垃圾渗滤液高效复合降解菌的研究.doc

垃圾渗滤液高效复合降解菌的研究吴旭辉 李铁民 张 玲 （辽宁大学环境科学系）摘 要 本课题以沈阳大莘填埋场垃圾渗滤液作为研究对象，研究并构建渗滤液的高效复合降解菌株；并研究该复合菌对渗滤液的处理性能及高效处理的最佳工艺参数本课题得到渗滤液的高效降解菌细菌 10 株、放线菌 4 株、霉菌 10 株，处理 CODCr 为 2240mg/L 的渗滤液，CODCr 去除率可达 73%，NH 3-N 去除率可达 93%，具有高效性关键词 高效复合菌 研究构建 渗滤液 降解性能一、前言随着我国城镇的建设与发展以及人民生活水平的提高，城镇生活垃圾产量日益增加，垃圾渗滤液的产量也日益增大，由于处理不及时产生了严重的二次污染，更重要的是填埋场封场后，仍会持续 10～30 年产生渗滤液 [1]，严重制约了我国的经济发展，危害群众健康，所以必须对垃圾渗滤液进行及时有效的处理但由于其处理难度大，所以实现其经济有效处理是垃圾填埋急需解决的一个关键问题沈阳市大莘垃圾填埋场属于“年轻”填埋场，可生化性较强，所以用生物法处理为主效果会比较好，也有利于废物的资源化本课题根据垃圾渗滤液的特性，以沈阳大莘填埋场垃圾渗滤液作为研究对象，研究并构建渗滤液的高效复合降解菌株；并研究该复合菌对渗滤液的处理性能及高效处理的最佳工艺参数。

二、实验部分（一）菌种分纯在渗滤液富集地带采集土壤及渗滤液样品，混合从日本购进的专门处理生活垃圾的EM 菌剂，分别投入生理盐水中制成菌悬液，用稀释平板法进行分离分离培养时细菌用牛肉膏蛋白胨培养基，37℃培养 1～2 天；放线菌用高氏一号培养基，28℃培养 3～5 天；霉菌用查氏培养基，28℃培养 3～4 天 [2]在平板上分离得到的菌株中选择较大、健壮、饱满的菌落，采用平板划线法继续纯化，直到条较疏处出现单个菌落二）菌种初筛由于城市生活垃圾渗滤液中含有大量的蛋白质、淀粉、纤维素等有机物质，这些是造成垃圾渗滤液 COD 增高的主要原因，为了有效降低渗滤液 COD，本实验从分纯所得菌中以能够高效降解蛋白质、淀粉、纤维素、油脂的细菌、放线菌、霉菌菌株为目标菌株，利用菌的生理生化特性对分纯所得菌株进行初筛；同时为了有效降低渗滤液 NH3-H 含量，本实验根据 NH3-H 的转化原理筛选能够高效进行硝化、亚硝化、反硝化、氨化的细菌（由于资料表明反硝化菌、亚硝化菌和产氨菌均为细菌，所以这里只对细菌进行筛选实验） 筛选时分别用淀粉水解培养基、明胶培养基、油脂水解培养基、赫氏（Dubos）纤维菌基础培养基、硝化、亚硝化、反硝化、氨化培养基 [3]。

三）菌种驯化本实验采用不断提高渗滤液浓度的方式来驯化初筛所得优势菌群，以提高对高浓度渗滤液的耐受能力和降解性能具体操作是将初筛所得菌株按细菌 90%、放线菌 6%和霉菌 4%的比例混合加入到装有CODCr 为 3016ml/L 渗滤液的锥型瓶中， 25℃摇床培养 4 天（李捍东） ，再将所得培养液接入到 CODCr 为 7500ml/L 的渗滤液同样培养 4 天，之后以此类推，分别将所得培养液依次接入到 CODCr 为 11500、17200、21500mg/L 的渗滤液摇床培养，观察每次所得培养液中各种菌的菌落生长情况四）菌种复筛用 CODCr 为 2240mg/L、NH 3-H 为 492.8 mg/L 的渗滤液原液作为菌种复筛选的培养基，以处理 24 小时后渗滤液 CODCr 和 NH3-H 的去除率为指标，对驯化所得的高效降解菌进行菌种复筛五）菌种效果检测将以上研究所得的高效复合降解菌分别接入 100ml 生理盐水中，摇匀，将制成的菌悬液用 721 分光光度计测其吸光度值，以此反推各菌悬液的浓度投放到渗滤液时按照细菌90%、放线菌 6%、霉菌 4%的比例投放将各菌株悬液按比例混合，按每瓶 1×108 个的量分装于混有新鲜渗滤液的锥形瓶（500ml）中，每瓶共计 200ml 混合样液，于 25℃，转速为 190rpm 摇床处理。

