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靡存臧
5 years ago
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1 第! 卷"第 # 期 ) * +, 年 # 月环境工程学报 : 8 $ '!! ('# = ) * +, 一种新型微生物菌剂处理生活污水文"娅 + "赵国柱 +! "周传斌 ) "曹爱新 ) "徐"锐 + "+B北京林业大学生物科学与技术学院! 北京 +***?, )B中国科学院生态环境研究中心城市与区域生态国家重点实验室! 北京 +***?## 摘"要"利用从食材中筛选纯化的特定微生物制成复合菌剂!在自然+厌氧和曝气, 种不同的供氧条件下!添加不同比例的菌剂处理生活污水!以 -`W和氨氮浓度为参考指标!考察菌剂对污水的净化效果!并分析其原因$ 结果表明" + # 菌剂投加量在 *B#s Y+s时对污水中 -`W的去除具有明显促进作用!自然+厌氧和曝气, 种条件下!-`W去除率最大分别提高了?B!!h+++B))h和 ++B++h")# 氨氮的去除效果受反应条件影响很大!厌氧条件下菌剂对污水中氨氮的去除作用不明显!自然和曝气条件下!菌剂对氨氮去除效果显著!去除率增幅最高分别达到 ))B@h和 #)B)?h",# 以 *B#s的菌剂投加量曝气处理 ) O!-`W和氨氮的去除率可以分别提高 ++B++h和 +\B+,h!初步研究显示!该菌剂对生活污水具有较好的净化效果$ 关键词"污水处理"微生物菌剂" -`W"氨氮中图分类号"A!*,""文献标识码"C""文章编号"+@!, E+*?")*+,#*# +!)E *@, +F "-(#(F ). ') +3 + " F. ', (3. +$+ "+ + g G "i. K4 U.4 + "i S ) "- C J ) "A4 L4 "+B- P N O P.! P Q ] f! P Q +***?,!-. )BN l I S f S O L 8!L : N! -. C O : N!P Q +***?#!-. # 3), +' "C :H J: S 4 : : O O O O dt. U O'W : T :H T O T. O : S 4O O 4 " 4! S O S # 'R. : T :H -`W O :: T O'= 4 T +# COO *B#s +s : S. T H : : -`W! 4O 4! S! S O! O. : -`W?B!!h! ++B))h O ++B++h! H ')# L : ::.. H T.. O 'R. :: : 4O S O : O! :H! 4O 4 O S O! O.S : :: ))B@h O #)B)?h... -l',# R.S H O T 4O *B#s : S O TO! O. : -`W O :: ++B++h O +\B+,h! H 'b : 4O. T.. T: S 4 O. O O : T ' :: 4 (, ) "O : T : : S -`W ""随着社会经济的不断发展!污水净化技术的研将污染物逐渐降解!从而达到净化污水的目的$ 微究和应用!对于环境保护+再生水资源利用和促进经生物菌剂可以直接投加到污水中!不需要任何额外济社会的持续发展具有重要意义$ 相比传统的理化技术!以微生物菌剂进行污水净化具有操作方便+经济高效+应用范围广+无二次污染等明显优势! 在当前污水处理技术中综合性价比极高!已逐步成为研究和应用的热点 ' + \( $ 微生物菌剂一般是由多种不同类型且具有降解污染物功能的微生物组成!是一种互利共存的混合生物体!通过微生物的生长代谢基金项目!国家自然科学基金资助项目 " 3 ++*,#+@ # 万通公益基金项目" $]*E*+!# 收稿日期!)*+) X*, X*+ 修订日期!)*+) X*@ X)* 作者简介!文娅"+E?* Y#! 女! 硕士研究生! 主要从事环境微生物研究工作$ 8 : T T Z.4' : : U. U Z :' '!通讯联系人!8

