（环境工程专业论文）高效复合菌在住宅区景观水污染治理中的应用研究.pdf

规活性污泥对照，曝气时间可以由6 小时缩短到3 小时。 ( 8 ) 两种污泥中e m 引种污泥对氨氮有较好的降解效果，去除率基 本稳定维持在7 5 左右。与常规活性污泥对照，接种的e m 菌液加快 硝化反应速度，曝气3 小时基本降解完毕。而e m 污泥脱氮效果较差。 ( 9 ) 两种污泥中e m 引种污泥对磷的降解效果较好，与常规活性污 泥对照，降解率增幅达5 10 ；而e m 污泥对磷的去除率低，低于 常规污泥反应器。 ( 1 0 ) 测定了基质降解动力学过程，在本实验水平下，引种污泥的 基质降解符合一级动力学关系式，并确定了动力学常数。 ( 1 1 1 针对不同水质，采用e m 引种污泥或e m 污泥反应器，与常规 污泥反应器对照，不仅能提高污染物的去除效果，而且可以缩短沉淀 及曝气时间，减少构筑物投资；缩短曝气时间，节约动力消耗；减少 产泥量，减轻污泥处理成本。与e m 菌常用的投菌式技术相比较，可 以成功解决e m 菌液售价高，存在死角多，菌剂浪费严重和产生漂浮 污泥等问题，运行经济、高效。 本实验利用高效复合菌e m 成功构建了s b r 反应器，并基于反应 器水平，研究了处理住宅区景观污染水体的影响因素和效能，取得了 较好的处理效果本实验的研究方法和初步结论对今后大规模生产应 用奠定了可靠的技术基础并提供了相关技术和工艺参数。 关键词：高效复合菌，住宅区景观水污染，序批式活性污泥反应器 动力学 a b s t r a c t t h e p a p e rs t u d yo nt h ep o w e ro fe m b i o d e g r a d a t i o no fr e s i d e n t i a l q u a r t e r sl a n d s c a p e w a s t e w a t e ro r g a n i c st r e a t m e n t ，t h ec u l t u r i n g a n d d o m e s t i c a t i o no fe ma c t i v es l u d g eu n d e rt h ec o n d i t i o n o fb o t hs e l f i n o c u l a t i o na n dd i g e s t e ds l u d g ea ss e e d ，t h es t a r t i n g u po fs b ra n di t s o p e r a t i o n e f f e c t so nr e s i d e n t i a l q u a r t e r s w a s t e w a t e rt r e a t m e n t ，t h e k i n e t i c p r o c e s so fs u b s t r a t ed e g r a d a t i o n ，t h ea p p l i c a t i o n o fe f f e c t i v e m i c r oo r g a n i s m sa n dt h er e l a t i v et e c h n i q u e sh a v eb e e nd o n ei nt h ef i e l d o fr e s i d e n t i a l q u a r t e r s w a s t e w a t e rt r e a t m e n t a tt h es a m et i m e ，t h e p a p e rr e v e a l s t h ea p p l i c a t i o nv a l u eo fe ma n di t st e c h n o l o g yi nt h e f i e l do fw a s t ew a t e rt r e a t m e n t e x p e r i m e n t a lr e s u l t sd e m o n s t r a t ea sb e l o w ： ( 1 ) c a s t i n ge mu n d e rt h ec o n d i t i o no fa e r o b i cc o u l dp r o m o t et h e r e m o v a le f f i c i e n c yo fc o d ，n h 4 一na n dt p ，h o w e v e r ，t h e r ew e r ei 2 0 p r o m o t i o n e f f e c tu n d e rt h ec o n d i t i o no fa n a e r o b i c ( 2 ) t h ee mc a s t i n gp r o p o r t i o nf o rr e m o v a lo fn h 4 + n ，t pa n dc o d h a v el a r g ed i f f e r e n c e t h ee mc a s t i n gp r o p o r t i o nf o rr e m o v a