EM技术在水处理领域的系统应用研究
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摘要
本项目应用EM及技术在城市生活污水、啤酒废水和藻型富营养化源水等广泛领域，较全面地研究了EM降解生活污水有机质能力、EM对常见重金属离子耐受力水平、自接种及污泥引种条件下EM活性污泥培养与驯化、EM-SBR反应器处理生活污水运行效果、EM-好氧生物滤池处理啤酒废水性能、KMT及EM-KMT生物流化床处理城市污水中试性能、EM对常见水华藻类生长抑制以及EM控制水体藻型富营养化效果等问题，系统深入地揭示了EM及技术在水处理领域的应用价值，初步探讨了EM相关生物活性的机理。试验结果表明：
(1)当水温为25℃、HRT为48hr，菌液投加量(VEM／V污水)为1／10000曝气时间为HRT／3，进水pH为8.0时，EM可表现出良好降解生活污水有机质的能力，CODcr、BOD5去除率分别达到75.92％和89.57％。好氧条件下，当VEM／V污水的比值为5／1000时，污水NH4+-N的去除率增幅为37.62％；厌氧条件下，当VEM／V污水的比值为1／10000～1／1000时，污水NO2--N去除率增幅为13.5％～14.8％。
(2)通过模拟方法研究表明，EM对污水中Cu2+、Zn2+、Pb2+、As3+、Cr6+、Cd2+、Hg2+等7种重金属离子耐受体积质量分别为0.50、1.00、1.00、0.05、0.50、0.50、0.10mg／L，其中对Cu2+、Zn2+、Cr6+的耐受水平略低于一般污泥微生物。
(3)采用经沉淀后的生活污水，按污泥自接种方式，在EM连续投菌操作下培养EM污泥并启动EM-SBR反应器，出水CODcr稳定去除率为75.89％，比对应常规反应器平均提高9.20％；同样条件下，污泥引种方式的CODcr稳定去除率为81.10％，比对应常规反应器平均提高12.47％。进水0.5hr、曝气4.0hr、静置1.0hr、排水0.5hr、闲置1.0hr是EM-SBR反应器处理生活污水的适宜运行模式。与常规SBR反应器相比，EM-SBR反应器具有水力停留时间短(HRT6.0～9.0hr)、处理效果好、运行稳定性高、降低能耗和运行成本的技术优势。
(4)与常规活性污泥相比，EM污泥SV30、MLSS、SVI及沉降速度等均有一定程度降低，其中，SVI平均降低19.37％，沉降速度(完成总污泥量95％沉降所用时间)平均缩短3.5min；EM污泥颗粒的凝聚、沉降性能及降解污水有机质“活性”均有明显改善和增强。
(5)采用株洲市南区典型城市污水，按中试规模(240t／d)运行KMT生物流化床和EM-KMT生物流化床，处理出水CODcr、SS、T-P及BOD5等指标分别达到或接近国家工业冷却用水标准。前者处理出水BOD5、CODcr、SS去除率均达到75～95％。后者处理出水三项指标的平均去除率较前者分别提高16.6％、13.8％、14.3％，但对温度变化的适应能力有所降低，适宜的运行温度区间为20～27℃。两项流化床工艺的设备投资成本和运行成本略高于传统或改进活性污泥法，如实现有关设备国产化，则可挖掘其经济指标的较大潜力。
(6)采用典型啤酒工业废水，构建EM-好氧生物滤池，当进水COD浓度为1000～1200mg／L，HRT为9.0hr时，处理出水COD、BOD去除率分别可达94.53％、96.47％，出水水质优于污水排放国家一级标准。与一般活性污泥法和
6 摘要
其它生物膜法相比，EM好氧生物滤池HRT明显缩短，为70～9刀hr。
（7）外购纯藻种扩繁，投加 EM进行藻类液体培养7d后，衣藻、四尾栅
裂藻和盘星藻生物量降低百分率分别为45．38％、100％、100％；培养温度、培
养时间、EM投加量及培养基PH等对EM的抑藻作用均有不同程度的影响上M
发挥良好抑藻作用（特别是绿藻）的适宜条件可能是，培养温度约30oC，培养
时间＜ sd，EM投加量比例为 1用0（细胞培养，体积比人溶液 PH值为 6刀～8刀。
门）采用南水塘典型藻型富营养化源水，按EM／源水叫 比例投加
EM菌液并辅以低速间歇式曝气处理8～gd后，源水中叶绿素a、TN、TF、及
CODcr的降解率分别达到89．25％、45．25％、55．48％及82．37％，明显优于空白
静置和空臼曝气处理，处理后水质接近国家地表IV类水质标准。处理过程中，
T－P的变化有一定的波动性，藻类生物量在处理前期（2～3d）出现一定程度的
表观性“反弹”，总氮、总磷比值（TN／TP）与叶绿素a含量呈负相关关系。
本项目首次完成了在不同反应器水平上应用EM处理各类废、污水效果与
性能的系统研究，在藻类细胞液体培养水平上EM抑藻作用与影响因子的基础
研究，研究方法与初步结论对于同类研究具有一定的推动作用。本研究对EM
微生物与污水“土著”微生物进行竞争性生长，与藻类生物进行“藻菌互作”
等机理进行了初步探讨，对于进一步完善和深化EM的相关生物活性机理具有
一定的指导意义。
A systematic study with application of Effective Micro Organisms (EM) and the relative techniques has been done in the field of municipal domestic sewage treatment, brewery wastewater treatment and algae-type eutrophical water treatment. From the study above, the biodegrading ability and effects of EM on domestic sewage organics, the resistance of EM on some regular heavy metal ions in wastewater, the culturing and domestication of EM active sludge under the condition of both self inoculation and digested sludge as seed, the starting-up of EM Sequencing Batch Reactor (SBR) and its operation effects on domestic sludge treatment, performance of EM Aerobic Bio-Filter Reactor (ABFR) on brewery wastewater treatment, the