王 瑞 ，潘獻(xiàn)曉，張逸飛

（1.南京科技職業(yè)學(xué)院，江蘇 南京 210048；2.河海大學(xué) 環(huán)境學(xué)院，江蘇 南京 210098）

難降解有機(jī)廢水的處理是水處理領(lǐng)域中的難點(diǎn)與熱點(diǎn)之一。對(duì)于各類難降解工業(yè)廢水，國(guó)內(nèi)外研究主要集中在印染廢水、石化廢水、焦化廢水、制藥廢水及化工廢水等的處理。這類廢水共同特性是污染物濃度高、可生化性差、毒性大、水質(zhì)變化大，且具有明顯的致癌、致畸、致突變“三致”作用。傳統(tǒng)的生物處理技術(shù)處理此類廢水時(shí)，廢水中有毒、有害物質(zhì)會(huì)抑制微生物的生長(zhǎng)而導(dǎo)致微生物中毒，導(dǎo)致處理效果差、出水水質(zhì)不達(dá)標(biāo)等。難降解有機(jī)廢水通常是針對(duì)某特定廢水的水質(zhì)特征對(duì)微生物進(jìn)行馴化培養(yǎng)[1]或基因改造[2]，并在此基礎(chǔ)上對(duì)處理工藝進(jìn)行改良。優(yōu)勢(shì)菌技術(shù)即是將某一種或幾種特定的微生物菌群投到某一反應(yīng)器中，使其在數(shù)量或質(zhì)量上形成優(yōu)勢(shì)菌群，從而達(dá)到提高處理能力和處理效果的目的[3]。

1 制藥廢水

制藥工業(yè)具有原料成分復(fù)雜、生產(chǎn)過(guò)程多樣、產(chǎn)品種類繁多等特點(diǎn)。制藥過(guò)程中產(chǎn)生的廢水污染物含量高、毒性大、色度高、可生化降解性差、水質(zhì)水量變化大，是難處理工業(yè)廢水之一[4]。利用優(yōu)勢(shì)菌技術(shù)處理這類廢水可達(dá)到良好的處理效果。劉燕群等[5]對(duì)氯霉素廢水進(jìn)行優(yōu)勢(shì)菌的篩選、分離和馴化，得到黃桿菌屬、產(chǎn)堿桿菌屬、假單胞菌屬和棒桿菌屬4個(gè)屬的優(yōu)勢(shì)菌，將優(yōu)勢(shì)菌制成混合菌液處理氯霉素廢水，12 h降解率達(dá)91%。王俊峰等[6]從抗生素廢水處理的活性污泥中分離出1株抗生素高效降解菌 NG3（不動(dòng)桿菌屬），經(jīng)發(fā)酵優(yōu)化后其COD去除率達(dá)89.5%。付歡等[7]從哈爾濱制藥總廠的青霉素發(fā)酵藥渣中富集篩選出6株青霉素耐受菌，經(jīng)馴化分離后得到1株青霉素高效降解菌（洋蔥伯克霍爾德菌屬），該優(yōu)勢(shì)菌在外加碳氮源后青霉素降解率可達(dá)99.98%。以上研究可知，利用馴化分離的制藥廢水優(yōu)勢(shì)菌能有效地降解制藥廢水中難降解有機(jī)物，廢水有機(jī)物去除率顯著提高。

2 焦化廢水

焦化廢水是指煉焦過(guò)程中經(jīng)過(guò)高溫干餾、煤氣凈化和副產(chǎn)品回收等過(guò)程產(chǎn)生的一類成分復(fù)雜的高濃度工業(yè)有機(jī)廢水[8]。焦化廢水成分復(fù)雜，水質(zhì)因煤質(zhì)不同、產(chǎn)品不同和生產(chǎn)工藝不同而異。焦化廢水中的主要有機(jī)成分是酚類，其他有機(jī)成分有多環(huán)烴（PAHs）和一些含氮、氧和硫的雜環(huán)化合物，無(wú)機(jī)組分主要包括氰化物、硫氰化物和氨氮等[9]。焦化廢水是一種成分復(fù)雜、多變，具有強(qiáng)毒性的典型難降解有機(jī)廢水。優(yōu)勢(shì)菌強(qiáng)化處理焦化廢水技術(shù)是近年來(lái)研究的熱點(diǎn)，對(duì)焦化廢水治理有重要的意義?？卤笄宓萚10]通過(guò)對(duì)10組焦化廢水處理菌組的單獨(dú)和混合實(shí)驗(yàn)，篩選出1組優(yōu)勢(shì)混合混合菌組，該菌組處理焦化廢水72 h，COD從750 mg/L降到96 mg/L，去除率達(dá)87.2%。皇莆尚旻等[11]從焦化廢水處理站附近的泥土中馴化和篩選出適應(yīng)高濃度焦化廢水的優(yōu)勢(shì)降解菌，該優(yōu)勢(shì)菌株對(duì)焦化廢水的COD降解率比活性污泥篩選出的菌株提高了25%以上。李長(zhǎng)征等[12]從焦化廠曝氣池活性污泥中篩選出6株革蘭氏陽(yáng)性優(yōu)勢(shì)菌，研究表明，該6株優(yōu)勢(shì)菌的馴化活性污泥能進(jìn)一步提高對(duì)喹啉、吡啶和萘的去除能力，去除率均在90%以上。以上研究表明，優(yōu)勢(shì)菌技術(shù)對(duì)焦化廢水有較好地處理效果，優(yōu)勢(shì)菌的篩選途徑不同處理效果亦不同。