lo fn ，p a n dc o da r e0 5 a n d0 3 o ( 3 ) i n s o m er a n g eo ft h ee mc a s t i n g p r o p o r t i o n ，t h ep r o m o t i o n e f f e c to fe mb i o d e g r a d a t i o nc o d ，n h 4 + 一ni nt h ew a s t e w a t e ri sm o r e o b v i o u s l yw h e n e x t e n dt h ee m c a s t i n gp r o p o r t i o nu n d e rt h ec o n d i t i o no f a e r o b i c w h e nt h ee mc a s t i n g p r o p o r t i o n a t t e n ds o i n e d e g r e e ，t h e r e w e r en op r o m o t i o ne f f e c tb e c a u s et h es o l u t i o nc o n t a i nc o d ，n h 4 + 一nb y i t s e l fr e s u l ti nt h ec o n t e n ti n c r e a s e d ( 4 ) t h er e m o v a lo fn h 4 + 一na n dt - pi m p r o v e do b v i o u s l ya sl o n ga s t h ee mc a s t i n gp r o p o r t i o na t t e n d0 5 u n d e rt h ec o n d i t i o no fa e r o b i c ( 5 ) t h el a n d s c a p ew a t e rq u a l i t yo f t h er i v e rs u r r o u n d i n gt h ec a m p u s o fz j uw a s v e r yc o m p l i c a t e d t h a t c o n s i s t i n g o fd o m e s t i c s e w a g e ， i r a i n w a t e r ，e t c p h o ft h ew a s t e w a t e rw a sa b o u t 6 7a n d t h e b i o d e g r a d a b i l “yr a t e ( b c ) o f t h ew a s t e w a t e rw a sa b o u to 2 6 7s h o w i n g t h a tt h ew a s t e w a t e rh a st h ea b i l i t yf o rb i o d e g r a d a t i o nt oac e r t a i nd e g r e e t h ev e m v s e w a g e ，t h ep u m p i n gg a s t i m ea n dh r tw h i c hw e r et h e p r i n c i p a l i n f l u e n c ef a c t o r so f s e w a g e w a t e rb i o t r e a t m e n t u s i n g o r t h o g o n a le x p e r i m e n ta p p r o a c h t h e r e s u l t si n d i c a t e dt h a tw h e nt h e s e w a g ew a su s e da s i n f l u e n ta tp u m p i n gg a st i m e6 h r ，h r t12 h ra n da t e m c a s t i n gp r o p o r t i o no 3 o t h eo r g a n i c sr e m o v a le f f i c i e n c i e sa p p e a r v e r yw e l l a tt h es a m em o d e l ，t h er e m o v a le f f i c i e n c yo fc o d w a sa b o v e 6 0 ( 6 ) o nt h eb a s i s o ft h ec a s t i n ge me x p e r i m e n t ，t h ec u l t u r i n ga n d d o m e s t i c a t i o no fe ma c t i v es l u d g eu n d e rt h ec o n d i t i o no fb o t hs e l f i n o c u l a t i o na n d d i g e s t e ds l u d g e a ss e e dh a sb e e