混合投菌法處理城市生活污水的研究

劉學欣

【摘要】研究混合投菌法處理生活污水的可行性，采用響應曲面法探求三種COD高效降解菌混合處理生活污水的最佳配比。試驗結果為：處理100mL城市生活污水，COD高效降解菌J3、J5、J9的最佳投加量分為1.8626、1.5566、1.6780mL菌液，此時COD去除率為最大值，可達到74.7511％。

【關鍵詞】投菌法 混合投加 最佳投加量 響應曲面法

1引言

在通常情況下，環境中的污染物比較復雜，即使是對單一的污染物，利用單一菌種也很難達到理想效果。所以，對于污染物的充分降解必須依靠許多微生物類群的共同活動來完成[1]。很多研究者都已發現，混合菌對于某些化合物的降解效果要明顯優于單株培養菌[2-4]。本文對三株COD高效降解菌混合處理城市生活污水進行了研究。

2材料與方法

2.1供試菌種

從某污水處理廠活性污泥中篩選得到3株COD高效降解菌，編號分別為J3，J5，J9，于本實驗室保藏。

2.2菌懸液的制備

從斜面上挑取菌種溶于無菌水中，制成菌懸液，在660nm下測其OD值，并用無菌水調節使菌懸液OD值相同（均為0.3），即達到相同的菌液濃度。

2.3人工配水成分

所用配水成分仿生活污水，以葡萄糖為碳源，COD濃度約為500mg/L，以硫酸銨、磷酸二氫鉀為氮、磷營養鹽，按BOD∶N∶P＝100∶5∶1配制。

2.4單菌去除率與混菌去除率的對比

100mL配水中分別投加4mL菌液，并進行未投菌空白對照實驗，三天后將反應液在10000r/min下離心10min，測定對COD的去除率。

2.5混合菌各菌種最佳配比的確定

采用響應曲面法中的Box-Behnken實驗設計，以三種菌的投加量作為三個因素，各取三個水平，利用minitab軟件設計一個三因素三水平共15個實驗點的實驗，其中12個為析因點，另外，為保證實驗的準確，設3個零點來判斷分析誤差。按照各菌設計投加量進行實驗，其它條件同上，三天后測定COD去除率。

3結果與分析

3.1單菌去除率與混菌去除率的對比

從圖1可以看出，這三種細菌對COD都有一定的去除率。將細菌等量兩兩混合后，對COD的去除率比每種細菌單獨作用都有明顯的增加，說明這三種細菌之間存在著一定的協同作用，在混合后能夠提高對COD的去除效果。因此，可以考慮將三種菌混合，研究可達到最大COD去除率時三種菌的最佳配比（如圖1）。

3.2混合菌各菌種最佳配比的確定

Box-Behnken實驗設計及結果見表1。利用minitab軟件對表1的結果進行數據分析，對COD去除率的優化分析結果見圖2。

從圖2可以看出，3個因素都存在極值點。當三種菌的投加量分別為1.8626、1.5566、1.6780mL時，COD去除率取最大值，可達到74.7511％。按照上述的最佳投加量進行三次驗證實驗，實際所得COD去除率分別為74.3％、74.7％、74.2％，與軟件優化所得到的結果非常接近，說明利用響應曲面法進行投加量的優化是可行的，具有實際的指導意義。

利用minitab軟件做因素交互作用的等高線圖，見圖3和圖4，進而討論各菌種適宜的投加量范圍。圖3顯示了J9的投加量處于中心水平即1.3mL時，J3與J5的投加量對COD去除率的影響。從圖3中可以看出，當J4的投加量在1.5～2.0mL之間，COD的去除率處于較大值，高于74％，而當J5的投加量在1.3～1.7mL之間，COD的去除率也高于74％。同樣，從圖4中可以看出，J9的最佳投加量范圍在1.3～1.95mL之間。

4結論

從某污水處理廠活性污泥中篩選得到3株COD高效降解菌，研究表明，三種細菌在兩兩混合后比單獨作用時COD去除率有明顯提高，因此，采用響應曲面法進一步研究三種菌混合的最佳配比。利用minitab軟件得到的優化結果為：當三種菌的投加量分別為1.8626、1.5566、1.6780mL時，COD去除率可達到最大值74.7511％。同時進行三次驗證實驗，實際結果與優化結果非常接近，說明利用響應曲面法進行投加量的優化是可行的，具有實際的指導意義。

參考文獻：

[1]李鐵民，馬溪平，劉宏生，等.環境微生物資源原理與應用[M].北京：化學工業出版社，2005.

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