3 石化廢水

石化廢水主要是指在石油煉化、加工過(guò)程中產(chǎn)生的廢水，具有水量大、水質(zhì)復(fù)雜、有機(jī)污染物濃度高、毒性大，難生物降解等特點(diǎn)，屬于較難處理的工業(yè)廢水，對(duì)環(huán)境污染嚴(yán)重[13]。目前，石化廢水一般采用以活性污泥法為主體的廢水處理工藝，二級(jí)出水中COD、TP等主要有機(jī)污染物濃度達(dá)標(biāo)排放難度很大。因此，篩選和培養(yǎng)出一種或幾種優(yōu)勢(shì)菌，采用優(yōu)勢(shì)菌技術(shù)對(duì)石化廢水生化處理工藝進(jìn)行強(qiáng)化是近年來(lái)石化廢水研究的熱點(diǎn)。李娜等[14]以天津某石油化工廠的廢水為處理對(duì)象，應(yīng)用優(yōu)勢(shì)菌技術(shù)，采用正交試驗(yàn)方法對(duì)優(yōu)勢(shì)菌投加量、投加方式、水質(zhì)pH、營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的投加量進(jìn)行了分析比較，通過(guò)對(duì)處理后出水的COD、SS值進(jìn)行分析，得出最優(yōu)組合并通過(guò)采用該最優(yōu)組合與普通活性污泥法比較得出，投加優(yōu)勢(shì)菌后出水的COD值顯著下降。劉國(guó)強(qiáng)等[15]篩選出3株高效原油降解菌，通過(guò)試驗(yàn)證明該菌對(duì)含油廢水處理效果良好，廢水油去除率達(dá)到91.6%，COD去除率達(dá)到78%，BOD5去除率達(dá)到80%。將該3株高效原油降解菌用于膜生物反應(yīng)器，MBR運(yùn)行效果良好，出水水質(zhì)達(dá)到低滲透油藏A2級(jí)要求。由此可見(jiàn)，優(yōu)勢(shì)菌技術(shù)能夠有效提升活性污泥系統(tǒng)處理石化廢水的效率，處理后出水的COD、BOD5等指標(biāo)顯著下降。

4 印染廢水

印染廢水具有水量大、有機(jī)污染物含量高、色度深、堿性大、水質(zhì)變化快且劇烈等特點(diǎn)，是公認(rèn)的難處理的工業(yè)廢水之一[16-18]。目前，印染廢水的處理主要采用物理、化學(xué)和微生物降解法，其中物理和化學(xué)處理法脫色效率低、脫色范圍窄且需要消耗大量的能源[19]。微生物降解法借助微生物的降解、吸附及氧化還原作用實(shí)現(xiàn)對(duì)印染廢水有機(jī)污染物和色度的去除，是一種經(jīng)濟(jì)高效和環(huán)境效益好的處理方法。

許多研究者從污泥或土壤中篩選出染料脫色的優(yōu)勢(shì)菌種（如希瓦氏菌、假單胞菌、枯草桿菌等），并將其投加到生物處理池中發(fā)揮其生物強(qiáng)化作用，為染料廢水的生物脫色開(kāi)辟了一條新的途徑。龔為進(jìn)等[20]從紡織園區(qū)廢水處理的活性污泥中篩選分離出1株染料脫色優(yōu)勢(shì)菌，在30 ℃，染料質(zhì)量濃度為5 mg/L，接種量為6 mL，pH7的實(shí)驗(yàn)條件下進(jìn)行脫色培養(yǎng)72 h，脫色率達(dá)71.2%。趙穎等[21]從印染廠的活性污泥中篩選出1株活性深藍(lán)H14B染料脫色優(yōu)勢(shì)菌X1，在30 ℃，200 r/min，染料質(zhì)量濃度為5 mg/L，接種量為5 mL，培養(yǎng)基pH自然的實(shí)驗(yàn)條件下進(jìn)行脫色培養(yǎng)96 h，脫色率高達(dá)86.2%。陳曄等[22]從處理印染廢水的AAO工藝的厭氧反應(yīng)器污泥中篩選出1株對(duì)偶氮染料活性黑5具有較強(qiáng)脫色能力的高效菌種S8，研究表明，篩選出的高效脫色菌S8（大腸桿菌屬）在25 h內(nèi)對(duì)活性黑5的脫色率可達(dá)85%以上。

5 結(jié)語(yǔ)

優(yōu)勢(shì)菌技術(shù)對(duì)制藥廢水、焦化廢水、石化廢水、印染廢水等難降解有機(jī)廢水有良好的處理效果，與其他水處理方法相比具有成本低、處理效率高、易操作、無(wú)二次污染等優(yōu)點(diǎn)，在難降解有機(jī)廢水處理方面具有較好的應(yīng)用前景。

在難降解有機(jī)廢水處理實(shí)際工程運(yùn)用過(guò)程中，直接投加優(yōu)勢(shì)菌雖簡(jiǎn)單易行，但所投加的特效微生物易隨出水流失，或被其他微生物吞噬，往往達(dá)不到較好的處理效果，因此，優(yōu)勢(shì)菌的固定化技術(shù)研究是近年來(lái)研究的重點(diǎn)。此外，優(yōu)勢(shì)菌或優(yōu)勢(shì)菌群易受處理系統(tǒng)中土著菌群干擾而失去優(yōu)勢(shì)作用，進(jìn)而影響處理效果。因此，如何篩選具有高效穩(wěn)定性的優(yōu)勢(shì)菌種及如何保持這些菌種長(zhǎng)期在生物處理中占有優(yōu)勢(shì)及其遺傳穩(wěn)定性有待進(jìn)一步的研究。