nd o n ei ns b r c o m p a r i n g w i t ht h er o u t i n ea c t i v e s l u d g e ，t h ec o n g r e g a t i n g a n d s e d i m e n t a t i o n c a p a b i l i t y ，t h eb i o d e g r a d i n ga b i l i t y o i lw a s t e w a t e r o r g a n i c sc a l l e d “a c t i v e ”o f t h es l u d g eg r a i nw e r ea l lo b v i o u s l yi m p r o v e d a n dr e i n f o r c e d t h eq u a n t i t yo ft h ee ms e l fi n o c u l a t i o ns l u d g ew a s m u c hl o w e r ( 7 ) t h eo r g a n i c sr e m o v a le f f i c i e n c i e s o ft h ee ms e l fi n o c u l a t i o n s l u d g ea n d t h ee m s l u d g ew i t hd i g e s t e ds l u d g ea ss e e dw e r em u c h b e t t e r t h a nt h a to ft h er o u t i n ea c t i v e s l u d g e t h o u g hc o di n i n f l u e n tw a s d i f f e r e n t ( c o d i 0 0 4 0 0 m g l ) ，c o do fe f f l u e n tw a sa b o u t5 0m g la n d v e r ys t a b l e p u m p i n gg a st i m ew a s3 h rh a l fo f t h er o u t i n ea c t i v es l u d g e ( 8 ) t h ee ms l u d g ew i t hd i g e s t e ds l u d g ea ss e e dc o u l de n h a n c et h e r e m o v a le f f i c i e n c yo fa m m o n i aa n dn i t r o g e ni nw a s t e w a t e r ，b e c a u s et h e r a t eo f n i t r i f yr e a c t i o nw a s m u c hm o r eq u i c k l y ，a n dt h en i t r i f yt i m ew a s l e s st h a n3 h rh a l f o ft h er o u t i n ea c t i v es l u d g e t h er e m o v a le f f i c i e n c yo f t h ee ms e l fi n o c u l a t i o ns l u d g ew a sm u c hl o w e r ( 9 ) t h e r e m o v a l e f f i c i e n c y o ft h et o t a l p h o s p h o r u s d e c r e a s e d s h a r p l yb y t h ee m s l u d g ew i t hd i g e s t e ds l u d g ea ss e e d t h er e m o v a lr a t e i n c r e a s e d5 lo h i g h e rt h a nt h a to ft h er o u t i n ea c t i v es l u d g e ；t h e r e m o v a le f f i c i e n c yo ft h ee ms e l fi n o c u l a t i o ns l u d g ew a sm u c hl o w e r t h a nt h a to ft h er o u t i n ea c t i v es l u d g e ( 1o ) t h ek i n e t i cp r o c e s so fs u b s t r a t ed e g r a d a t i o nb yt h ee m s l u d g e w i t h d i g e s t e ds l u d g e a ss e e dw a ss t u d i e da n daf i r s to r d e rr e a c t i o n e q u a t i o nw a sd e v e l o p e do ns b r t h e k i n e t i cc o n s