嚴平，廖銀章，李旭東
(中國科學院成都生物所，四川　 成都　 610041)

　　摘要：EM技術應用于廢水生物處理具有廣闊的發展前景。介紹了EM中代表性的微生物組成、作用及EM處理廢水的機理，列舉了國內外利用EM技術處理生活污水和工業廢水的實例，并對EM技術和傳統性污泥法進行了比較，認為該技術應用于活性污泥系統中具有污泥量少，處理效果好等特點；并介紹了EM制劑的生產應用，對今后的研究方向和前景提出了展望。
　　關鍵詞：EM有效微生物技術；廢水處理；應用；生產
　　中圈分類號：X703　　 文獻標識碼：A　　 文章編號：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

　　隨著環境污染的日益嚴重，微生物治理廢水的研究和利用越來越被人們重視。傳統的生物處理法大多不是使用純培養的微生物，而是對自然生長的微生物群體加以馴化，繁殖利用，任其自然降解，污染物的降解速率不高。目前國際上興起利用現代生物技術選育優勢菌種、構建基因工程菌，突破了過去傳統生物處理反應器的微生物菌種靠生活污泥進行培養或馴化的低效模式，是目前污水生物處理技術最具發展潛力的方向之一^[1]。日本琉球大學教授比嘉照夫先生在20世紀80年代初期開發成功的一種新型的復合微生物制劑EM(EffectiveMicroorganisms)，在廢水處理中具有降解有機物、減少污泥產量、分解營養鹽類物質以及除臭等功效^[2]。

1 EM有效微生物技術簡介

　　EM是由5科10屬80多種對人類有益的微生物復合培養而成的多功能微生物菌群，是一種新型復合微生物菌劑，EM中的代表性微生物主要有光合細菌、乳酸菌、酵母菌、放線菌。光合細菌是含有光合色素，利用太陽能生長繁殖的細菌，光合細菌菌體富含蛋白質、維生素及多種生理活性物質，對促進生物生長、凈化環境都起著很大的作用；乳酸桿菌是指能使糖類發酵產生乳酸的細菌。可攝取光合細菌生產的物質，分解在常溫下不易分解的木質素和纖維素，使有機物發酵，轉化成對動植物有效的養分。乳酸有很強的殺菌能力，有顯著抑制有害微生物活動的作用，酵母菌是與人類生活關系十分密切的一類真菌，有機物經酵母菌發酵后，蛋白質、維生素、氨基酸、生物活性物質等會大幅度提高。酵母菌對土壤中有機物、根分泌物、光合細菌等制造的有機物進行發酵分解，有利于土壤有效養分的轉化與吸收^[3]。
　　EM技術的原則是將許多種類的有用微生物作為一個功能群體來應用。因此，它和一般的微生物制劑相比，既具備多功能的優勢，而且在EM生產中也體現出了高科技水平。它是采用適當的比例和獨特的發酵工藝把經過仔細篩選的好氧性微生物和厭氧微生物加以混合，培養出多種多樣的微生物群落。各種微生物在其增殖過程中產生的有用物質及其分泌物質，又構成其生長的基質和原料。通過相互共生、增殖關系形成一個組成復雜、結構穩定、功能廣泛的具有多種多樣的微生物群落的生物菌群^[3]。

