有效微生物菌剂处理淀粉糖废水的实验分析

裴春敏

（忻州职业技术学院，山西忻州 034000）

有效微生物群（EM）是一种新型复合微生物制剂，就是好氧与厌氧微生物群共同构成的互利共生体，存在着10个属 80 余种微生物，光合细菌、乳酸菌、酵母菌等都是其代表性微生物[1]。

环境治理已经是我国的一项基本国策，是和谐社会建设与发展的重要基础，工业废水内氨氮、悬浮物等杂质含量较高，且散发臭味，严重污染了生态环境，整治工业废水是现代社会发展中必须践行的一个路线[2]。本工作主要研究微生物菌剂处理淀粉糖废水的情况，观察分析废水处置前后主要参数指标的改变情况，以期验证微生物菌剂的有效性，为后期废水处理提供一定参考。

1 材料和方法

1.1 材料

（1）供试材料：生物工程研究所提供微生物菌剂，制糖厂提供原材料。

（2）试剂类型：红糖，浓硫酸（H2SO4），硫酸银（Ag2SO4），5%氢氧化钠（NaOH），纳氏试剂，铵标准贮备液及使用液。

（3）实验仪器：pH计，可见分光光度计，天平，恒温箱等。

1.2 废水处理方法

好氧处理：依次按照V菌液/V废水是1/10 000、1/5 000、1/2 500、1/1 000、1/500、0配比添加定量菌液，废水试样内添加微生物菌剂量分别是0μL、10μL、20μL、50μL、100μL，运用室温摇床曝气处置废水（在锥形瓶中安置好蜡烛，当观察到蜡烛熄灭时迅速封堵瓶口，从而执行厌氧处理操作）每间隔5d依次检测废水的pH、悬浮物（SS）、TON、氨氮、化学需氧量（COD）等指标值。

为了减少误差的影响，本实验废水取样严格执行如下操作过程：提取1#~4#曝气柱内的废水（混合液），静置自然沉淀以后取上清液，随后运用定性滤纸对上清液进行过滤处理，这样所得滤液就是1#~4#废水水质检测样品。本实验中的检测标准统一按照国标进行[3]。

2 统计和分析结果

2.1 菌剂对pH的影响

从表1看出，菌剂添加剂量、连续处置时间等均影响淀粉废水的pH。

表1 添加不同剂量菌剂下pH伴随时间的改变

当菌剂添加剂量50μL时，淀粉废水pH下降幅度最大。当连续处置时间达第5d时，好氧条件下废水pH降到最低7.28，厌氧条件为10.44。由此可以初步认为，微生物菌剂处理废水时好氧条件下对水质pH的改善效果显著好于厌氧处理结果。

2.2 菌剂对COD的影响分析

淀粉实际加工期间会生成很多高浓度酸性有机废水，以溶解性的淀粉与少许蛋白质为主，通常没有毒性，但COD处于较高水平，一般是1 000~30 000mg/L。试样处理之前COD含量是1 075mg/L，不同添加剂量下菌剂处置废水内的COD含量结果见表2。

表2 不同添加剂量下菌剂处置废水内的COD含量改变（mg/L）

分析表2数据，最佳的废水处置时间是5d，菌剂的最佳添加剂量是50μL，好氧、厌氧条件下废水COD含量分别是166mg/L、580mg/L，废水处理效果相对较好，COD去除率分别达到84.55%、46.05%，对比后认为好氧条件下去除废水内COD更多。

2.3 菌剂对TON的影响

TON即采用无臭的水稀释处理试样到恰好能闻出臭味时的稀释倍数[4]。表3记录了不同投入量菌剂处理淀粉糖废水时TON随时间的变化。

表3 不同添加剂量菌剂处理废水TON伴随时间的改变

结合表3，当微生物菌剂的添加量达到50μL，连续处置5d时，好氧、厌氧条件下TON分别是18、31，除臭率依次达到83.18%、71.03%，好氧处理废水后TON显著低于厌氧处理，说明运用微生物菌剂好厌氧处理时能显著降低淀粉糖废水TON值。

2.4 菌剂对氨氮含量的影响

氨氮为水体内的一种营养素，目前已经确认是水体发生富营养化的常见诱因之一，也是水体内的一种主要耗氧污染物，长期存在会对鱼类以及一些水生生物产生毒害作用。碘化汞与碘化钾的碱性溶液能和氨发生化学反应，并且会生成淡红棕色胶态化合物，以上物质的色度高低与氨氮含量大小之间存在着正比例关系，一般能够在波长410~425nm监测到其吸光值，进而测算出氮氨含量[5]。经过整体分析，微生物菌剂添加量50μL，废水处置时间达到5d时，好氧、厌氧条件下氮氨含量分别是1.63mg/L、3.28mg/L，去除效率分别达到82.49%、64.77%。结果显示，添加菌剂有益于减少废水内氮氨含量，好氧条件下处理效果优于厌氧条件。