t a n t sw e r ed e t e r m i n e d ( 1 1 ) c o m p a r i n g w i t ht h er o u t i n ea c t i v e s l u d g e ，t h e e ms e l f i n o c u l a t i o ns l u d g eo rt h eo n ew i t hd i g e s t e ds l u d g ea ss e e dw a sp r o v i d e d f o rd i f f e r e n ti n f l u e n tw i t ht h es ea d v a n t a g e ss u c ha sb e t t e rt r e a t m e n t e f f e c t ，s h o r t e rs e d i m e n t a t i o nt i m ew i t hd i m i n i s h e dc o n s t r u c t i o n ，s h o r t e r p u m p i n gg a st i m ew i t hl o w e re n e r g yc h a r g e ，l e s s e rs l u d g eq u a n t i t yw i t h l o w e rt r e a t m e n tc o s t t h ei n v e s t m e n ta n dr u n n i n gc o s tw e r el o w e r c o m p a r i n gw i t ht h ec a s t i n ge m t r e a t m e n tw i t ht h os ed i s a d v a n t a g e ss u c h a s h i g h e rp r i c e ，m o r e u n t o u c h e d s p a c e ，m o r ei m p r o v i d e n tq u a n t i t y ， m e t a b o l i z e ds u s p e n d e ds l u d g e ，e t c i nt h i sp r o j e c t ，t h es t u d yo ne f f e c ta n dc a p a b i l i t yo fr e s i d e n t i a l q u a r t e r sw a s t e w a t e rt r e a t m e n tb ya p p l i c a t i o no fe mb ys t a r t i n g u ps b r r e a c t i o n sh a sb e e nd o n e t h er e s u l t ss h o wt h a tt h em e t h o da n dt h e p r o c e s s w e r ea c c e s s i b l e t h er e s e a r c hm e t h o da n dt h er e l a t i v e e l e m e n t a r yr e s u l t sw i l lp r o m o t et h ep r o g r e s so f t h es a m er e s e a r c h k e yw o r d s ：e f f e c t i v em i c r o o r g a n i s m s ( e m ) ，r e s i d e n t i a lq u a r t e r s l a n d s c a p ew a s t e w a t e r ，s e q u e n c i n gb a t c hr e a c t o r ( s b r ) ，k i n e t i c s v 高效复合菌在住宅区景观水污染治理中的应用研究文献综述 第一章文献综述 引言 住宅区景观水是指住宅区内的池水、流水、跌水、喷水、涌水和 小的湖泊等。为了美化住宅区环境，住宅区景观水已成为各个住宅区 风景建设的重点内容。由于该水体多为静止或流动性差的封闭缓流 水体，一般具有域面积小、易污染、水环境容量小、水体自净能力差 等特点，管理不好，很容易成为居民生活污水及垃圾的受纳体，从而 导致水体不同程度的污染，严重时会引起水体富营养化，致使水中藻 类大量繁殖，水体变黑变奥，严重影响周围的自然环境和居民的生活 环境，这已成为住宅区生态环境建设难题0 1 。 1 1 住宅区景观水污染治理技术现状与发展方向 1 1 1 住宅区景观水污染治理技术现状 导致住宅区景观水污染的因素既有天然源如降水、地面径流等， 又有人为源如生活污水、垃圾、观赏鱼投加饵料的沉积等，同时上面 的因素中既包含了点源又包含了非点源，因此使得景观水体治理十分 困难且复杂。总体来说，水体治理包括物理、化学和生物三类方法， 有时几类方法兼用，力求达到对水体污染的全面预防和治理的目的。 ( 1 ) 物理方法。物理治理主要是控制污染源，杜绝生活污水、垃圾 进入水体，严禁在河堤、湖岸倾倒堆放垃圾，及时清除水面漂浮物等。 