实验选定CODCr 和 NH3-H 作为水体污染的监测指标，以 CODCr 和 NH3-H 的去除率反应处理效果，同时也对渗滤液色度和臭味的变化进行观察，以表现复合菌的脱色除臭效果所要处理的新鲜渗滤液取自沈阳大莘垃圾填埋场集液池，时间为 2004 年 6 月，具体水质情况见表 1表1 6月份渗滤液原液水质情况 （单位：mg/L）PH CODCr NH3-H 渗滤液外观 气味6.86 2240 492.8 有黑色块状物、黑黄色、浑浊 气味浓、恶臭（六）水质监测方法CODCr 的测定——重铬酸钾法（GB11914-89） ；NH 3-H 测定——水质凯氏氮法（GB11891—89） ；pH 值的测定——酸度计三、结果与讨论（一）菌种分离结果分纯共得到繁殖能力、降解能力、适应能力都较好的菌株细菌 27 株、放线菌 38 株、霉菌 16 株二）菌种初筛结果将分纯所得菌株经过大量生理生化实验初筛得到：可高效降解淀粉的细菌有 10 株，放线菌 10 株，霉菌 4 株；蛋白质降解菌中细菌有 9株，放线菌 7 株，霉菌 6 株；油脂降解菌中细菌有 5 株，放线菌 5 株，霉菌 9 株；纤维素降解菌中细菌有 4 株，放线菌 7 株，霉菌 8 株；反硝化细菌有 15 株；亚硝化细菌有 11 株；产氨细菌有 11 株；硝化细菌有 9 株。

最后共筛选出高效降解菌株有细菌 24 株，放线菌 18 株，霉菌 13 株三）菌种驯化结果将初筛选所得的所有菌通过不断提高渗滤液浓度的方法进行驯化，选取可耐受 CODCr为7500mg/L 以上的放线菌、霉菌和耐受 CODCr 为 11500mg/L 以上的细菌保存备用，得到共有放线菌 5 株，霉菌 11 株，细菌 14 株四）菌种复筛结果单菌株处理渗滤液结果 CODCr 去除率均在 25.6%～48.2%之间，筛出 CODCr 去除率在36.5%以上的菌株有 10 株细菌、 10 株霉菌和 4 株放线菌对该复合菌作鉴别结果见表 2和表 3表2 高效降解菌株及形态特征（细菌）菌株编号菌株颜色 菌落形态革兰氏染色X1 乳白色 圆形，形大，表面湿润，粘性，半透明 —X2 浅橙色 圆形，形小，表面湿润，粘性，不透明 +X3 土黄色 圆形，形小，表面湿润，粘性，不透明 +X4 白色 圆形，形较大，表面干燥，边缘皱起，粘性，不透明 +X5 乳白色 圆形，形较大，表面湿润，不透明 —日 X4 白色 圆形，形较大，表面干燥，不透明 —日 X5 浅黄色 圆形，形较大，表面干燥，边缘皱起，不透明 +日 X6 无色 圆形，形小，表面湿润，透明 —日 X10 白色 圆形，形较大，表面湿润，粘性，不透明 +日 X22 黄白色 圆形，形大，表面湿润，粘性，不透明 —表3 高效降解菌株及形态特征（放线菌和霉菌）菌株编号 菌株颜色 菌落形态F3 灰色 圆形，形较小，干燥，不透明，表面有水珠F8 浅橘色 圆形，形较小，干燥，不透明F11 白色 圆形，形小，干燥，不透明日 F23 浅灰色 圆形，形较小，干燥，不透明，表面有水珠M1 深绿色 圆形，形大，干燥，表面毛绒状，菌落厚M2 黄色 圆形，形很大，干燥，表面粉末状，有凹凸，菌落厚M3 灰黑色 圆形，形很大，干燥，表面粉末状，菌落厚M4 白色 不规则，长在其他菌落周围，干燥，菌落薄日 M1 棕色 圆形，形大，干燥，表面粉末状，菌落厚日 M4 棕黄色 圆形，形大，干燥，表面粉末状，菌落厚日 M5 灰色 菌落不规则，成片生长，表面干燥，有很长丝毛状日 M6 棕红色 圆形，形较大，干燥，表面粉末状，菌落厚日 M8 砖红色 圆形，形较大，干燥，表面粉末状，菌落厚日 M11 黑色 圆形，形大，干燥，表面毛绒状，菌落厚注：革兰氏染色为阳性用“+”表示，阴性用“—”表示。