operation effects of KMT (or EM-KMT) Fluidized-Bed Biofilm Reactor (FBBR) on municipal sewage in pilot, the restraining effects of EM on some regular algae making for water eutrophication and the controlling effects of EM on water algae-type eutrophication in preliminary examination were investigated comprehensively. As the results, the application value of EM in the field of water treatment and its' relative possible mechanisms for some biological activities have been showed roundly and thoroughly in this study. Experimental results demonstrate as below:
(1) When the settled domestic sewage is used as influent at temperature 25 癈, HRT 48hr, pH 8.0 and at EM casting proportion (VeM/Vsewage) 1/100000, the CODcr and BODs removal efficiency in effluent appear at 75.92% and 89.57% respectively. Under the condition of aerobic, VEM/Vsewaae 5/1000, the increasing amplitude of CODcr removal efficiency of NFU+-N in effluent is about 37.62%. Under the condition of anaerobic, VEM/Vsewage 1/100000~1/1000, the increasing amplitude of CODcr removal efficiency of NO2"-N in effluent is about 13.5%~14.8%.
(2) The allowable volume mass of EM on 7 kinds of heavy metals ion in wastewater such as Cu2+, Zn2+, Pb2+, As3+, Cr6+, Cd2+ and Hg2+ are respectively about 0.50, 1.00, 1.00, 0.05, 0.50, 0.50, 0.10 mg/L. The result tells that the resistance ability of EM on Cu2+, Zn2+ and Cr6* in wastewater is lower a little bit than general sludge microorganisms.
(3) While culturing EM active sludge and starting up the EM-SBR at the same time by taking the settled sewage as influent and by the condition of self inoculation, the stable CODcr removal efficiency in effluent is about 75.89% and increases averagely about 9.20% than the routine reactor at the same culturing model. At the same operating condition, the stable CODcr removal efficiency of the one with digested sludge as seed is about 81.10% and increases averagely about 12.47% than the routine reactor at the same culturing model. The suitable operation model for EM-SBR to treat domestic sewage is that 0.5 hr is for influx, 4.0 hr for gas pumping, 1.0 hr for holding, 0.5 hr for pouring and 1.0 hr for slacking. As the results, EM-SBR
is provided with those advantages such as shorter HRT (6.0 ~ 9.0 hr), better treatment effect, better operation stability, lower energy charge and lower operation cost than routine SBR.
(4) The correlative indexes of EM active sludge such as SV30, MLSS, SVI and sedimentation speed ( time for 95% of total sludge to settle down) all decrease by some degrees than the routine active sludge in that the decreasing range of SVI is about 19.37% and the sedimentation speed about 3.5 min. The congregating and sedimentation capability, the biodegrading ability on sewage organics called "active" of EM sludge grain are all obviously improved and reinforced.