清挖淤泥、引水冲污等疏浚措施近年来也多为人们接受，这一措施在 一定程度上可取得较好的效果”1 ，但也应注意到该方法实际上是水环 境承载能力的转移，只能作为辅助措施或特定条件下的措施。物理治 理另一种方法为过滤法。当河流污水中的悬浮物和藻类杂质较少时可 以对其进行直接过滤：当藻类含量极高时，在滤池前加沉淀池或澄清 池。过滤可以降低水的浊度，但不能有效降低水体中的溶解性营养物 质的污染”。 童鏊墨鱼堕垄垡童垦墨婴垄望塑塑堡主堕垄望堑塑苎堕堡堕 ( 2 ) 化学方法。水的化学治理是利用化学反应的作用去除水中的杂 质。它的处理对象为水中无机的或有机的( 难于生物降解的) 溶解物质 或胶体物质”“。住宅区景观水污染化学治理主要有混凝沉淀法和 化学药剂灭藻法。混凝沉淀法可用于大量悬浮物处理，对受污染的 水质可以取得较好的净化效果，如加入铁盐促进磷的沉淀、加入石灰 脱氮等。化学药剂灭藻法主要是采用化学药剂杀死水中的大量藻类。 常用的灭藻剂有硫酸铜和漂自粉。化学方法行之有效，但易造成二次 污染。i3 ，不能彻底解决水体污染问题，且长期使用会导致景观水生态 失衡。 ( 3 ) 生物法。生物法治理水污染有水生生态技术和微生物技术等。 实施以改善水生生态环境为主的生物性措趣水生生态技术，以生态原 理为指导，人工养殖抗污染和强净化功能的水生物、植物，利用生物 问的相克作用修饰水质，利用食物链关系有效的回收和利用资源，取 得水质的净化、资源和景观效果等综合效益”1 “。生物法中另一种方 法是微生物治理技术。多种城市污水微生物治理技术均属微生物治理 技术。就水污染共性而言，多种城市污水微生物治理技术均可应用于 住宅区景观水污染治理，但景观水的特性，如景观美学要求高、流动 性差、发生期短等，使其不宜直接应用城市污水微生物治理技术。高 效复合菌法是比较有前景的住宅区景观水污染微生物治理技术，目前 国内外研究较多，是今后发展方向。 此外，强制循环、曝气充氧法是物理曝气与生物治理相结合的一 种方法。该方法主要向水中补充氧气，以保证水生生物生命活动及微 生物氧化分解有机物所需的氧量，同时搅拌水体达到循环的目的，曝 气方式主要有跌水曝气和机械曝气，前者充氧效率低，但能耗低，维 护管理简单，多用于园林水景；后者充氧效率高，选择灵活，被广泛 应用于鱼塘的充氧，但曝气的方法只能延缓水体富养化的发生，不能 从根本上解决水体富营养化”1 。 1 1 2 住宅区景观水污染治理发展方向 高效复合菌在住宅区景观水污染治理中的应用研究文献综述 高效复合菌法是目前国内外快速发展的一种高效先进的景观水 处理技术“1 。”1 ，一般采用菌种直接投加和高效复合菌反应器工艺“。 ( 1 ) 高效复合菌直接投加法。高效复合菌直接投加法( 俗称投菌法) 国内外研究较多，如日本、澳大利亚、新加坡等国家采用定期向水中 投放高效复合菌，由于高效复合菌能利用光能和氧将污染水体中无机 和有机碳源及其它营养物转化为菌体，部分菌体作为剩余污泥定期清 除，在去除c o d 的同时能够除磷脱氮，从而起到净化水质的作用。 此法具有工艺简单、无需建构筑物、基建省等特点，但菌种费用高。 该种方法与物理、化学法相比，具有简便、高效的优点，更重要的是 可以达到无害化”“，但存在死角多，复合菌浪费严重等问题，产生的 漂浮污泥得不到有效的处理。 ( 2 ) 高效复合菌反应器工艺。就水污染其共性而言，景观水污染治 理可采用多种城市污水治理工艺，但景观水的特性，如景观美学要求 高、流动性差、发生期短等，使其不能直接应用城市污水治理工艺来 治理。参照城市污水治理工艺，研究开发低投资和低运行成本的景观 水污染生物反应器治理工艺，对提高住宅区环境质量和减少生态用水 具有重要的现实意义。 1 2 生物反应器处理工艺应用与发展 1 2 1 生物反应器处理工艺种类 污染水体生物反应器处理工艺是通过一定的人工措施如反应器 等，创造有利于微生物生长、繁殖的环境和条件，使微生物大量繁殖， 从而提高微生物氧化、分解有机污染物的一类方法的总称“”3 。根据 微生物的生活方式、代谢形式及为其提供的反应器形式等，目前已形 成的生物反应器处理工艺很多“，除了传统的活性污泥工艺、生物膜 工艺和厌氧消化外，出现了a o 工艺，生物流化床工艺和序批式活 性污泥法s b r 等工艺。而有机地结合好氧、厌氧处理是现代这些生 物处理工艺的主要点之一，如s b r “。 从当前国内外生物反应器的研发趋势看，该领域的研究将更趋向 于微生物的添加与固定技术、优化微生物种群结构及反应器工艺系 堕墼墨量堕垄竺墨垦量婴查望銎塑望生塑壅旦型茎 塞堕堡堕 统、还有底物降解动力学等，进一步使反应器的净化功能趋向于广谱 和高效1 。 1 2 2s b r 反应器的发展 序批式活性污泥法( s e q u e n c i n gb a t c hr e a c t o r 简称s b r ) 是早 在1 9 l4 年就由英国学者a r d e r n 和l o c k e t 发明了的水处理工艺“。 7 0 年代初，美国n a t r ed a m e 大学的r i r v i n e 教授采用实验室规模 对s b r 工艺进行了系统深入的研究，并于1 9 8 0 年在美国环保局( e p a ) 的资助下，在印第安那州的c u l w e r 城改建并投产了世界上第一个s b r 法污水处理厂。 