EM菌预处理黄姜皂素废水中的应用

任荣荣

(江西省环境监测中心站，江西南昌 330077)

我国的鄂西北、陕南、豫西南地区的地理气候条件很适合人工种植黄姜 ，而黄姜加工业是该地区迅速发展起来的重要医药化工行业，但由于废水处理技术滞后，导致该地区的水环境污染非常严重，给地区水环境保护造成了巨大的压力。

目前，处理黄姜皂素废水的主要方法主要有吸收生物降解法(AB法)、序批式活性污泥法(SBR)、上流式厌氧污泥床反应器(UASB)+SBR工艺、UASB－生物接触氧化－絮凝沉淀法等。其中，多数采用活性污泥法来处理。但活性污泥法受到诸如反应器内微生物浓度低，出水CODcr浓度高，对有毒、难降解有机物的处理能力较低、运行中产生大量剩余污泥等难以克服的缺点的限制。厌氧的UASB法，缺点是启动慢，投资基建相对大，废水中高浓度硫酸盐抑制了厌氧过程。UASB+AF工艺为连续工艺虽然能取得良好的处理效果，但运行管理要求较为严格，并且在停产期间必须坚持运行，增加了额外的运行成本，否则再次启动因难。SBR工艺运行方式灵活，能随进水浓度改变反应时间，保持较高效率和良好出水水质;并且可实现自动控制，简化管理;更重要的是它停产后容易再启动，减少不必要的开支［1－6］。

基于此，客观上需要寻找到一种更加高效、稳定的处理皂素废水的新技术。

目前国内外这方面的研究并不少见，涉及到的技术也较为前沿，如∶超临界水氧化法(SCWO)，水解－激波厌氧－好氧工艺处理皂素废水，酵母菌－光合细菌－活性污泥联用工艺，三阶段两相厌氧+好氧+混凝、脱色组合工艺处理黄姜皂素废水，固定化厌氧活性污泥处理皂素废水。但考虑到各种现实应用中的限制条件，和生活过程中的资金限制，上述处理过程在目前环境中还是难以普及［7－14］。

本方案涉及到的铁碳微电解－Fenton－絮凝法再使用EM功能菌处理，则在保持了较高去除率的基础上，大大减少了构筑物的建设和来水的重复处理，能有效利用现有的环境条件进行大规模的实验应用，具有相当的现实价值。

1 材料与主要仪器

黄姜皂素废水∶由湖北黄石某黄姜生产厂家提供。

EM菌、光合细菌和芽孢杆菌∶由南昌益生生物技术有限公司提供。

阴离子树脂∶长沙市大禹化工有限公司提供。

仪器∶美的微波炉，1/10000电子天平(厦门精艺兴业科技有限公司)，DGG－9070A型电热恒温鼓风干燥箱(上海森信)，(兰州炼化环保仪器研究所兰州连体环保科技有限公司)，超纯水器(美国密理博)，PB－21型pH计(上海雷磁)。

2 工艺与实验方法

工艺流程

如下图所示∶

本课题主要目的是通过设计铁碳微电解—Fen- ton—絮凝法－EM菌来处理皂素黄姜废水，寻找各环境和反应因素对处理效果的影响，并尽可能准确的得出各因素对该实验效果的影响大小及其作用曲线(因铁碳微电解、Fenton、絮凝都有前人做出了结论，这里重点讨论EM的各个因素)。根据皂素废水的排放处理要求和课题需要，我们选定主要测定水样的COD处理前后的变化。

本课题使用预处理废水的方法是∶铁碳微电解，加feton试剂，加氧化钙调pH至9，加高锰酸钾氧化，调pH至4加EM菌处理。

2.2 铁碳微电解

查阅文献资料，由前人经验初步确定铁碳微电解反应时间为40min，铁和碳的量与水样的比例是6g∶2g∶1000ml;Fenton反应时间为60min(分三次加药，每次反应20min)双氧水、硫酸亚铁和水样的比例是60ml∶16g∶1000ml;之后用 CaO粉末调节水样 pH至9左右，絮凝沉淀40min;过滤后，取出100ml待用，剩余的全部用去氯树脂作去氯处理。

2.3 脱氯处理

阴离子去氯树脂预处理∶将树脂装入回流系统的交换柱中，用5%的氢氧化钠溶液活化10分钟，再用蒸馏水反冲洗至中性。然后将废水水样抽入交换柱中进行离子交换。循环10分钟后抽出水样待用。