2 EM技術在污水處理中的應用

2.1 EM處理廢水機理
　　EM菌群中既有分解性細菌，又有合成性細菌，既有厭氧菌、兼性菌，又有好氧菌。作為多種細菌共存的一種生物體，激活后的EM通過馴化在污水中迅速生長繁殖，能快速分解污水中的有機物，同時依靠相互間共生增殖及協同作用。代謝出抗氧化物質，生成穩定而復雜的生態系統，并抑制有害微生物的生長繁殖，抑制含硫、氮等惡臭物質產生的臭味，激活水中具有凈化水功能的原生動物、微生物及水生植物，通過這些生物的綜合效應從而達到凈化水體的目的。
　　在污水池中投入EM間歇曝氣，通過好氧菌和厭氧菌交替繁殖達到減少污泥產量的功效。研究表明，EM菌對控制水體氮、磷營養源、減輕水體富營養化方面十分有效。EM用于治理富營養化湖泊，主要是通過微生物吸收水體氮、磷等營養成分而減輕水體藻類繁殖與發生^[4]。
2.2 EM技術在污水處理中的應用
　　EM凈化法當初只應用于以無農藥、無化肥為基礎的綠色食品的種植業，但從水田里的水變清的事實得到啟發，并對水的凈化進行了試驗，從而開始應用于污水處理^[5]。目前，世界上許多國家都引入了EM技術。加拿大楓華國際公司已推出B—P^TM生物制劑用于被污染的湖泊水的處理，并且將微生物制劑根據菌種不同，處理污水的種類不同，而開發出不同的品牌產品，達到了應用階段，刮。美國AM公司從生活垃圾中分離和研制出活性有效微生物菌群clear-flo，該產品已用于環境水體、水產養殖水體的治理及對一些乳制品廠廢水、制漿造紙廢水、鍍鋅電鍍廢水等工業廢水的處理，并獲得了成功^[5，7]。
　　日本縣志川立圖書館采用EM處理生活污水，按原水0.1％比例投加EM，2～4次／a，每天曝氣3 h。通過一段時間處理，2周后可使原污水ρ(BOD₅)從196mg／L，降到19mg／L，ρ(SS)為2.0mg／L，大腸菌30d后檢不出，無污泥產生。采用該工藝污水處理電耗僅為原來的1／8^[8]。日本東京某工廠用EM制劑對其大樓廚房排出的污水進行了治理。試驗采用凈化水槽，經EM制劑處理后污水的COD_cr去除率為89.8％、SS去除率為95.4％，混濁度降低94.3％，而水中DO則增加80％。一般廚房污水含油脂量比較高，傳統的處理方法需加大化學處理劑的用量，容易造成二次污染，而用EM制劑處理時，富含油脂的污水經24h即可被凈化^[9]。
　　李捍東等利用EM對廣西南寧某污水塘進行了水體凈化試驗，在考察污染水體pH值、水溫等環境因素對EM影響的基礎上，較系統地研究了EM技術對池塘水體各項主要污染指標的去除性能。結果表明，BOD₅的去除率達70.7％，COD_cr去除率在60％以上，對氮、磷的轉化去除可達75％以上，各項污染指標已達到GBl2941—91景觀娛樂用水C類水質標準^[10]。孫榮高等用EM制劑對蘭州市東崗總管污水和豆腐廠高濃度有機廢水進行凈化處理，試驗表明：用EM液凈化油污廢水和豆腐廢水的效果明顯，以在1 000mL的樣品中加入1mL的EM原液凈化效果效好，COD的平均去除率分別為81.8％和95.0％^[11]。
　　王平等在常規生物濾池中引入EM有效微生物對啤酒工業廢水進行處理，成功構建EM-好氧生物濾池反應器，并表現出較強的降解和去除啤酒廢水有機物的能力，當進水有機負荷為1 000～1 200mg／L，水力停留時間為0.9h時，COD_cr，BOD₅去處率分別可達94.53％和96.47％，處理出水水質達到并超過國家污水排放一級標準。與其它好氧生物法相比，具有水力停留時間短，抗有機負荷能力強，對有機質的去除串較高的特點^[6]。
2.3 EM技術與傳統活性污?潞法的比較
　　傳統的活性污泥法和生物膜法處理廢水大多利用的是自然的或是經過一定馴化的微生物菌群，它已不能適應當今越來越多的工業廢水種類；采用常規生物處理工藝不能有效維持連續的馴化培養物，經常是有用細菌不足或細菌活性較差，導致處理效率低，消耗大量的能源，投加有效微生物菌液不僅可以提高處理效果，還能縮短污泥馴化時間，降低能耗^[12-13]，系統運行穩定，耐沖擊^[14]。
　　朱亮等人將有效微生物應用于活性污泥系統中，分別進行了EM復壯、EM投加及EM絮凝性能的研究。研究表明在活性污泥系統中投加EM液，可以提高系統的處理效率。在EM復活液和活性污泥微生物的協同作用下，經過48h曝氣，污水的去除率增大了38.1％。而且EM復活液具有一定的生物絮凝性能^[15]。
　　汪翔等研究了利用EM菌進行菌種的簡單混合富集培養，和EM富集培養液的生物降解性能以及在活性污泥中投加EM富集培養液對污水的降解性能。試驗結果表明：在曝氣情況下，EM菌與活性污泥不同組合情況下，對COD_cr的去除率，EM富集培養液和活性污泥的組合的去除效果最好；其次分別是活性污泥與原液；單獨投加富集培養液；單獨投加EM原液；單獨投加活性污泥。EM經富集培養后，投加于活性污泥中可以使常規活性污泥的處理效果提高20％—30％左右，污泥產量下降34％^[16]。
　　孟范平，李科林等研究了EM對生活污水中有機物的降解能力。在最佳處理條件下，測定了污水中BOD₅，COD_cr隨時間的變化情況，并與不加EM的測定結果進行了比較，加EM的污水中有機物去除率大大增加。同其它污水處理方法相比，EM處理污水期間所需的曝氣時間短(電耗省)，也不會產生大量污泥。避免了污泥處理時帶來的經濟耗費和二次污染問題的發生，在處理大量污水時更能體現出這一優勢^[17]。