五）高效菌的降解效果1．高效复合菌的降解性能用以上研究的高效复合菌处理进水 CODCr 为 2240mg/L 的渗滤液，pH 调为 7，处理 4天，结果见图 1由该图可知，处理 4 天时渗滤液 CODCr 的去除效果最好，显著高于前几天的测定值（P ≤0.01） ，处理 2、3 天之间的结果无显著差异（P＞0.05） ，但都显著高于第一天（P≤0. 01） 说明该复合菌有较好的适应性，处理 2 天即可以形成优势菌群，对渗滤液 CODCr 的去除就可以达到良好效果57.3165.8967.9165.85525456586062646668705.5 6.5 7.5 8.5渗 滤 液 pHCOD去除率56.5264.09 63.472.97010203040506070801 2 3 4处 理 天 数COD去除率图 1 处理时间对复合菌降解效果的影响情况 图2 渗滤液pH对复合菌降解的影响情况2．高效复合菌处理渗滤液的最佳 pH 值区间为了确定该复合菌作用的最佳 pH，本实验采用 CODCr 为 2240mg/L 的渗滤液，按设计调节 pH，结果如图 2渗滤液 pH 值为 7.5 时，复合菌对 CODCr 的去除效果最好，但与进水 pH 为 6.5 和 8.5 时无显著性差异（ P＞0.05） ，且此三种进水 pH 对 CODCr 去除效果的影响均显著好于 pH 值为 5.5。

这说明，此复合菌具有一定的耐受环境酸碱变化的能力，去除渗滤液 CODCr 的适宜 pH 区间为 6.5～8.5，最适 pH 为 7.5一般城市垃圾填埋场渗滤液 pH 值范围是 7.2～8.2 [4]，非常适合本复合菌发挥作用，所以实际应用时不必调节渗滤液 pH，具有方便性，节约成本3．渗滤液浓度对该高效菌降解能力的影响改变渗滤液的进水浓度，考察渗滤液浓度变化对所研究的高效复合菌降解能力的影响，结果见图 3 和图 4渗滤液初始浓度是 NH3-N492.8mg/L、COD Cr2240mg/L，pH 为 7结果显示渗滤液未被稀释时，复合菌对 CODCr 和 NH3-N 去除效果最好，极显著的高于其他进水浓度，随着渗滤液浓度的降低，复合菌对 CODCr 和 NH3-N 去除率反而下降这可能由于渗滤液的浓度过低显出投菌量的相对过多，渗滤液养分和含氧量相对不足，抑制微生物发挥作用，产生了复合菌对 CODCr 和 NH3-N 去除的“负效性” 所以渗滤液浓度过低并不一定有利于微生物发挥作用70.2265.761.8659.1852545658606264666870722240 1792 1344 896渗 滤 液 CODCOD去除率%92.6890.64 89.0484.19788082848688909294492.8 394.24 295.68 197.12渗 滤 液 NH3-NNH3-N去除率图 3 渗滤浓度对复合菌去除 COD 郊果的影响 图 3 渗滤浓度对复合菌去除 NH3-N 效果的影响四、结论根据渗滤液特性，研究能够高效降解渗滤液的复合菌，并对该复合菌进行检验，结果如下：1．本实验从垃圾填埋场土壤、新鲜渗滤液和从日本购进的专门处理生活垃圾的 EM 菌剂中分纯、筛选、驯化共得到渗滤液高效降解菌有 10 株细菌、10 株霉菌和 4 株放线菌，分别按 90%、4%和 6%的比例构建成复合菌群。

2．该复合菌具有良好的适应性，对渗滤液处理 2 天，即可以达到良好的处理效果，且随处理时间的增加，COD 去除率不断增大3．COD Cr 小于 2240mg/L 的渗滤液相对于投加 1×108 个/200ml 量的复合菌来说，可能养分和含氧量相对不足，抑制微生物发挥作用，所以渗滤液浓度过低并不一定有利于微生物发挥作用，应该对渗滤液浓度和菌投加量的配比进行进一步的研究4．该复合菌具有一定的耐受环境酸碱变化的能力，去除渗滤液 CODCr 的适宜 pH 区间为 6.5～8.5，最适 pH 为 7.5，恰在渗滤液 pH 。