混合投菌法处理城市生活污水的研究

刘学欣

【摘要】研究混合投菌法处理生活污水的可行性，采用响应曲面法探求三种COD高效降解菌混合处理生活污水的最佳配比。试验结果为：处理100mL城市生活污水，COD高效降解菌J3、J5、J9的最佳投加量分为1.8626、1.5566、1.6780mL菌液，此时COD去除率为最大值，可达到74.7511％。

【关键词】投菌法 混合投加 最佳投加量 响应曲面法

1引言

在通常情况下，环境中的污染物比较复杂，即使是对单一的污染物，利用单一菌种也很难达到理想效果。所以，对于污染物的充分降解必须依靠许多微生物类群的共同活动来完成[1]。很多研究者都已发现，混合菌对于某些化合物的降解效果要明显优于单株培养菌[2-4]。本文对三株COD高效降解菌混合处理城市生活污水进行了研究。

2材料与方法

2.1供试菌种

从某污水处理厂活性污泥中筛选得到3株COD高效降解菌，编号分别为J3，J5，J9，于本实验室保藏。

2.2菌悬液的制备

从斜面上挑取菌种溶于无菌水中，制成菌悬液，在660nm下测其OD值，并用无菌水调节使菌悬液OD值相同（均为0.3），即达到相同的菌液浓度。

2.3人工配水成分

所用配水成分仿生活污水，以葡萄糖为碳源，COD浓度约为500mg/L，以硫酸铵、磷酸二氢钾为氮、磷营养盐，按BOD∶N∶P＝100∶5∶1配制。

2.4单菌去除率与混菌去除率的对比

100mL配水中分别投加4mL菌液，并进行未投菌空白对照实验，三天后将反应液在10000r/min下离心10min，测定对COD的去除率。

2.5混合菌各菌种最佳配比的确定

采用响应曲面法中的Box-Behnken实验设计，以三种菌的投加量作为三个因素，各取三个水平，利用minitab软件设计一个三因素三水平共15个实验点的实验，其中12个为析因点，另外，为保证实验的准确，设3个零点来判断分析误差。按照各菌设计投加量进行实验，其它条件同上，三天后测定COD去除率。

3结果与分析

3.1单菌去除率与混菌去除率的对比

从图1可以看出，这三种细菌对COD都有一定的去除率。将细菌等量两两混合后，对COD的去除率比每种细菌单独作用都有明显的增加，说明这三种细菌之间存在着一定的协同作用，在混合后能够提高对COD的去除效果。因此，可以考虑将三种菌混合，研究可达到最大COD去除率时三种菌的最佳配比（如图1）。

3.2混合菌各菌种最佳配比的确定

Box-Behnken实验设计及结果见表1。利用minitab软件对表1的结果进行数据分析，对COD去除率的优化分析结果见图2。

从图2可以看出，3个因素都存在极值点。当三种菌的投加量分别为1.8626、1.5566、1.6780mL时，COD去除率取最大值，可达到74.7511％。按照上述的最佳投加量进行三次验证实验，实际所得COD去除率分别为74.3％、74.7％、74.2％，与软件优化所得到的结果非常接近，说明利用响应曲面法进行投加量的优化是可行的，具有实际的指导意义。

利用minitab软件做因素交互作用的等高线图，见图3和图4，进而讨论各菌种适宜的投加量范围。图3显示了J9的投加量处于中心水平即1.3mL时，J3与J5的投加量对COD去除率的影响。从图3中可以看出，当J4的投加量在1.5～2.0mL之间，COD的去除率处于较大值，高于74％，而当J5的投加量在1.3～1.7mL之间，COD的去除率也高于74％。同样，从图4中可以看出，J9的最佳投加量范围在1.3～1.95mL之间。

4结论

从某污水处理厂活性污泥中筛选得到3株COD高效降解菌，研究表明，三种细菌在两两混合后比单独作用时COD去除率有明显提高，因此，采用响应曲面法进一步研究三种菌混合的最佳配比。利用minitab软件得到的优化结果为：当三种菌的投加量分别为1.8626、1.5566、1.6780mL时，COD去除率可达到最大值74.7511％。同时进行三次验证实验，实际结果与优化结果非常接近，说明利用响应曲面法进行投加量的优化是可行的，具有实际的指导意义。

参考文献：

[1]李铁民，马溪平，刘宏生，等.环境微生物资源原理与应用[M].北京：化学工业出版社，2005.

[2]王卓颖，王磊，桂晓琳，等.高效降解机油微生物的筛选及除油效果初探[J].工业微生物，2006，36（1）：26－29.

[3]朱永光，严平，廖银章，等.炼油废水处理菌剂的研究[J].环境科学，2006，27（3）：508－512.

[4]张金平，阚振荣，李彦芹，等.染料脱色菌与芳胺降解菌的筛选及降解染料研究[J].生物技术，2006，16（1）：68－70.