我国于2 0 世纪8 0 年代中期开始对s b r 进行系统研究与应用。国 家环保总局还把s b r 专用设备的产业化和系列化列为“八五”和“九 五”科技攻关项目。 近年来，s b r 技术已趋成熟，在污、废水处理领域有了较为广泛 的应用和发展，收到了良好的应用效果。但是，从根本上使s b r 反 应器具有或提高其处理污水有机污染物的能力的关键在于活性污泥 的培养和驯化，因此，学术界同行们在努力研发适用于多种污、废水 水质的s b r 形式的同时，越来越多的开始关注广谱、高效活性污泥 的构建( 污泥培养) ，以从根本上提高s b r 反应器的处理效果和效益， 改观技术品位。正是在这一形式下，研究菌种配方，按比例投加到活 性污泥系统，以提高或促进系统的生物处理效率的生物投加剂技术便 应运而生”“。 1 3 高效复合菌在水处理领域中的应用研究现状 1 3 1 高效复合菌概念 所谓高效复合菌又称有效微生物群( e f f e c t i v em i c r o o r g a n i s m s 简 称e m ) 是从自然界筛选出来的多种有益微生物，用特定的方法混合 培养所形成的微生物复合体系，其中含有约5 科1 0 属8 0 多种微生物， 多种好氧微生物和兼氧微生物共存，光合细菌、乳酸菌、酵母菌和放 4 高效复合菌在住宅区景观水污染治理中的应用研究文献综述 线菌作为其代表性微生物。高效复合菌液是现行产品的主要商用形 式，一般分为农用型、食品添加型和环保型三种形式”。 高效复合菌由日本硫球大学比嘉照夫教授”“首先研制成功，也翻 开了复合微生物技术应用与推广新的一页。经近2 0 年，在日本、美 国、加拿大、巴西、中国等4 0 多个国家和地区的广泛应用，已较系 统地显现出去除粪便恶臭、改善生态环境等方面良好的作用和相当的 应用潜力。 1 3 2 高效复合菌投加技术的发展 微生物投加技术亦称微生物增强技术早在1 9 世纪应用于酿酒工 业，而在废水处理上的应用，则始于19 5 1 年g e o r gj e r r i e s 发表的专 利，其方法是将生产的干燥生物制剂投加于废水处理系统中。1 9 5 8 年c h e m i c a lr e s e r v e 公司依据使用目的不同而制造出不同的生物制 剂，其后又发展出一系列应用于活性污泥及滴滤池的生物投加技术 ”“。生物投加技术的真正发展始于2 0 世纪7 0 年代中期，8 0 年代以 来得广泛的研究和应用”3 。这一技术产生的初期是由于某些废水处 理厂的突发事故，如菌体大量死亡、有毒有害物质的流入等，使出水 水质不能达标排放，于是采用直接投加高效菌种的方法以改善出水水 质，恢复系统的正常运行。另外，随着现代生物技术的发展，在废水 生物处理中，除使用从自然界中筛选菌株外，人们也运用诱变及基因 工程技术制备生物制剂，生物制剂的使用方法逐渐扩大，包括地下水 道油脂堵塞的清理”、废水处理系统的起动等等。从生态角度，处理 系统的微生物群落的组成决定着净化效能，高效复合菌微生物制剂投 加技术就是基于此而发展的。 在废水生物处理系统中，水中污染物的去除主要是通过微生物的 氧化降解作用来完成的，所以微生物的氧化降解能力直接关系到处理 效果的好坏”。近几十年来由于工业的不断发展、新技术、新材料的 不断使用，使环境中的污染物变得更加复杂，特别是大量的人工合成 化合物进入环境。由于这些物质本身结构的复杂性和生物的陌生性， 在短时间不能被微生物分解利用，这类物质的主要组成是难降解有机 高效复合菌在住宅区景观水污染治理中的应用研究文献综述 物，传统的废水处理方法已不能有效地加以去除。另外，由于城市建 设的不断发展，城市用地逐年紧张，而传统污水处理工艺流程长，占 地面积大，操作复杂等矛盾也日趋突出。而高效复合菌投加技术可以 很大地发挥微生物的潜力，有效地解决这些问题和矛盾”。 国内外资料表明。”，高效复合菌投加技术应用于水处理中有如下 突出优点：臭气( 硫化氢、沼气) 能明显改善；处理能力强、水 质好；水温变化比较稳定；能减少污泥的发生量；可以缩短曝 气时间。 1 3 3 高效复合菌在水处理领域中的应用研究现状 1 3 3 1 高效复合菌在生活污水治理方面研究进展 北京市海淀区环卫科研所应用高效复合菌技术净化粪便污水“， b o d 5 的去除率可达6 6 - 9 9 ，出水c o d 为1 3 3 m g l l ，b o d 5 为3 0 m g l l ，s s 为2 5m g l 。 李捍东，王庆生等”7 1 人实验了投放高效复合菌液处理城市生活污 水的方法。实验表明b o d 5 的去除率可达7 0 7 ，c o d 的去除率达到 6 0 。 中南林学院孟范平等”83 人对高效复合菌技术处理生活污水作了 研究。他们认为：在好氧条件下，高效复合菌液加入量为 5 1 0 0 0 0 1 1 0 0 0 ，能显著提高污水c o d 的去除率，增幅达1o ；菌 液加入量在5 1 0 0 0 时，能显著或极显著提高污水氨态氮的硝化程度， 增幅达3 7 6 2 。厌氧条件下，当加入量为1 1 0 0 0 0 l 1 0 0 0 ，能显著 增强污水的反硝化作用，硝态氮的去除率约提高1 4 。 