EM有效微生物技术在废水处理中的应用与发展

严平，廖银章，李旭东
(中国科学院成都生物所，四川　 成都　 610041)

　　摘要：EM技术应用于废水生物处理具有广阔的发展前景。介绍了EM中代表性的微生物组成、作用及EM处理废水的机理，列举了国内外利用EM技术处理生活污水和工业废水的实例，并对EM技术和传统性污泥法进行了比较，认为该技术应用于活性污泥系统中具有污泥量少，处理效果好等特点；并介绍了EM制剂的生产应用，对今后的研究方向和前景提出了展望。
　　关键词：EM有效微生物技术；废水处理；应用；生产
　　中圈分类号：X703　　 文献标识码：A　　 文章编号：1009—2455(2004)04—0001—04

The Application and Development of EMEffiective Microbiological Technology in Wastewater　 Treatment

YANPing，LIAOYin-zhang，LI Xu-dong
(ChengduBiologicalResearch Institute of Chinese Academy of Sciences，Chengdu，610041，China)

　　Abstract: The application of EM technology in the biological treatment of wastewater has a broad prospect. Typical composition and function of microorganisms in Emas well as mechanism of EM treatment of wastewater are introduced. Examples of　 treatment of domestic sewage and industrial wastewater in China and abroad by EM technology are given, with EM technology compared with conventional activated sludge process. It is believed that the said technology, when used in activated sludge system, features less quantity of sludge, better result of treatment,etc. Inaddition, an introduction is made to the production and application of EM preparations, with the orientation and prospect of the study in future forecasted.
　　Key words: EM effective microbiological technology; wastewater treatment; application;production

　　随着环境污染的日益严重，微生物治理废水的研究和利用越来越被人们重视。传统的生物处理法大多不是使用纯培养的微生物，而是对自然生长的微生物群体加以驯化，繁殖利用，任其自然降解，污染物的降解速率不高。目前国际上兴起利用现代生物技术选育优势菌种、构建基因工程菌，突破了过去传统生物处理反应器的微生物菌种靠生活污泥进行培养或驯化的低效模式，是目前污水生物处理技术最具发展潜力的方向之一^[1]。日本琉球大学教授比嘉照夫先生在20世纪80年代初期开发成功的一种新型的复合微生物制剂EM(EffectiveMicroorganisms)，在废水处理中具有降解有机物、减少污泥产量、分解营养盐类物质以及除臭等功效^[2]。

1 EM有效微生物技术简介

　　EM是由5科10属80多种对人类有益的微生物复合培养而成的多功能微生物菌群，是一种新型复合微生物菌剂，EM中的代表性微生物主要有光合细菌、乳酸菌、酵母菌、放线菌。光合细菌是含有光合色素，利用太阳能生长繁殖的细菌，光合细菌菌体富含蛋白质、维生素及多种生理活性物质，对促进生物生长、净化环境都起着很大的作用；乳酸杆菌是指能使糖类发酵产生乳酸的细菌。可摄取光合细菌生产的物质，分解在常温下不易分解的木质素和纤维素，使有机物发酵，转化成对动植物有效的养分。乳酸有很强的杀菌能力，有显著抑制有害微生物活动的作用，酵母菌是与人类生活关系十分密切的一类真菌，有机物经酵母菌发酵后，蛋白质、维生素、氨基酸、生物活性物质等会大幅度提高。酵母菌对土壤中有机物、根分泌物、光合细菌等制造的有机物进行发酵分解，有利于土壤有效养分的转化与吸收^[3]。
　　EM技术的原则是将许多种类的有用微生物作为一个功能群体来应用。因此，它和一般的微生物制剂相比，既具备多功能的优势，而且在EM生产中也体现出了高科技水平。它是采用适当的比例和独特的发酵工艺把经过仔细筛选的好氧性微生物和厌氧微生物加以混合，培养出多种多样的微生物群落。各种微生物在其增殖过程中产生的有用物质及其分泌物质，又构成其生长的基质和原料。通过相互共生、增殖关系形成一个组成复杂、结构稳定、功能广泛的具有多种多样的微生物群落的生物菌群^[3]。