2 环境工程学报第卷的设备或工艺比其他生物处理工艺更节约成本操作更简单更容易实施传统的微生物菌剂中的菌体大都是从污染环境中筛选出来的筛选过程相对复杂安全性环保性等需要全面评价一定程度上需要寻找新的替代菌株我们日常生活中的很多食材中即含有丰富的微生物如食品发酵中的乳酸菌酵母菌和纳豆菌等不但有益人体健康, 同时还具有降解环境污染物的功效这些微生物大都已长期广泛应用来源背景清晰安全性高环保性好取材方便筛选过程简单所以从食材中筛选微生物制备菌剂能充分利用微生物资源在污水处理环境保护等方面具有广阔的开发应用前景本实验即首次利用从食材中分离获得的特定微生物制备成菌剂处理生活污水以评价污水处理的个最常用指标和氨氮为参考研究该菌剂的使用效果并分析其原因为该菌剂的研制提供理论支持也为相关领域微生物菌剂的开发和应用提供新的思路和方法在室温下每天取样测定污水中和氨氮的含量并计算和氨氮的去除率连续测定的测定采用重铬酸钾法氨氮的测定采用纳氏试剂比色法 - 和氨氮的去除率的计算公式分别为原始浓度 : 处理后浓度去除率 A 原始浓度原始氨氮浓度 : 处理后氨氮浓度氨氮去除率 A 原始氨氮浓度结果与讨论 ' 菌剂对污水的去除效果自然厌氧和曝气种条件下向污水中投加不同量的菌剂每天取样测定水体中的含量并计算的去除率其结果如图图和表所示材料与方法 ' 微生物菌剂由本实验室经筛选优化的特定微生物按一定比例在适当条件下混合培养配成复合菌剂另文申请专利及发表 ' 实验污水城市居民日常生活污水其原始浓度和氨氮浓度分别为和 *- ' 主要仪器 4 多功能消解器上海欧陆科仪有限公司 4 型测定仪上海欧陆科仪有限公司充气泵中山市日胜电器制品有限公司流量 * ' 方法将污水静置后取上层水样分装于只三角瓶中每瓶装按自然厌氧曝气种条件分为组每组瓶分别按菌液污水为对照 *I I I 和 I 的比例加入菌剂每个浓度做个平行取平均值进行分析充分混匀将自然处理组敞口静置厌氧处理组用塑料膜封口制造厌氧环境曝气处理组则用充气泵进行间隙曝气曝气再静置如此循环进行然后图自然条件下菌剂对污水的去除效果 * '$ " #$ "#$ 图厌氧条件下菌剂对污水的去除效果 * '$ " #$$#

3 第期文娅等一种新型微生物菌剂处理生活污水表去除效果总表!+. 菌剂投加量 I 去除率自然厌氧曝气反应时间反应时间反应时间 * * *( ( *- * - *( * * ( * ( * (*- -* * * -* * (* - * * (*- (* *- * -*( * *( * *( * * * * - * -* (-* * *- * (* * * -*- * *- * * *( *( * ( * ( * * * *( * ( (* *- ( * * * (*- : *( (* * ( * -* :* * - *- ( *- (*( *( *( (*- *-- *( 图曝气条件下菌剂对污水的去除效果 * '$ " #$#$ 在种条件下添加菌剂对的去除均具有促进作用如表所示自然条件下反应和后 *I 和 I 的处理组去除率都高于对照其中 I 处理组反应后的去除率比对照提高 * 厌氧条件下反应和后 *I 和 I 的投加量对的去除效果明显其中菌剂投加量为 *I 的处理组反应后去除率达到 * 比对照提高了 * 曝气条件下 I 处理组在反应后去除率达到 * 比对照提高 * 去除效果显著种条件下反应后图图多数样品的值都呈现上升趋势可能因为反应初期菌剂中的微生物将污水中的污染物用作养分逐渐分解转化随着反应时间的延长当污染物含量减少到一定程度时微生物的生长代谢也逐渐停止菌剂对的去除效果也随之消失同时微生物死亡后菌体内的有机物会溢出到水体中从而导致值出现升高在图和图中实验前天处理组的值都比对照组要高可能是因为存在新添加菌种与原始菌群的竞争问题菌剂刚加入到污水中时菌剂中的微生物与污水中原有的微生物共同竞争作为生长基质的有机物打破原有的微生态平衡不但菌剂的功效发挥不出来反而使污水中原有菌群的降解功能受到影响当菌剂中的微生物逐渐成为优势菌群后菌剂的净化作用才显现出来而图中曝气条件下的浓度整体较低可能是因为曝气能提高水体中溶解氧的浓度促进水体中原始菌群的代谢作用使水体的自净能力大大增强由表和图可知与对照相比厌氧条件下菌剂对的去除效果最明显反应后 *I 和 I 的处理组比对照组的去除率分别提高了 * 和 * 而自然及曝气条件下相应的去除率分别提高了 *- 和 * 以及 * 和 * 通气效果及菌剂成分的差异可能影响的去除效果有研究显示有效微生物菌液在厌氧条件下不能改善生活污水中的去除效果好氧条件下对的去除效果高于厌氧条件下的处理效果图反应后种条件下菌剂对的去除效果 * '$ " # # # $ # $