邵膏”等人对高效复合菌技术处理生活污水也作了一系列研究。 他们通过大量实验认为：高效复合菌液对于生活污水中的三类污染物 ( 有机物、氨氮和总磷) 均有定的去除效果。且在好氧条件下对有 机物、氨氮和总磷的去除效果优于厌氧条件下的去除效果。去除有机 物和脱氮除磷所需要的接种量也有很大差别，去除有机物所需接种量 较小( o 0 3 ) ，而脱氮除磷所需要的接种量较大( 8 1 0 ) 。 6 高效复合菌在住宅区景观水污染治理中的应用研究 文献综述 1 3 3 2 高效复合菌在工业废水治理方面研究进展 江洪生、何德文等“”人通过定向选育、定向制备出降解能力较高 的纤维降解工程菌，实验出采用厌氧发酵一纤维菌生化反应法处理抗 生素废水的方法。 罗义、谢维等“”人研究了用生物法处理含油废水的微生物净化功 能，并从曝气池的活性污泥中，筛选出了降解油类的高效菌株，同时 考察了该菌株降解油类的生态条件，即充分曝气供氧，p h 值7 o ，降 解温度为2 5 c ，在此条件下，培养曝气2 0 h ，油的降解率可达9 8 以上。 田娜，朱亮等“”用高浓度食品污水成功地富集培养高效复合菌， 且考察了复合菌培养液对高浓度食品污水有一定的降解作用。实验表 明好氧条件反应1 2 小时后，c o d 去除率为5 2 。 李伟民、江映翔等“人将经紫外光照射的源菌液用来处理蔗糖废 水，研究结果表明，源菌液经过适当剂量的紫外光照射诱变成高效菌 后，其c o d 降解性能明显增强，与没有经过诱变的菌种相比，c o d 去 除率可提高2 0 一7 0 。 合成洗涤剂、有机氯化合物、硝酸酯类化合物等均是不易降解的 环境污染物，可生物降解有机氯化合物的菌物有黄孢原平草菌、黑曲 霉、绿色木霉等h “，降解甘油三硝酸酯的丝壮菌物白地霉“。 总之，屠宰厂、制革厂、淀粉厂、酿酒厂、造纸厂等工业废水都 可以用高效复合菌液进行有益的净化。 1 3 3 3 高效复合菌在改善池塘、湖泊等水质方面的研究进展 日本冲绳县具志川市小学用高效复合菌技术替代氯气净化游泳 池，高效复合菌液能吃掉人体的污垢、尿水和大肠杆菌，使水体净化。 李捍东等”3 以投菌方式，实验了高效复合菌液对小区污水塘的净 化能力，结果表明：3 0 天内按1 10 0 0 比例二次向污水塘中直接投放 高效复合菌液，可使塘水c o d 的去除率达到6 0 。 1 4 存在问题与努力的方向 高效复合菌在住宅区景观水污染治理中的应用研究文献综述 高效复合菌是现代应用生物技术迅速发展的一大结晶。从现有应 用推广实际和资料看，目前，高效复合菌应用于环保，特别是污染水 体治理方面还仅局限于污染水体中有机质降解能力的测试“，各国 在高效复合菌应用研究特别是水处理应用研究方面还存在一些问题， 主要是： ( 1 ) 关于高效复合菌降解机理解释基本为概念性阐述。降解废污水 有机物、消除有毒有害污染物的分子机制包括反应过程的动力学规律 等系列问题尚无解释。更重要的是，是否能或是如何将e m 及其技术 引入到相关污水生物反应器中以达到改善反应器的运行性能并提高 反应器的处理效果等，将在一定程度上制约着e m 技术在水处理领域 的推广应用特别是技术体系的规范化建设。 ( 2 ) 当前，e m 在水处理领域的应用研究多以单因子实验为主，全 面综合研究极少。水处理效果实验均属投菌尝试性实验，尚无基于设 施水平( 反应器) 的研究。这极不利于对e m 应用价值的科学评价和 系统推广。因此，系统研究e m 在反应器水平上应用的可能性和可行 性，包括有关技术体系和技术规范的研究和建设，是十分必要的。由 此真正有效发挥e m 技术在水处理中的最佳效果。 ( 3 ) 目前高效复合菌治理住宅区景观水污染多采用投菌式技术。高 效复合菌直接投加该种方法与物理、化学法相比，具有简便、高效的 优点，但存在死角多，菌剂浪费严重等问题，产生漂浮的污泥亦得不 到有效的处理。 改革投菌式技术单一性，通过相关生物技术手段开发研究高效的 e m 生物反应器，考察其基质降解动力学特性，节约菌剂，有效处理 产生的污泥是这一领域的重要课题。 1 5 本研究的目标与内容 从以上对住宅区景观水污染的治理与技术的总结，以及对高效复 合菌及其技术在水处理领域中的应用现状总结来看：一方面，对生活 污水及相关工业废水而言，以相关生物反应器为手段，研究具有应用 潜力的生物添加剂技术以提高反应器处理废、污水的技术可行性、运 高效复合菌在住宅区景观水污染治理中的应用研究文献综述 行稳定性和工艺条件的规范性，是十分必要的。另一方面，对于住宅 区景观污染水体而言，研发可操作性强、技术成本低、高效无害的水 体治理的简易技术体系很具现实意义。再者，对于正确评价e m 技术 的水处理领域的应用价值，以利于高效复合菌技术的科学合理推广应 用，就更需要在基于以某一反应器或具体技术措施为手段，系统考察 e m 及其技术在水处理的性能、价值及相关的作用机理。所有这些都 将是本研究的所需探讨的问题，也是本研究的主要研究目标。 据此，本实验的主要内容包括： ( 1 ) 以住宅区景观污染水体为对象，采用正交实验设计法系统考察 研究e m 对住宅区景观污染水体中有机质的降解力、相关影响因素实 验。 