2 EM技术在污水处理中的应用

2.1 EM处理废水机理
　　EM菌群中既有分解性细菌，又有合成性细菌，既有厌氧菌、兼性菌，又有好氧菌。作为多种细菌共存的一种生物体，激活后的EM通过驯化在污水中迅速生长繁殖，能快速分解污水中的有机物，同时依靠相互间共生增殖及协同作用。代谢出抗氧化物质，生成稳定而复杂的生态系统，并抑制有害微生物的生长繁殖，抑制含硫、氮等恶臭物质产生的臭味，激活水中具有净化水功能的原生动物、微生物及水生植物，通过这些生物的综合效应从而达到净化水体的目的。
　　在污水池中投入EM间歇曝气，通过好氧菌和厌氧菌交替繁殖达到减少污泥产量的功效。研究表明，EM菌对控制水体氮、磷营养源、减轻水体富营养化方面十分有效。EM用于治理富营养化湖泊，主要是通过微生物吸收水体氮、磷等营养成分而减轻水体藻类繁殖与发生^[4]。
2.2 EM技术在污水处理中的应用
　　EM净化法当初只应用于以无农药、无化肥为基础的绿色食品的种植业，但从水田里的水变清的事实得到启发，并对水的净化进行了试验，从而开始应用于污水处理^[5]。目前，世界上许多国家都引入了EM技术。加拿大枫华国际公司已推出B—P^TM生物制剂用于被污染的湖泊水的处理，并且将微生物制剂根据菌种不同，处理污水的种类不同，而开发出不同的品牌产品，达到了应用阶段，刮。美国AM公司从生活垃圾中分离和研制出活性有效微生物菌群clear-flo，该产品已用于环境水体、水产养殖水体的治理及对一些乳制品厂废水、制浆造纸废水、镀锌电镀废水等工业废水的处理，并获得了成功^[5，7]。
　　日本县志川立图书馆采用EM处理生活污水，按原水0.1％比例投加EM，2～4次／a，每天曝气3 h。通过一段时间处理，2周后可使原污水ρ(BOD₅)从196mg／L，降到19mg／L，ρ(SS)为2.0mg／L，大肠菌30d后检不出，无污泥产生。采用该工艺污水处理电耗仅为原来的1／8^[8]。日本东京某工厂用EM制剂对其大楼厨房排出的污水进行了治理。试验采用净化水槽，经EM制剂处理后污水的COD_cr去除率为89.8％、SS去除率为95.4％，混浊度降低94.3％，而水中DO则增加80％。一般厨房污水含油脂量比较高，传统的处理方法需加大化学处理剂的用量，容易造成二次污染，而用EM制剂处理时，富含油脂的污水经24h即可被净化^[9]。
　　李捍东等利用EM对广西南宁某污水塘进行了水体净化试验，在考察污染水体pH值、水温等环境因素对EM影响的基础上，较系统地研究了EM技术对池塘水体各项主要污染指标的去除性能。结果表明，BOD₅的去除率达70.7％，COD_cr去除率在60％以上，对氮、磷的转化去除可达75％以上，各项污染指标已达到GBl2941—91景观娱乐用水C类水质标准^[10]。孙荣高等用EM制剂对兰州市东岗总管污水和豆腐厂高浓度有机废水进行净化处理，试验表明：用EM液净化油污废水和豆腐废水的效果明显，以在1 000mL的样品中加入1mL的EM原液净化效果效好，COD的平均去除率分别为81.8％和95.0％^[11]。
　　王平等在常规生物滤池中引入EM有效微生物对啤酒工业废水进行处理，成功构建EM-好氧生物滤池反应器，并表现出较强的降解和去除啤酒废水有机物的能力，当进水有机负荷为1 000～1 200mg／L，水力停留时间为0.9h时，COD_cr，BOD₅去处率分别可达94.53％和96.47％，处理出水水质达到并超过国家污水排放一级标准。与其它好氧生物法相比，具有水力停留时间短，抗有机负荷能力强，对有机质的去除串较高的特点^[6]。
2.3 EM技术与传统活性污?潞法的比较
　　传统的活性污泥法和生物膜法处理废水大多利用的是自然的或是经过一定驯化的微生物菌群，它已不能适应当今越来越多的工业废水种类；采用常规生物处理工艺不能有效维持连续的驯化培养物，经常是有用细菌不足或细菌活性较差，导致处理效率低，消耗大量的能源，投加有效微生物菌液不仅可以提高处理效果，还能缩短污泥驯化时间，降低能耗^[12-13]，系统运行稳定，耐冲击^[14]。
　　朱亮等人将有效微生物应用于活性污泥系统中，分别进行了EM复壮、EM投加及EM絮凝性能的研究。研究表明在活性污泥系统中投加EM液，可以提高系统的处理效率。在EM复活液和活性污泥微生物的协同作用下，经过48h曝气，污水的去除率增大了38.1％。而且EM复活液具有一定的生物絮凝性能^[15]。
　　汪翔等研究了利用EM菌进行菌种的简单混合富集培养，和EM富集培养液的生物降解性能以及在活性污泥中投加EM富集培养液对污水的降解性能。试验结果表明：在曝气情况下，EM菌与活性污泥不同组合情况下，对COD_cr的去除率，EM富集培养液和活性污泥的组合的去除效果最好；其次分别是活性污泥与原液；单独投加富集培养液；单独投加EM原液；单独投加活性污泥。EM经富集培养后，投加于活性污泥中可以使常规活性污泥的处理效果提高20％—30％左右，污泥产量下降34％^[16]。
　　孟范平，李科林等研究了EM对生活污水中有机物的降解能力。在最佳处理条件下，测定了污水中BOD₅，COD_cr随时间的变化情况，并与不加EM的测定结果进行了比较，加EM的污水中有机物去除率大大增加。同其它污水处理方法相比，EM处理污水期间所需的曝气时间短(电耗省)，也不会产生大量污泥。避免了污泥处理时带来的经济耗费和二次污染问题的发生，在处理大量污水时更能体现出这一优势^[17]。