4 +!,) 环境工程学报第! 卷另外!如图 # 所示!, 种条件下 *B#s 和 +s 的处理组都比 )s和 #s的处理组对 -`W的去除效果明显$ 亦有研究表明!菌剂的投加量只有在一定范围之内时才有利于 -`W的去除!投加量过大反而会使处理组的 -`W与对照组相差无几甚至大于对照组 ' +)+\ ( $ 产生这种结果的原因可能是菌剂本身的 -`W值很高" 本实验测得菌剂本身的 -`W浓度 :_ I#!当菌剂的加入量较大时! 菌剂本身给水样带来的 -`W浓度增加值就可能大于其降解值!从而导致处理后污水 -`W浓度处于较高水平和菌剂的表观无效性$ 同样!如图 + 和图 ) 所示!#s 处理组在第 + 天 -`W出现升高!分析是由于菌剂的图!"厌氧条件下菌剂对污水氨氮的去除效果 ] B!"L : (F, (4O S O 投加量太大!增加了水体中 -`W的初始值$ 图 #"反应 \ O 后!不同菌剂投加量对 -`W去除效果的比较 ] B#"L : -`WS OO O O \ O ::8菌剂对污水中氨氮的去除效果, 种条件下!菌剂对污水中氨氮的去除效果分 Y图? 和表 ) 所示$ 图?"曝气条件下菌剂对污水氨氮的去除效果 ] B?"L : (F, (4O O 应 # O 后!对照的氨氮去除率仅为 )\B\@h!而 #s 处理组的氨氮去除率达到 \!B*@h! 比对照提高了 ))B@h" 表 )# $ 曝气条件下菌剂对氨氮的去除效果更明显!反应 + O 后!各处理组的氨氮去除率就远远高于对照组!并且随着反应时间的延长所有实验组的氨氮浓度都迅速下降!反应, O 后!#s 处理组的氨氮浓度仅为 +B# :_ I!达到了生活杂用水水质标准中用于厕所冲洗+城市绿化和洗车+扫除所规定的氨氮含量 ' E( " 标准中规定相应的氨氮浓度分别低于 )* :_ I和 +* :_ I# $ 曝气条件比自然条件下氨氮的降解效果更明显!原因可能是曝气促进了污水中原有菌群的硝化作用!同时曝气对水样中的氨氮 ] B@"L : (F, ( :: 产生了吹脱效果$ 氨氮吹脱效率与多种因素有关! 4O 4 O 尤其是水样的 HF 值 $ 当 HF p! 时氨氮才能转化为氨气得以释放!随 HF值升高氨气的释放速度明和图? 可知!在自然和曝气条件下!投加显加快! 当 HF 达到 ++ 时氨氮的离解率可达到菌剂的各处理组氨氮降解效果明显优于对照组!并 E* h ' +#!+@ ( $ 实验测得水样的初始 HF 值约为?!一且菌剂的加入量越多效果越明显$ 自然条件下!反定程度上促进了曝气条件下对氨氮的吹脱作用$

5 第期文娅等一种新型微生物菌剂处理生活污水表氨氮去除效果总表! +.,( ), 菌剂投加量 I 氨氮去除率自然厌氧曝气反应时间反应时间反应时间 : * : * * - * * ( : * : -* : *-( *(( -* ( * (* (* - * * :* :*( (* ( *(- * : * : * : * * - * *( *( ( * -* ( : *( : * *( * * - : *( : * - : * *-( * * *- -* -* : *- : * -* -* *- : * : * :* * * * ( * (* * *(( (* ( * * ( : * :*- :* * * * -* ( --* 厌氧条件下该菌剂对降低污水中氨氮浓度的作用不明显图这可能是因为厌氧条件下菌剂中的微生物利用氨氮的能力受到限制另外氨氮的降解也依赖于硝化细菌的硝化作用而硝化细菌对溶解氧的变化很敏感厌氧条件下水样中的溶解氧很少水样中的硝化细菌很难通过硝化反应消耗体系中的氨氮, - 自然和厌氧条件下所有样品的氨氮浓度在第天都有所升高分析原因可能是初始加入菌剂打乱了水样中原来的微生态体系导致氨化细菌的作用加强将有机态氮转化为氨氮另外微生物菌剂对污水的净化作用是各种不同的微生物以一定的数量共生于同一个体系通过共同完成一系列复杂反应来实现的各种微生物之间的生长代谢互相促进或抑制关系极其复杂并且很容易受到群体结构和环境因素的影响在污水中投加菌剂后菌剂中的微生物与污水中的原始菌群之间有一个相互竞争和适应的过程直到加入的微生物在新的体系中成为优势种群才表现出它们的降解作用结论与展望自然厌氧和曝气种条件下菌剂投加量在 *I 到 I 时对生活污水中的去除作用明显去除率最大分别可提高 * * 和 * 厌氧条件下菌剂对污水中氨氮的去除作用不明显自然和曝气条件下菌剂对氨氮的去除率随着菌剂投加量的增大逐渐上升自然条件下反应后 I 处理组的氨氮去除率达到 * ( 比对照提高了 *( 曝气条件下菌剂对氨氮的去除效果更明显反应后各处理组的氨氮去除率就远远高于对照组综合分析以 *I 的菌剂投加量曝气处理可使实验污水中和氨氮的去除率分别提高 * 和 * 达到了一般生活杂用水水质标准初步证明从食材中分离获得的微生物制成的菌剂对生活污水具有较好的净化效果经进一步优化配比有望进行开发应用微生物菌剂的作用机理比较复杂除了微生物在不同条件下对污染物的降解作用还涉及到各种微生物之间的相互作用和影响以及微生物体系的共生性和功能整合性等因此从生理代谢和遗传等方面对混合菌群中微生物之间协同作用机理的研究还有待深入另外通过进一步扩大菌株的筛选范围优化菌株配比及菌剂施用方法将极大促进新型环保微生物菌剂的开发和应用参考文献黎贞卫晋波任随周等生物制剂对城市黑臭河涌的原位修复技术环境科学与技术, - EC! E $ # #, $#$#$ # " # $ "#$ ## '#' # $ 4, - 王峰慧智利魏巍等微生态菌剂直投技术原位修复微污染水源水的试验研究给水排水, C$. E C C $ # $ " # $ "" $ # # " #$$ #C$ # C$ $ # #,! C$ )C 4 $+ ',