3 EM的生產

　　目前，已有40多個國家和地區推廣應用EM，美國已有幾家廠商生產這種特殊細菌產品，如①美國公共環境科學技術公司(GeneralEnvironmentalScienceCorporation，簡稱GES公司)，②帕雷白克公司(Polybac Corporation)，③流量試驗室(Flow laboratories)，④斯伯郎公司(Sybron Corpo-ration)，⑤賽萊尼斯公司(Celancse Corporation)等^[18]。
　　我國從1991年開始引進EM并小范圍用于種植、養殖和環境保護等領域，已取得一定成績。而微生物強化技術應用的關鍵問題是微生物生產成本過高，作為活菌制劑的生產要獲得高收率、高活力的菌液十分不易，而且活菌制劑穩定性差，存放期短，基于上述原因，難以大批量生產。而用一般發酵工藝生產，發酵液中的菌體濃度仍較低。難以獲得理想效果。因此實現高密度、高產率和高濃度培養才能降低微生物菌劑的生產成本^[19]。滕農等對油脂廢水處理中起重要作用的光合細菌、異養菌和自養菌等微生物進行了深入的研究，在了解各種菌株代謝路徑的基礎上，進行合理配伍組合，并以好氣異氧菌、光合細菌和化能自養菌等3類菌株為菌種進行固體發酵培養，制備出生物除油菌劑產品，其脂肪酶酶活為146.7 u／g，活菌數7×10⁸個／g。利用該菌劑處理油脂廢水的最佳工藝條件為：在中量曝氣、溫度為30℃、光照條件下，用10～200mg／L生物除油菌劑處理油脂廢水(油值為594.8mg／L，COD_cr值為1 192.8mg／L)40h，油值去除率可大于90％，CODa的去除率大于80％^[20]。
　　李捍東等采用固體發酵培養研制的高效復合菌處理生物制藥抗生素廢水，試驗結果表明，在選定的條件下活菌數可達9×10⁸個／g，在治理抗生素廢水研究中取得了最優工藝條件，為廢水治理工業化提供了有價值的參數^[21]。Deshpande綜述利用固態發酵生產真菌殺蟲劑的方法，與液態發酵相比，不僅生產成本大大降低，而且藥物對害蟲的毒力也提高了。徐虹等利用價廉的粗原料，篩選適合于污水處理的微生物；采用固體培養技術，在培養過程中，盡量讓菌體繁殖并分泌蛋白酶等酶類，然后采用溫和條件，干燥制得一種生物清潔劑(與EM類似)。應用于蛋白質含量高的污水中，6d后COD_cr去除45％-49％，取得了初步的效果In，，提供了微生物菌劑生產的可行辦法。

4 EM技術研究展望

　　綜上所述，EM在污水處理中具有廣闊的應用前景，目前，環境生物制劑是污水生物處理技術中最具發展潛力的方向之一，但要將其推廣應用還應注意以下問題：
　　EM用于污水處理，主要存在著菌液復壯，防止菌液流失和選擇合適的菌液載體問題。應重點研究活性污泥法與EM相結合的新型處理方法。
　　EM生物技術在我國主要應用于種植和養殖業，應用于環境保護方面還處于相對滯后階段。應當開發和建立EM污水處理，污水資源化，水體富營養化治理等領域的應用工藝流程和配套設施。開展EM技術對環境中長期的影響研究，殘留EM的污水回用對土壤、作物、地下水的影響。
　　對EM的研究主要集中在其對生活污水的處理，今后應致力于研究如何提高難降解工業廢水的降解效率，考慮從受污染物長期污染的土壤、河水、底泥和海水以及廢水生物處理裝置中分離篩選出能對難降解有機污染物進行降解轉化的高效降解微生物，對EM處理污水的機理和不同類型污水條件下EM的作用條件進行研究。
　　目前大規模產業化研究主要集中在如何降低生產成本，因此發酵工程是生物強化技術的瓶頸，應當致力于EM的發酵生產技術研究，降低其生產成本，才能得到大規模推廣應用。

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作者簡介：嚴平(1976—)，女，四川瀘州人，在讀碩士研究生，主要研究環境微生物菌劑，四川省成都市人民南路四段九號，電話(028)85229246，yanping@mails.gsccas.ac.cn。