生物增效是通過添加具有某種特定降解能力的微生物菌株來增強原有微生物種群作用的方法。而目前處理工業(yè)污水的常用手段就是生物凈化，通過微生物的新陳代謝作用，將污染物分解、吸收，以增強污水處理系統(tǒng)自身細菌群的功能，從而降低C O D、B O D、S S、N H3-N等指標，提高出水的穩(wěn)定性，滿足達標排放的要求。并可改善污泥性狀、活性、沉降性，解決污泥膨脹、泡沫問題，從而達到治理污染的目的。這種處理方法具有成本低、效率高、容易操作、沒有二次污染等特點,因此廣泛應用于工業(yè)污水和城市污水處理中。
1 生物增效技術的應用
福建省南紙股份有限公司是以廢紙和馬尾松為主要原料生產新聞紙的大型制漿造紙企業(yè)，目前生產能力為20萬t/a新聞紙、26萬t/a文化用紙及5萬t/a溶解漿（化纖漿粕）和本色商品漿板，是國家520戶重點企業(yè)之一，福建省重點骨干企業(yè)。
1.1 現(xiàn)污水系統(tǒng)運行情況分析
南紙現(xiàn)制漿污水處理能力為3萬m3/d，采用國外某公司的IC厭氧技術處理DIP、TMP和BKP三種制漿過程產生的廢水。高濃度的TM P和DI P污水至集水井，通過自動控制的回轉式機械格柵去除污水中大顆粒物質，再經提升泵送至預沉池。預沉池沉淀的污泥泵送至污泥濃縮池，溢流出水送至預酸化池。酸化后的水進入循環(huán)池，與部分循環(huán)水混合后泵入I C厭氧反應塔。厭氧生化反應處理后的頂部出水，一部分循環(huán)返回I C塔，另一部分則進入曝氣系統(tǒng)。低濃度的B K P污水至集水井，經格柵清除大塊雜物后，泵送經切換池流入調節(jié)池，在調節(jié)池加入營養(yǎng)鹽后進入曝氣系統(tǒng)。高低濃度兩股污水在分配池均勻混合后送入篩選池。二沉池回流的污泥與進水進入篩選池混合篩選后進入曝氣池。曝氣池出水溢流至二沉池，二沉池沉淀后的上清液溢流排出進入出水井，達標排放。沉淀的污泥大部分用污泥泵送回篩選池，少部分剩余污泥泵入污泥濃縮池。
3萬m3/d的污水處理設施于2 0 0 9年5月建成深度處理，在絮凝加藥下，利用淺層氣浮處理設施將二沉池出水的C O D從3 0 0m g / L以上降至150m g /L以下，滿足《制漿造紙工業(yè)水污染物排放標準》G B354 4-20 0 8第一階段的排放標準�，F(xiàn)車間排放的高濃度污水水量在1.2萬m3/d，C O D在50 0 0～10000mg/L，經過IC反應器出水COD在1100～1400mg/L；低濃度廢水C O D在600～1000m g/L，混合IC出水后進入好氧處理。正常情況下，二沉池出水C O D在300～400m g/L，通過深度處理之后的最終出水C O D在150m g/L以下，從而達到排放標準。但由于制漿造紙企業(yè)各個車間的污水水量、水質相差很大，進水的水質波動對生化系統(tǒng)的沖擊較大，使得二沉池出水穩(wěn)定性較差，C O D波動較大并且指標較高，出水極其不穩(wěn)定，同時造紙廢水中難降解物質較多，對于普通微生物降解效率偏低，使得系統(tǒng)生物菌群的功能受到損傷，特別是曝氣池中的活性污泥，從而影響到生物膜和菌膠團的活性，使得生化效率產生波動，導致出水C O D偏高。2011年7月1日起國家執(zhí)行新的排放標準，要求出水C O D≤90m g/L排放，將大大增加深度處理的總成本。
1.2 生物增效實驗在污水處理中的應用
為了提高好氧系統(tǒng)處理效率，提高生化系統(tǒng)穩(wěn)定性及恢復性，減少C O D排放量，降低污水處理成本，滿足新的排放標準。2011年3月針對污水水質及工藝特點采取了生物增效和工藝優(yōu)化的整體解決方案，擬通過兩次現(xiàn)場實驗驗證生物增效技術在造紙廢水中的運用是否可行，能否通過生物增效提高現(xiàn)有生化處理系統(tǒng)的運行效率和抗沖擊力，提高好氧系統(tǒng)COD消減量，以減少深度處理的總成本。
1.2.1生物增效菌的活化培養(yǎng)