6 环境工程学报第卷 #$ #$ # $ ' ## $ # #$ $ $ #+ # $ (- -, $ '$ $ $# #$@" $# " $!+, '$"$ ' ## $ # #$ $!"#$ # $ 3@ + $$, $ $ # $ # #$ " " $ # "$ # 4 " $ $ # $+, #, ( 孙万儒酵母菌生物学通报, " C$#"$ ", # $@ $ $ $ ' # $$ $ $ # $ + #$ ' $ $# 4 #$, ( 文娅赵国柱周传斌等生态工程领域微生物菌剂的研究进展生态学报 (,(- C E $ EE " $ $# # # # $$ $ # + $, $ $ (,(- - 奚旦立孙裕生刘秀英环境监测第版北京高等教育出版社孟范平李桂芳李科林系统评价菌液在生活污水处理中的应用效果城市环境与城市生态, + $ " ' ## $ # '$ " $ # $ B#$ ' # B#$, 田永淑复合培养液对生活污水的净化作用河北理工学院学报 (, - 4 $ 4 " "# " # $ #$!"#$. 8 " 4 (, - 刘双发安德荣张勤福等新型微生物菌剂在生活污水处理中的应用研究环境工程学报 -, " + E $ $ " $, $ $ # $$ $ #$!"#$' # $ # -, 黄川王里奥宋珍霞等有效微生物和多功能复合微生物制剂生物强化提高化粪池粪便污泥减量效率研究环境工程学报 ( (, (."$ C$ + E) $ " $@ " # " $" $ $!"#$' # $ #, ( (, ( 马梅荣王光玉宣世伟等微生物菌剂对生活污水的除臭实验环境科学与技术, $ C$ )"$ C $ $ # # '$" $ ## $ ' # $, $ 4, 黄勇胡旭跃吴方同等氨氮吹脱效率影响因素长沙理工大学学报自然科学版 (,-."$." )C" 4 $8" $ #$, " $ $ # #!"#$ $ $B '# $ 4 $ "#$ (,- ( $. + '$ # # $"#$ $ # $ $ # #, "# 4, 潘欣梁玉祥潘柯樾城市生活污水中溶解氧的衰减和氨氮的降解规律四川化工 (, 黄志金黄光团史春琼等溶解氧对膜生物反应器处理高氨氮废水的影响环境科学与技术,."$ E!."$ 4 $ #$ $ $ # $ $ # #$ #$ #$ #' # $ 4, - G $ #! " $" # $ $ # $, $ " $ #$, #C$ # $# *,

结果与讨论

结果与讨论倪卓杜学晓王帅邢锋以脲醛树脂为囊壁双酚型环氧树脂为囊芯采用原位聚合法合成环氧树脂微胶囊根据化学反应动力学得到脲醛树脂预聚体及微胶囊囊壁合成反应过程中的速率方程测定不同温度下甲醛浓度随时间变化的曲线确定不