实验装置如图所示。交换柱用有机玻璃制成。

3 结果与讨论

3.1 废水水质

表1 废水水质

3.2 不同阶段处理效果比较

表2 不同阶段处理效果监测结果

4 EM菌处理法影响因素

4.1 EM菌最佳作用时间

固定废水 CODcr(2412mg/L)，温度 32℃［2］，pH 值(pH=4)，EM 菌的投加量(0.7%)，去氯，改变 EM 菌接触反应时间，以CODcr去除率作为评价标准。

图1 处理时间与效果的关系曲线

如图1，在24h－84h，时间与 CODcr去除率很明显，而84h后去除率并没有明显的增加，甚至趋于不变。在前期EM菌有一个适应新环境的时间，故去除率并不是很高。然而当EM菌适应了环境后就进入EM菌的对数期，也就是EM菌迅速繁殖的阶段，处于对数期生长期的细菌，由于代谢旺盛，生长迅速，代时稳定，需要消耗大量的有机物和无机盐作为能量和物质组成，故而CODcr去除率明显上升。当EM菌处于稳定期的时候，细菌的净数量不会产生较大波动，生长速率常数基本为零，此时细胞生长缓慢或停止，有的甚至衰亡，但细菌的能力代谢和一系列其他生化反应的其他功能仍在继续，所以对有机物也有一定的消耗，故CODcr去除率仍旧会上升。而当EM菌处于衰亡期时，细菌的生长环境的继续恶劣化和养分的短缺，细菌的生理活动基本停止，甚至开始死亡，故CODcr去除率会出现趋于稳定不变的状态。从处理效果和实际经济效益考虑，选择作用时间为48h较为经济适用。

4.2 EM菌的投加量

固定废水 CODcr(2412mg/L)，温度 32℃［2］，pH 值(pH=4)，EM菌接触反应时间(72h)，去氯条件，改变EM菌的投加量，以CODcr去除率作为评价标准。

图2 去除率与EM菌投加量的关系曲线

如图2，在投加量为0.3% －0.7%范围内，CODcr去除率很是明显，基本呈直线上升。而投加量在0.7%之后，EM菌投加量的增加并没有明显效果。在投加量为0.1% －0.7%时，EM菌的生理活性都很高的状态，水中有机物足够充分，给予微生物生长繁殖的空间。而当投加量在0.9%时，就趋于饱和状态，水体有机物降解开始是很快，但是，当COD降到一定程度的时候，微生物就因食物而产生种内和种间竞争，让微生物很快到达衰亡期，从而使COD得降解速度减慢。从处理效果和实际经济效益考虑，选择投加量为0.7%较为经济适用。

4.3 EM菌的最适pH

固定废水 CODcr(2412mg/L)，温度 32℃［2］，EM 菌的投加量(0.7%)，去氯条件，EM菌接触反应时间(72h)，改变pH值，以CODcr去除率作为评价标准。

图3 pH对COD影响

由图3可知，pH值对处理效果影响很大，最佳pH值为5.0—6.0，当 pH 值 ＜5.0，处理效率明显下降。

EM复合菌和单一菌的效果的比较

固定废水 CODcr(2412mg/L)，去氯条件，温度32℃［2］，接触反应时间(48h)，pH 值，改变菌种，以CODcr去除率作为评价标准。

图4 各菌种的处理效果比较

如图4所示，虽然EM菌与单一菌种光合细菌和芽孢杆菌的处理效果都达到80%以上，但EM复合菌的处理效果还是略优于其它2中菌。其原因是∶EM复活菌种含义80多种菌种，其中主要代表菌群为光合菌类、硝化菌属、乳酸菌类、酵母菌类、丝状真菌类和放线菌类。而在处理水体中，有一部分有机物是光合细菌和芽孢杆菌无法降解的物质，但EM复合菌中就有可以降解的菌种。所以，处理效果会稍微好些。

5 结论

由上得出下列结论∶

(1)EM菌的最佳作用时间为48h;

(2)EM菌的最佳投加量为0.7;

(3)EM菌的最适pH为5;

(4)EM复合菌效果略优于光合细菌和芽孢杆菌等单一菌种;

(5)EM菌对去氯废水的处理效果明显高于未去氯处理的水样。

综上所述，原COD浓度为24000mg/L，经过物化预处理后，浓度降为2412mg/L。再去氯，调节pH为5，投加0.7%EM菌作用48h的时间，COD去除率可达98%以上，即可将废水COD浓度降至300以下，达到排放标准。

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