(5) Run the KMT and EM-KMT Fluidized-Bed Biofilm Reactor in the pilot plant (240t/d). The result tells that main indexes of effluent from both KMT and EM-KMT can all reach the National Standard for Industrial Cooling Water. Removal efficiencies of BOD5, CODcr and SS in KMT FBBR can all reach 75%~95%. Each one in EM-KMT FBBR can increase respectively 16.6%, 13.8% and 14.3% than in KMT FBBR, but the adaptability of the reactor on temperature accordingly decrease a little and s
(1)当水温为25℃、HRT为48hr，菌液投加量(VEM／V污水)为1／10000曝气时间为HRT／3，进水pH为8.0时，EM可表现出良好降解生活污水有机质的能力，CODcr、BOD5去除率分别达到75.92％和89.57％。好氧条件下，当VEM／V污水的比值为5／1000时，污水NH4+-N的去除率增幅为37.62％；厌氧条件下，当VEM／V污水的比值为1／10000～1／1000时，污水NO2--N去除率增幅为13.5％～14.8％。
(2)通过模拟方法研究表明，EM对污水中Cu2+、Zn2+、Pb2+、As3+、Cr6+、Cd2+、Hg2+等7种重金属离子耐受体积质量分别为0.50、1.00、1.00、0.05、0.50、0.50、0.10mg／L，其中对Cu2+、Zn2+、Cr6+的耐受水平略低于一般污泥微生物。
(3)采用经沉淀后的生活污水，按污泥自接种方式，在EM连续投菌操作下培养EM污泥并启动EM-SBR反应器，出水CODcr稳定去除率为75.89％，比对应常规反应器平均提高9.20％；同样条件下，污泥引种方式的CODcr稳定去除率为81.10％，比对应常规反应器平均提高12.47％。进水0.5hr、曝气4.0hr、静置1.0hr、排水0.5hr、闲置1.0hr是EM-SBR反应器处理生活污水的适宜运行模式。与常规SBR反应器相比，EM-SBR反应器具有水力停留时间短(HRT6.0～9.0hr)、处理效果好、运行稳定性高、降低能耗和运行成本的技术优势。
(4)与常规活性污泥相比，EM污泥SV30、MLSS、SVI及沉降速度等均有一定程度降低，其中，SVI平均降低19.37％，沉降速度(完成总污泥量95％沉降所用时间)平均缩短3.5min；EM污泥颗粒的凝聚、沉降性能及降解污水有机质“活性”均有明显改善和增强。
(5)采用株洲市南区典型城市污水，按中试规模(240t／d)运行KMT生物流化床和EM-KMT生物流化床，处理出水CODcr、SS、T-P及BOD5等指标分别达到或接近国家工业冷却用水标准。前者处理出水BOD5、CODcr、SS去除率均达到75～95％。后者处理出水三项指标的平均去除率较前者分别提高16.6％、13.8％、14.3％，但对温度变化的适应能力有所降低，适宜的运行温度区间为20～27℃。两项流化床工艺的设备投资成本和运行成本略高于传统或改进活性污泥法，如实现有关设备国产化，则可挖掘其经济指标的较大潜力。
(6)采用典型啤酒工业废水，构建EM-好氧生物滤池，当进水COD浓度为1000～1200mg／L，HRT为9.0hr时，处理出水COD、BOD去除率分别可达94.53％、96.47％，出水水质优于污水排放国家一级标准。与一般活性污泥法和
6 摘要
其它生物膜法相比，EM好氧生物滤池HRT明显缩短，为70～9刀hr。
（7）外购纯藻种扩繁，投加 EM进行藻类液体培养7d后，衣藻、四尾栅
裂藻和盘星藻生物量降低百分率分别为45．38％、100％、100％；培养温度、培
养时间、EM投加量及培养基PH等对EM的抑藻作用均有不同程度的影响上M
发挥良好抑藻作用（特别是绿藻）的适宜条件可能是，培养温度约30oC，培养
时间＜ sd，EM投加量比例为 1用0（细胞培养，体积比人溶液 PH值为 6刀～8刀。
门）采用南水塘典型藻型富营养化源水，按EM／源水叫 比例投加
EM菌液并辅以低速间歇式曝气处理8～gd后，源水中叶绿素a、TN、TF、及
CODcr的降解率分别达到89．25％、45．25％、55．48％及82．37％，明显优于空白
静置和空臼曝气处理，处理后水质接近国家地表IV类水质标准。处理过程中，
T－P的变化有一定的波动性，藻类生物量在处理前期（2～3d）出现一定程度的
表观性“反弹”，总氮、总磷比值（TN／TP）与叶绿素a含量呈负相关关系。
本项目首次完成了在不同反应器水平上应用EM处理各类废、污水效果与
性能的系统研究，在藻类细胞液体培养水平上EM抑藻作用与影响因子的基础
研究，研究方法与初步结论对于同类研究具有一定的推动作用。本研究对EM
微生物与污水“土著”微生物进行竞争性生长，与藻类生物进行“藻菌互作”
等机理进行了初步探讨，对于进一步完善和深化EM的相关生物活性机理具有
一定的指导意义。
A systematic study with application of Effective Micro Organisms (EM) and the relative techniques has been done in the field of municipal domestic sewage treatment, brewery wastewater treatment and algae-type eutrophical water treatment. From the study above, the biodegrading ability and effects of EM on domestic sewage organics, the resistance of EM on some regular heavy metal ions in wastewater, the culturing and domestication of EM active sludge under the condition of both self inoculation and digested sludge as seed, the starting-up of EM Sequencing Batch Reactor (SBR) and its operation effects on domestic sludge treatment, performance of EM Aerobic Bio-Filter Reactor (ABFR) on brewery wastewater treatment, the operation effects of KMT (or EM-KMT) Fluidized-Bed Biofilm Reactor (FBBR) on municipal sewage in pilot, the restraining effects of EM on some regular algae making for water eutrophication and the controlling effects of EM on water algae-type eutrophication in preliminary examination were investigated comprehensively. As the results, the application value of EM in the field of water treatment and its' relative possible mechanisms for some biological activities have been showed roundly and thoroughly in this study. Experimental results demonstrate as below:
(1) When the settled domestic sewage is used as influent at temperature 25 癈, HRT 48hr, pH 8.0 and at EM casting proportion (VeM/Vsewage) 1/100000, the CODcr and BODs removal efficiency in effluent appear at 75.92% and 89.57% respectively. Under the condition of aerobic, VEM/Vsewaae 5/1000, the increasing amplitude of CODcr removal efficiency of NFU+-N in effluent is about 37.62%. Under the condition of anaerobic, VEM/Vsewage 1/100000~1/1000, the increasing amplitude of CODcr removal efficiency of NO2"-N in effluent is about 13.5%~14.8%.
(2) The allowable volume mass of EM on 7 kinds of heavy metals ion in wastewater such as Cu2+, Zn2+, Pb2+, As3+, Cr6+, Cd2+ and Hg2+ are respectively about 0.50, 1.00, 1.00, 0.05, 0.50, 0.50, 0.10 mg/L. The result tells that the resistance ability of EM on Cu2+, Zn2+ and Cr6* in wastewater is lower a little bit than general sludge microorganisms.
(3) While culturing EM active sludge and starting up the EM-SBR at the same time by taking the settled sewage as influent and by the condition of self inoculation, the stable CODcr removal efficiency in effluent is about 75.89% and increases averagely about 9.20% than the routine reactor at the same culturing model. At the same operating condition, the stable CODcr removal efficiency of the one with digested sludge as seed is about 81.10% and increases averagely about 12.47% than the routine reactor at the same culturing model. The suitable operation model for EM-SBR to treat domestic sewage is that 0.5 hr is for influx, 4.0 hr for gas pumping, 1.0 hr for holding, 0.5 hr for pouring and 1.0 hr for slacking. As the results, EM-SBR
is provided with those advantages such as shorter HRT (6.0 ~ 9.0 hr), better treatment effect, better operation stability, lower energy charge and lower operation cost than routine SBR.
(4) The correlative indexes of EM active sludge such as SV30, MLSS, SVI and sedimentation speed ( time for 95% of total sludge to settle down) all decrease by some degrees than the routine active sludge in that the decreasing range of SVI is about 19.37% and the sedimentation speed about 3.5 min. The congregating and sedimentation capability, the biodegrading ability on sewage organics called "active" of EM sludge grain are all obviously improved and reinforced.
(5) Run the KMT and EM-KMT Fluidized-Bed Biofilm Reactor in the pilot plant (240t/d). The result tells that main indexes of effluent from both KMT and EM-KMT can all reach the National Standard for Industrial Cooling Water. Removal efficiencies of BOD5, CODcr and SS in KMT FBBR can all reach 75%~95%. Each one in EM-KMT FBBR can increase respectively 16.6%, 13.8% and 14.3% than in KMT FBBR, but the adaptability of the reactor on temperature accordingly decrease a little and s
引文
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