王 瑞 ，潘献晓，张逸飞

（1.南京科技职业学院，江苏 南京 210048；2.河海大学 环境学院，江苏 南京 210098）

难降解有机废水的处理是水处理领域中的难点与热点之一。对于各类难降解工业废水，国内外研究主要集中在印染废水、石化废水、焦化废水、制药废水及化工废水等的处理。这类废水共同特性是污染物浓度高、可生化性差、毒性大、水质变化大，且具有明显的致癌、致畸、致突变“三致”作用。传统的生物处理技术处理此类废水时，废水中有毒、有害物质会抑制微生物的生长而导致微生物中毒，导致处理效果差、出水水质不达标等。难降解有机废水通常是针对某特定废水的水质特征对微生物进行驯化培养[1]或基因改造[2]，并在此基础上对处理工艺进行改良。优势菌技术即是将某一种或几种特定的微生物菌群投到某一反应器中，使其在数量或质量上形成优势菌群，从而达到提高处理能力和处理效果的目的[3]。

1 制药废水

制药工业具有原料成分复杂、生产过程多样、产品种类繁多等特点。制药过程中产生的废水污染物含量高、毒性大、色度高、可生化降解性差、水质水量变化大，是难处理工业废水之一[4]。利用优势菌技术处理这类废水可达到良好的处理效果。刘燕群等[5]对氯霉素废水进行优势菌的筛选、分离和驯化，得到黄杆菌属、产碱杆菌属、假单胞菌属和棒杆菌属4个属的优势菌，将优势菌制成混合菌液处理氯霉素废水，12 h降解率达91%。王俊峰等[6]从抗生素废水处理的活性污泥中分离出1株抗生素高效降解菌 NG3（不动杆菌属），经发酵优化后其COD去除率达89.5%。付欢等[7]从哈尔滨制药总厂的青霉素发酵药渣中富集筛选出6株青霉素耐受菌，经驯化分离后得到1株青霉素高效降解菌（洋葱伯克霍尔德菌属），该优势菌在外加碳氮源后青霉素降解率可达99.98%。以上研究可知，利用驯化分离的制药废水优势菌能有效地降解制药废水中难降解有机物，废水有机物去除率显著提高。

2 焦化废水

焦化废水是指炼焦过程中经过高温干馏、煤气净化和副产品回收等过程产生的一类成分复杂的高浓度工业有机废水[8]。焦化废水成分复杂，水质因煤质不同、产品不同和生产工艺不同而异。焦化废水中的主要有机成分是酚类，其他有机成分有多环烃（PAHs）和一些含氮、氧和硫的杂环化合物，无机组分主要包括氰化物、硫氰化物和氨氮等[9]。焦化废水是一种成分复杂、多变，具有强毒性的典型难降解有机废水。优势菌强化处理焦化废水技术是近年来研究的热点，对焦化废水治理有重要的意义。柯斌清等[10]通过对10组焦化废水处理菌组的单独和混合实验，筛选出1组优势混合混合菌组，该菌组处理焦化废水72 h，COD从750 mg/L降到96 mg/L，去除率达87.2%。皇莆尚旻等[11]从焦化废水处理站附近的泥土中驯化和筛选出适应高浓度焦化废水的优势降解菌，该优势菌株对焦化废水的COD降解率比活性污泥筛选出的菌株提高了25%以上。李长征等[12]从焦化厂曝气池活性污泥中筛选出6株革兰氏阳性优势菌，研究表明，该6株优势菌的驯化活性污泥能进一步提高对喹啉、吡啶和萘的去除能力，去除率均在90%以上。以上研究表明，优势菌技术对焦化废水有较好地处理效果，优势菌的筛选途径不同处理效果亦不同。

3 石化废水

石化废水主要是指在石油炼化、加工过程中产生的废水，具有水量大、水质复杂、有机污染物浓度高、毒性大，难生物降解等特点，属于较难处理的工业废水，对环境污染严重[13]。目前，石化废水一般采用以活性污泥法为主体的废水处理工艺，二级出水中COD、TP等主要有机污染物浓度达标排放难度很大。因此，筛选和培养出一种或几种优势菌，采用优势菌技术对石化废水生化处理工艺进行强化是近年来石化废水研究的热点。李娜等[14]以天津某石油化工厂的废水为处理对象，应用优势菌技术，采用正交试验方法对优势菌投加量、投加方式、水质pH、营养物质的投加量进行了分析比较，通过对处理后出水的COD、SS值进行分析，得出最优组合并通过采用该最优组合与普通活性污泥法比较得出，投加优势菌后出水的COD值显著下降。刘国强等[15]筛选出3株高效原油降解菌，通过试验证明该菌对含油废水处理效果良好，废水油去除率达到91.6%，COD去除率达到78%，BOD5去除率达到80%。将该3株高效原油降解菌用于膜生物反应器，MBR运行效果良好，出水水质达到低渗透油藏A2级要求。由此可见，优势菌技术能够有效提升活性污泥系统处理石化废水的效率，处理后出水的COD、BOD5等指标显著下降。

4 印染废水

印染废水具有水量大、有机污染物含量高、色度深、碱性大、水质变化快且剧烈等特点，是公认的难处理的工业废水之一[16-18]。目前，印染废水的处理主要采用物理、化学和微生物降解法，其中物理和化学处理法脱色效率低、脱色范围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、吸附及氧化还原作用实现对印染废水有机污染物和色度的去除，是一种经济高效和环境效益好的处理方法。

许多研究者从污泥或土壤中筛选出染料脱色的优势菌种（如希瓦氏菌、假单胞菌、枯草杆菌等），并将其投加到生物处理池中发挥其生物强化作用，为染料废水的生物脱色开辟了一条新的途径。龚为进等[20]从纺织园区废水处理的活性污泥中筛选分离出1株染料脱色优势菌，在30 ℃，染料质量浓度为5 mg/L，接种量为6 mL，pH7的实验条件下进行脱色培养72 h，脱色率达71.2%。赵颖等[21]从印染厂的活性污泥中筛选出1株活性深蓝H14B染料脱色优势菌X1，在30 ℃，200 r/min，染料质量浓度为5 mg/L，接种量为5 mL，培养基pH自然的实验条件下进行脱色培养96 h，脱色率高达86.2%。陈晔等[22]从处理印染废水的AAO工艺的厌氧反应器污泥中筛选出1株对偶氮染料活性黑5具有较强脱色能力的高效菌种S8，研究表明，筛选出的高效脱色菌S8（大肠杆菌属）在25 h内对活性黑5的脱色率可达85%以上。

5 结语

优势菌技术对制药废水、焦化废水、石化废水、印染废水等难降解有机废水有良好的处理效果，与其他水处理方法相比具有成本低、处理效率高、易操作、无二次污染等优点，在难降解有机废水处理方面具有较好的应用前景。

在难降解有机废水处理实际工程运用过程中，直接投加优势菌虽简单易行，但所投加的特效微生物易随出水流失，或被其他微生物吞噬，往往达不到较好的处理效果，因此，优势菌的固定化技术研究是近年来研究的重点。此外，优势菌或优势菌群易受处理系统中土著菌群干扰而失去优势作用，进而影响处理效果。因此，如何筛选具有高效稳定性的优势菌种及如何保持这些菌种长期在生物处理中占有优势及其遗传稳定性有待进一步的研究。