f 2 ) 根据e m 的作用特点和适宜的工作条件，研究引入e m 构建 s b r 反应器的可能性和可行性，且与常规活性污泥s b r 反应器做对 比实验，进而研究反应器的运行性能、基质降解动力学特性、有关工 艺条件，或参数及可能的机理问题，为e m 在处理住宅区景观污染水 体工程实践中的推广应用提供一定客观技术依据。 高效复合菌在住宅区景观水污染治理中的应用研究基础理论 第二章基础理论 2 i 污水生物处理技术的理论基础 污水生物处理技术的理论基础是微生物对物质的种种转化作用。 通过这些转化作用，废物得以稳定化( s t a b i l i z a t i o n ) 或资源化“。 所谓稳定化就是指将废物转化为不再污染环境的稳定产物的过程。 微生物对物质进行各种转化作用的生理学基础是其新陈代谢 ( m e t a b o l i s m ) 活动，即分解代谢( c a t a b o l i s m ) 和合成代谢 ( a n a b o l i s m ) 。通过分解代谢，微生物可以降解各类化合物，并取 得它们进行生长繁殖等各种生命活动所需的能量，以c 、n 、p 等养 分；通过合成代谢，它们可以合成细胞物质并复制自身，得以生长 繁殖。 微生物对污染物质的转化主要是在微生物酶促作用下进行，并可 分为好氧处理和厌氧处理。好氧生物处理是应用好氧微生物或兼性 微生物来分解氧化污染物的方法。其处理所需时间短，一般用于低 浓度的有机污染物的处理。厌氧生物处理是利用厌氧微生物对废水 或污泥中有机物污染物在厌氧条件下分解的处理方法。其降解速度 比好氧降解要慢，适用于高浓度的有机废水的处理。 2 1 1 有机污染物生物降解机理 b o d 、c o d 是评价水体有机污染程度的主要指标。有机污染物 生物降解根据氧环境不同可分为好氧降解和厌氧降解。好氧生物降 解主要以污水中胶体状、溶解状有机物作为微生物的营养源。这些 高能位的有机物质经过一系列的生化反应，逐级释放能量，最终以 低能位的无机物质二氧化碳和水等稳定下来，达到无害化的要求。 有机物质作为营养物被微生物摄取之后，通过代谢活动，有机物一 方面被分解、稳定，并提供微生物生命活动所需的能量；另一方面 被转化，合成为新的原生质的组成部分，即微生物自身生长繁殖。 高效复合菌在住宅区景观水污染治理中的应用研究基础理论 厌氧生物降解主要将复杂的有机化合物降解、转化为简单、稳定的 化合物，同时释放能量。其中，大部能量以甲烷的形式出现，同时， 仅少量有机物被转化而合成为新的细胞组成部分。 2 1 2 污水生物脱氮机理 污水中的含氮化合物是导致纳污水体富营养化的重要因素之一。 污水中的氮一般以有机氮、氨氮、亚硝酸盐氮和硝酸盐氮等四种形 态存在。住宅区景观污染水体中的氮主要存在形态是有机氮和氨氮。 其中有机氮约占总氮量的4 0 6 0 ，氨氮占5 0 6 0 ，亚硝酸盐氮 和硝酸盐氮仅占o 一5 。污水生物脱氮的基本原理是通过硝化和反硝 化菌的作用，将氨氮通过硝化转化为亚硝态氮、硝态氮，再通过反 硝化作用将硝态氮转化为氮气逸出，从而达到从污水中脱氮的目的。 污水的脱氮处理过程“”实际上是将氮在自然界中循环的基本原 理应用于污水生物处理，并借助于不同微生物的共同协调作用以及 合理的人为运行控制，而将生物去碳过程中转化而产生及原污水中 存在的氨氮转化为氮气而从污水中脱除的过程。在污水的脱氮处理 过程中，首先在好氧条件下，通过好氧硝化菌的作用，将污水中的 氨氮氧化为亚硝酸盐氮或硝酸盐氮；然后在缺氧条件下，利用反硝 化菌将亚硝酸盐和硝酸盐还原为氮气( n 2 ) 而从污水中逸出。因而， 污水的生物脱氮通常包括氨氮的硝化和亚硝酸盐氮及硝酸盐氮的反 硝化两个阶段。 2 1 2 1 硝化反应过程 硝化反应是将氨氮转化为硝酸盐氮的过程。它包括两个基本的反 应步骤：由亚硝酸菌参与的将氨氮转化为亚硝酸盐( n o 。2 ) 的反应；由 硝酸菌参与的将亚硝酸盐转化为硝酸盐( n o 3 ) 的反应。亚硝酸菌和硝 酸菌都能利用c 0 2 、c o3 、hc 0 3 等作为碳源，通过n h3 、n h 4 + 或 n 0 2 的氧化还原反应获得能量。硝化反应过程需在好氧条件下进行， 并以氧作为电子受体。 高效复合菌在住宅区景观水污染治理中的应用研究基础理论 2 1 2 2 反硝化反应过程 反硝化过程是将硝化过程中产生的硝酸盐还原成氮气的过程。反 硝化菌是一类化能异养兼性缺氧型微生物，其反应需在缺氧的条件 下进行。反硝化过程中反硝化菌利用各种有机基质作为电子供体， 以硝酸盐作为电子受体而进行缺氧呼吸。反硝化过程中，反硝化菌 需要有机碳源作为电子供体，利用n o 3 中的氧进行缺氧呼吸。 2 1 3 污水生物除磷机理 磷是生物体中的重要元素之一，也是一种营养物质。磷在水中有 多种形式存在，即有机磷、正磷酸盐和偏磷酸盐。水中磷含量过多 可以引起水体的富营养化。磷是控制水体富营养化的关键性营养物 之一。上述几种磷化合物，只有被水解成正磷酸盐，在微生物净化 污水时，才能被固化。固化是除磷的唯一方法。微生物除磷是通过 聚磷菌的释磷与吸磷两个相反的过程完成的。其机理为“：在厌氧 状态下，聚磷菌吸收污水中的乙酸、甲酸、丙酸和乙醇等极易生物 降解的有机物质，储存在体内作为营养物，同时将体内存储的聚磷 酸盐以p 0 。一p 形式释放出来，以便获得能量。在好氧状态下，聚 磷菌则将体内存