3 EM的生产

　　目前，已有40多个国家和地区推广应用EM，美国已有几家厂商生产这种特殊细菌产品，如①美国公共环境科学技术公司(GeneralEnvironmentalScienceCorporation，简称GES公司)，②帕雷白克公司(Polybac Corporation)，③流量试验室(Flow laboratories)，④斯伯郎公司(Sybron Corpo-ration)，⑤赛莱尼斯公司(Celancse Corporation)等^[18]。
　　我国从1991年开始引进EM并小范围用于种植、养殖和环境保护等领域，已取得一定成绩。而微生物强化技术应用的关键问题是微生物生产成本过高，作为活菌制剂的生产要获得高收率、高活力的菌液十分不易，而且活菌制剂稳定性差，存放期短，基于上述原因，难以大批量生产。而用一般发酵工艺生产，发酵液中的菌体浓度仍较低。难以获得理想效果。因此实现高密度、高产率和高浓度培养才能降低微生物菌剂的生产成本^[19]。滕农等对油脂废水处理中起重要作用的光合细菌、异养菌和自养菌等微生物进行了深入的研究，在了解各种菌株代谢路径的基础上，进行合理配伍组合，并以好气异氧菌、光合细菌和化能自养菌等3类菌株为菌种进行固体发酵培养，制备出生物除油菌剂产品，其脂肪酶酶活为146.7 u／g，活菌数7×10⁸个／g。利用该菌剂处理油脂废水的最佳工艺条件为：在中量曝气、温度为30℃、光照条件下，用10～200mg／L生物除油菌剂处理油脂废水(油值为594.8mg／L，COD_cr值为1 192.8mg／L)40h，油值去除率可大于90％，CODa的去除率大于80％^[20]。
　　李捍东等采用固体发酵培养研制的高效复合菌处理生物制药抗生素废水，试验结果表明，在选定的条件下活菌数可达9×10⁸个／g，在治理抗生素废水研究中取得了最优工艺条件，为废水治理工业化提供了有价值的参数^[21]。Deshpande综述利用固态发酵生产真菌杀虫剂的方法，与液态发酵相比，不仅生产成本大大降低，而且药物对害虫的毒力也提高了。徐虹等利用价廉的粗原料，筛选适合于污水处理的微生物；采用固体培养技术，在培养过程中，尽量让菌体繁殖并分泌蛋白酶等酶类，然后采用温和条件，干燥制得一种生物清洁剂(与EM类似)。应用于蛋白质含量高的污水中，6d后COD_cr去除45％-49％，取得了初步的效果In，，提供了微生物菌剂生产的可行办法。

4 EM技术研究展望

　　综上所述，EM在污水处理中具有广阔的应用前景，目前，环境生物制剂是污水生物处理技术中最具发展潜力的方向之一，但要将其推广应用还应注意以下问题：
　　EM用于污水处理，主要存在着菌液复壮，防止菌液流失和选择合适的菌液载体问题。应重点研究活性污泥法与EM相结合的新型处理方法。
　　EM生物技术在我国主要应用于种植和养殖业，应用于环境保护方面还处于相对滞后阶段。应当开发和建立EM污水处理，污水资源化，水体富营养化治理等领域的应用工艺流程和配套设施。开展EM技术对环境中长期的影响研究，残留EM的污水回用对土壤、作物、地下水的影响。
　　对EM的研究主要集中在其对生活污水的处理，今后应致力于研究如何提高难降解工业废水的降解效率，考虑从受污染物长期污染的土壤、河水、底泥和海水以及废水生物处理装置中分离筛选出能对难降解有机污染物进行降解转化的高效降解微生物，对EM处理污水的机理和不同类型污水条件下EM的作用条件进行研究。
　　目前大规模产业化研究主要集中在如何降低生产成本，因此发酵工程是生物强化技术的瓶颈，应当致力于EM的发酵生产技术研究，降低其生产成本，才能得到大规模推广应用。

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作者简介：严平(1976—)，女，四川泸州人，在读硕士研究生，主要研究环境微生物菌剂，四川省成都市人民南路四段九号，电话(028)85229246，yanping@mails.gsccas.ac.cn。