選用Bio-Zy me-M831和Bio-Zy me-231系列多種復合增效產品。該系列產品是由多種協(xié)同作用特效菌、酶和營養(yǎng)所組成的生物增效劑，主要用于特效菌的馴化與生長，同時能降解造紙廢水中難分解物質（如木質素及難降解化學品等），提高系統(tǒng)穩(wěn)定性以及廢水生物處理系統(tǒng)的容積負荷，改善污泥沉降性能，減少C O D的排放總量。其增效原理如圖1所示。生物增效特效菌經過專用的B i o-G系統(tǒng)馴化培養(yǎng)之后，提升好氧系統(tǒng)中污染物（COD）的消減能力。通過對Bio-Zyme系列產品進行活化和培養(yǎng)，產生很多菌絲。Bio-Zyme-231系列增效菌的數(shù)量在1×108以上（見圖2），Bio-Zyme-M831系列在培養(yǎng)后，產生很多菌絲（見圖3），使細菌具有絮凝作用。增效菌提高了污染物分解能力和污泥的耐鹽分性能，進一步提高生化系統(tǒng)的性能。
圖1 生物增效實驗原理
圖2 活化的Bio-Zyme-231系列增效菌的數(shù)量
圖3 培養(yǎng)后的Bio-Zyme-M831系列增效菌
1.2.2生物增效菌群的投加點及數(shù)量
生物增效實驗方法采用：原廢水+活性污泥+生物增效菌產品，然后與原廢水+活性污泥（不加增效產品）進行對比。生物增效特效菌培養(yǎng)后，通過P LC控制自動運行和向污水系統(tǒng)定時投加足量高活性特效菌及將酶投加至污水處理工藝好氧段之后，加速系統(tǒng)廢水中的污染物分解。生物增效菌的投加點選在曝氣池的進水處，以確保生物增效菌在好氧系統(tǒng)的作用最大發(fā)揮。B i o-Zy m e系列特效C O D菌群每天投加量約6300L，菌種密度為108～109個/ml。Bio-Zyme系列特效樹菌群每天投加量為2000L，菌種數(shù)量2.35g/L。其工藝流程如圖4所示。
圖4 生物增效投加工藝流程
1.2.3生物增效實驗數(shù)據(jù)及圖表分析
1.2.3.1 第一次生物增效實驗及分析
本次實驗時間為一周（從2 011年3月2 3日至2 8日），此階段污水生化系統(tǒng)運行狀況較為穩(wěn)定。系統(tǒng)各參數(shù)控制在合理范圍之內。實驗主要從出水CO D和噸水CO D消減量兩個方面進行分析。實驗廢水采自現(xiàn)有處理工藝的曝氣池入口，即初沉池出水，并從曝氣池中采取現(xiàn)有的活性污泥進行混合，然后添加培養(yǎng)后的生物增效菌產品（對比實驗不添加生物增效菌）進行實驗。在控制適當?shù)臏囟�、p H和溶解氧條件下，每日采取反應器內的混合液進行過濾，通過美國哈希重鉻酸鉀法比色法測定化學需氧量。在強酸性溶液中，采用重鉻酸鉀氧化水中有機物，然后用比色法檢測化學耗氧量，分析出水中COD濃度。然后計算出每噸廢水的COD消減量：COD消減量（kgCOD/m3）＝水量×（進水COD－出水COD）/水量。
生化系統(tǒng)運行狀況較為穩(wěn)定時，處理水COD濃度與COD消減量的比較分析如圖5、圖6所示。
圖5 生物增效實驗中處理水COD濃度的比較
圖6 生物增效實驗中COD消減量的比較
根據(jù)以上圖表數(shù)據(jù)，與對比實驗比較的結果如表1。
表1 生物增效效果的比較
根據(jù)以上數(shù)據(jù)和圖表分析，采用B i o -Z y m e -M8 31和B i o -Z y m e -2 31系列多種復合增效菌種，與沒有生物增效的對比實驗相比，生物增效系統(tǒng)的噸水C O D消減量為0.970k gCOD/m3，比對比實驗提高24.7%的COD消減量。由于水中的C O D量將直接影響深度處理的總成本，所以，采用生物增效菌種能節(jié)約后段處理的費用，產生經濟效益。而多種復合增效菌種的投加效果將更好。
1.2.3.2 第二次生物增效實驗及分析
2011年7月再次進行生物增效實驗，共進行36天，取得有效數(shù)據(jù)36組。根據(jù)系統(tǒng)運行狀況從進水量、高濃進水COD、低濃進水C O D、出水C O D四個方面分析實驗前后曝氣池系統(tǒng)對COD去除效果變化情況。實驗前后各參數(shù)平均值如表2所示。