2.5 菌剂对悬浮物含量的影响

悬浮物定义成悬浮在水内的固体物质，包括和水不相溶的无机物、有机物及黏土等，水内悬浮物是当前测评及衡量水污染严重程度的一项常用指标。水体内的有机悬浮物发生聚沉以后容易厌氧发酵，导致水体质量不断恶化。本实验中采用微孔滤膜过滤器，GN-CA滤膜、孔径0.45μm、直径60mm，吸滤瓶等检测水内悬浮物含量。具体测量过程是，取充分混合均匀的试样100mL抽吸过滤，使水分整体通行滤膜。随后再用每次10mL蒸馏水持续进行3次洗涤处理，继续进行吸滤操作，借此方式剔除多余水分。暂停吸滤以后，小心取出载有悬浮物的滤膜，将其稳妥地安放于原恒重的称量瓶内，转移至烘干箱内在103~105℃条件之下连续烘干60min，然后转移至干燥器中，使其自然冷却到室温，测量其重量。多次进行烘干、冷却、称量，直到相邻两次称得的重量差≤0.4mg为止[6]。经过统计发现添加微生物菌剂处理淀粉糖废水的成效并不显著，经处理以后的悬浮物含量基本维持不变，悬浮物去除效果较好时其含量由412mg/L降低到402mg/L，去除率最大仅为2.43%。

3 提升水质的技术方法

3.1 生态带截污缓污

生态缓冲带的原理是利用永久植被去拦截部分污染物以及有害物，基于条带式种植模式实现对土地卫生环境的有效保护。既往有大量的研究及实践证实，缓冲带能够十分有效地去除农田种植过程中的沉积物、杀虫剂，作用主要集中在泥沙沉降、植物吸收、反硝化等方面，其对地表径流能产生较明显的阻滞功效，相对较为灵活调节入河洪峰流量，并且还能降低地表以及地下径流中的颗粒量，借此方式实现对农业非点源的科学调控。可以将这种技术方法用在工业废水处理领域，其有益于增加生物多样性，增加废水内氧气含量，进而逐渐改善本地水体生态环境质量。

3.2 微生物菌液强化去污

现已经证实，微生物是水体生态系统进行分解的核心要素，也是增强水体自我净化能力的一项重要前提条件。工业废水处理过程中为了提升水质，可以尝试扩繁、驯化本土微生物等方法去提升污染物的整体去除效率，将大量有益菌种持续投放进废水处理进程中，运用水体本体替代传统的生物反应器。以上是拓展微生物生长空间的有效方法之一，这样部分微生物繁殖期对水中污染物的分解能力也会有很大提升，有效生物量相应增多，促进生态系统的优化重组进程，使废水自身具备一定自我净化能力，循序渐进达到水质净化、生态环境修复及控制等目标。

3.3 分布式湿地净化

可以运用如下方式净化处理工业废水：①沉淀作用。把废水导流到湿地环境以后，由于其实际流速逐渐放缓，其内夹杂的悬浮物质在重力作用下发生沉降。污水中COD、SS等指标含量值逐渐下降。②厌氧生物代谢作用，既往有大量的研究发现，于厌氧状态之下，厌氧生物通过厌氧发酵的形式去促进部分污染物与有害物的降解过程。③好氧生物代谢，即于好氧环境条件中，在异养型好氧菌的持续作用下部分污染物会逐渐被去除，其中COD、BOD的去除率均在80%以上。

3.4 科学合理地运用水质深度加工处理工艺

管理人员应顺应时代发展潮流，选择适宜的常规水处理方式，并根据实际情况对水源处理方法进行优化调整，应确保其能够达到住建部“水质目标”，较国标新增加的53项指标合格率<80%的标准。同时，感官性状和一般化学指标超标，水有异味，TON＞3，色度＞15度，氨氮＞1.5mg/L，耗氧量＞3mg/L，苯类、酚类及其衍生物超标，总溶固体高等，继而保证当接种水样体积为1L时，Ames致突变率MR≥2。

当前水中致害物质主要是微量有机物，而水中常量存在的无害有机物往往成为去除有害微量有机物的障碍，为此，深度处理工艺的实质仍是着眼于吸附或摧毁（氧化）水中常量有机物的同时去除微量有机物。粉末活性炭PAC一般于突发性水质恶化时投加，应通过搅拌实验确定剂量，也有人将其与KMnO4同时投加，取得良好的净水效果。硅藻土、PAC预涂膜过滤、沸石过滤除NH3-N仅适用于小型净水装置，颗粒活性炭滤池则使用较为普遍，采用KMnO4或O3作预处理，既氧化有机物，又有助凝作用，O3可使不可生物降解有机物（NBDOC）转化成可生物降解有机物（BDOC），使其在生物活性炭池中分解。

值得重点说明的一点是，深度氧化工艺（AOP）是近几年发展起来的水处理工艺，包括化学氧化和光化学氧化，主要是指自由基（如：OH）快速、无选择性、彻底氧化有机物的水处理技术。产生自由基的方法很多，对于在水厂或小型净水装置上采用的工艺，只需向水中投加O3、H2O2和Fe2+，并使水流经UV装置。

4 结束语

好氧状态下，微生物菌剂接种量V菌剂/V废水是1/2 500，连续处理5d时，废水内COD从1 075mg/L降到166mg/L、氨氮含量从最初的9.31mg/L降至1.64mg/L。COD、氨氮的最大去除率分别为84.55%、82.49%。为提升高氨氮工业废水的处理效果，缓解区域污水问题，可尝试布置生态缓冲带，运用微生物菌液及分布式湿地净化等方法提升水质，促进绿色生态环境的恢复。