(tài)帶截污緩污

生態(tài)緩沖帶的原理是利用永久植被去攔截部分污染物以及有害物，基于條帶式種植模式實(shí)現(xiàn)對(duì)土地衛(wèi)生環(huán)境的有效保護(hù)。既往有大量的研究及實(shí)踐證實(shí)，緩沖帶能夠十分有效地去除農(nóng)田種植過(guò)程中的沉積物、殺蟲劑，作用主要集中在泥沙沉降、植物吸收、反硝化等方面，其對(duì)地表徑流能產(chǎn)生較明顯的阻滯功效，相對(duì)較為靈活調(diào)節(jié)入河洪峰流量，并且還能降低地表以及地下徑流中的顆粒量，借此方式實(shí)現(xiàn)對(duì)農(nóng)業(yè)非點(diǎn)源的科學(xué)調(diào)控?？梢詫⑦@種技術(shù)方法用在工業(yè)廢水處理領(lǐng)域，其有益于增加生物多樣性，增加廢水內(nèi)氧氣含量，進(jìn)而逐漸改善本地水體生態(tài)環(huán)境質(zhì)量。

3.2 微生物菌液強(qiáng)化去污

現(xiàn)已經(jīng)證實(shí)，微生物是水體生態(tài)系統(tǒng)進(jìn)行分解的核心要素，也是增強(qiáng)水體自我凈化能力的一項(xiàng)重要前提條件。工業(yè)廢水處理過(guò)程中為了提升水質(zhì)，可以嘗試擴(kuò)繁、馴化本土微生物等方法去提升污染物的整體去除效率，將大量有益菌種持續(xù)投放進(jìn)廢水處理進(jìn)程中，運(yùn)用水體本體替代傳統(tǒng)的生物反應(yīng)器。以上是拓展微生物生長(zhǎng)空間的有效方法之一，這樣部分微生物繁殖期對(duì)水中污染物的分解能力也會(huì)有很大提升，有效生物量相應(yīng)增多，促進(jìn)生態(tài)系統(tǒng)的優(yōu)化重組進(jìn)程，使廢水自身具備一定自我凈化能力，循序漸進(jìn)達(dá)到水質(zhì)凈化、生態(tài)環(huán)境修復(fù)及控制等目標(biāo)。

3.3 分布式濕地凈化

可以運(yùn)用如下方式凈化處理工業(yè)廢水：①沉淀作用。把廢水導(dǎo)流到濕地環(huán)境以后，由于其實(shí)際流速逐漸放緩，其內(nèi)夾雜的懸浮物質(zhì)在重力作用下發(fā)生沉降。污水中COD、SS等指標(biāo)含量值逐漸下降。②厭氧生物代謝作用，既往有大量的研究發(fā)現(xiàn)，于厭氧狀態(tài)之下，厭氧生物通過(guò)厭氧發(fā)酵的形式去促進(jìn)部分污染物與有害物的降解過(guò)程。③好氧生物代謝，即于好氧環(huán)境條件中，在異養(yǎng)型好氧菌的持續(xù)作用下部分污染物會(huì)逐漸被去除，其中COD、BOD的去除率均在80%以上。

3.4 科學(xué)合理地運(yùn)用水質(zhì)深度加工處理工藝

管理人員應(yīng)順應(yīng)時(shí)代發(fā)展潮流，選擇適宜的常規(guī)水處理方式，并根據(jù)實(shí)際情況對(duì)水源處理方法進(jìn)行優(yōu)化調(diào)整，應(yīng)確保其能夠達(dá)到住建部“水質(zhì)目標(biāo)”，較國(guó)標(biāo)新增加的53項(xiàng)指標(biāo)合格率<80%的標(biāo)準(zhǔn)。同時(shí)，感官性狀和一般化學(xué)指標(biāo)超標(biāo)，水有異味，TON＞3，色度＞15度，氨氮＞1.5mg/L，耗氧量＞3mg/L，苯類、酚類及其衍生物超標(biāo)，總?cè)芄腆w高等，繼而保證當(dāng)接種水樣體積為1L時(shí)，Ames致突變率MR≥2。

當(dāng)前水中致害物質(zhì)主要是微量有機(jī)物，而水中常量存在的無(wú)害有機(jī)物往往成為去除有害微量有機(jī)物的障礙，為此，深度處理工藝的實(shí)質(zhì)仍是著眼于吸附或摧毀（氧化）水中常量有機(jī)物的同時(shí)去除微量有機(jī)物。粉末活性炭PAC一般于突發(fā)性水質(zhì)惡化時(shí)投加，應(yīng)通過(guò)攪拌實(shí)驗(yàn)確定劑量，也有人將其與KMnO4同時(shí)投加，取得良好的凈水效果。硅藻土、PAC預(yù)涂膜過(guò)濾、沸石過(guò)濾除NH3-N僅適用于小型凈水裝置，顆?；钚蕴繛V池則使用較為普遍，采用KMnO4或O3作預(yù)處理，既氧化有機(jī)物，又有助凝作用，O3可使不可生物降解有機(jī)物（NBDOC）轉(zhuǎn)化成可生物降解有機(jī)物（BDOC），使其在生物活性炭池中分解。

值得重點(diǎn)說(shuō)明的一點(diǎn)是，深度氧化工藝（AOP）是近幾年發(fā)展起來(lái)的水處理工藝，包括化學(xué)氧化和光化學(xué)氧化，主要是指自由基（如：OH）快速、無(wú)選擇性、徹底氧化有機(jī)物的水處理技術(shù)。產(chǎn)生自由基的方法很多，對(duì)于在水廠或小型凈水裝置上采用的工藝，只需向水中投加O3、H2O2和Fe2+，并使水流經(jīng)UV裝置。

4 結(jié)束語(yǔ)

好氧狀態(tài)下，微生物菌劑接種量V菌劑/V廢水是1/2 500，連續(xù)處理5d時(shí)，廢水內(nèi)COD從1 075mg/L降到166mg/L、氨氮含量從最初的9.31mg/L降至1.64mg/L。COD、氨氮的最大去除率分別為84.55%、82.49%。為提升高氨氮工業(yè)廢水的處理效果，緩解區(qū)域污水問(wèn)題，可嘗試布置生態(tài)緩沖帶，運(yùn)用微生物菌液及分布式濕地凈化等方法提升水質(zhì)，促進(jìn)綠色生態(tài)環(huán)境的恢復(fù)。