表2 實驗前后系統(tǒng)運行各參數(shù)平均值
通過以上數(shù)據(jù)可知此階段生物增效效果不理想，原因是由于該階段上游系統(tǒng)運行不正常，制漿車間黑液無法按預定方案進入事故池進行緩沖（場地限制，事故池容量較�。�，不間斷的進入處理系統(tǒng)，對生物菌群造成沖擊。8月3日進水受到黑液的沖擊，進水C O D為1347m g/L，從8月3日至9日期間，好氧池進水COD平均為1590m g/L，好氧系統(tǒng)受到嚴重沖擊。另外由于冷卻塔的設備故障，不能有效降低進水溫度，導致好氧系統(tǒng)的平均溫度達到42.9℃，嚴重超過了微生物的生長環(huán)境溫度（最佳運行溫度25～40℃），溫度過高引起微生物解體死亡及絲狀菌膨脹，污泥活性變差，處理能力下降，導致有機物無法得到充分降解，降低了好氧池的處理效果。而在此期間，通過持續(xù)大量的投加特效菌之后，用了13d時間系統(tǒng)就恢復到沖擊前的出水效果，8月31日冷卻塔已維修好，曝氣池溫度降至約40℃，好氧出水COD為321m g/L（圖7中紅色斜線），說明生物增效提高了好氧系統(tǒng)的恢復速率，同時也提升了系統(tǒng)的抗沖擊負荷能力。圖7為好氧系統(tǒng)出水COD恢復速率分析（二沉池出水）。
圖7 好氧系統(tǒng)出水COD恢復速率分析
圖8 曝氣池COD消減量分析
而通過持續(xù)大量地投加特效菌之后，曝氣池的污泥活性也明顯增強，曝氣池的C O D消減能力明顯提升，生物增效前的C O D消減量為0.39k g/t水，生物增效后的C O D消減量為0.55k g/t水，消減量比生物增效前提高了29.09%，說明生物增效提高了好氧系統(tǒng)C O D的消減量。圖8為曝氣池C O D消減量分析（圖中橢圓代表系統(tǒng)進水受到黑液沖擊）。
本次實驗驗證了對于在高負荷運行、出水不太理想狀況下的生化系統(tǒng)，采用生物增效技術來提升生化系統(tǒng)的處理效率、降低后端處理費用是可行的。
2 生物增效產生的效益
2.1 生物增效效果分析
根據(jù)兩次現(xiàn)場實驗驗證結果可知，通過實施生物增效，提高了C O D 分解能力，提升系統(tǒng)自我修復能力，好氧系統(tǒng)出水穩(wěn)定性提高2 5 %以上，同時也提升系統(tǒng)的抗沖擊能力，系統(tǒng)的沖擊恢復速率提升3 0 %以上。在生物增效作用下，增加了污泥的沉降性，并提高難分解物質的降解作用，進一步減少C O D的排放總量。根據(jù)實驗數(shù)據(jù)表明，生物增效系統(tǒng)提高COD消減能力1.5%以上，噸水COD減排0.015k gCOD/m3，即減少排放的COD為450kg/d。
2.2 經濟效益分析
由于深度處理采用物化方法，那么物化所用的藥劑量和廢水中C O D的排放總量有直接的對應關系。對深度處理的費用和成本進行分析，如以每噸濃度為30 0m g/L的廢水為例，用通常的深度處理方法，處理到目標值C O D為150m g/L，處理費用在1.2元/t計算。
即每噸水消減COD＝（300-150）/1000＝0.150kgCOD/t
COD處理單價＝1.20/0.150＝8(元/kgCOD)
所以，當每月減排13500kgCOD總量時，可節(jié)約108000元。
根據(jù)生物增效后COD消減量經濟效益估計可知，在好氧段生物增效，系統(tǒng)的穩(wěn)定性改善之后，后段處理的加藥量會有明顯的下降。具體參見http://www.yiban123.com更多相關技術文檔。
3 結論
根據(jù)以上水質不同工況下的兩次實驗來看，采用生物增效，可以提高系統(tǒng)的C O D分解能力，改善污泥的沉降性能，改善出水的水質。特別是在生化系統(tǒng)運行負荷較高的情況下投入較少費用的生物增效劑，可大幅度提高污水處理系統(tǒng)的運行效率，減少深度處理的總成本，產生良好的經濟效益。所以生物增效技術在造紙廢水處理中為實現(xiàn)污水的穩(wěn)定排放提供必要的技術支持，具有顯著的社會效益和經濟效益。
