造紙污水處理生物增效技術(shù)

生物增效是通過(guò)添加具有某種特定降解能力的微生物菌株來(lái)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(guò)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，提高出水的穩定性，滿(mǎn)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(wèn)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(méi)有二次污染等特點(diǎn),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(shù)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(chǎn)新聞紙的大型制漿造紙企業(yè)，目前生產(chǎn)能力為20萬(wàn)t/a新聞紙、26萬(wàn)t/a文化用紙及5萬(wàn)t/a溶解漿（化纖漿粕）和本色商品漿板，是國家520戶(hù)重點(diǎn)企業(yè)之一，福建省重點(diǎn)骨干企業(yè)。

1.1 現污水系統運行情況分析

南紙現制漿污水處理能力為3萬(wàn)m3/d，采用國外某公司的IC厭氧技術(shù)處理DIP、TMP和BKP三種制漿過(guò)程產(chǎn)生的廢水。高濃度的TM P和DI P污水至集水井，通過(guò)自動(dòng)控制的回轉式機械格柵去除污水中大顆粒物質(zhì)，再經(jīng)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(jìn)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(jìn)入曝氣系統。低濃度的B K P污水至集水井，經(jīng)格柵清除大塊雜物后，泵送經(jīng)切換池流入調節池，在調節池加入營(yíng)養鹽后進(jìn)入曝氣系統。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(jìn)水進(jìn)入篩選池混合篩選后進(jìn)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(jìn)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(wàn)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(mǎn)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車(chē)間排放的高濃度污水水量在1.2萬(wàn)m3/d，C O D在50 0 0～10000mg/L，經(jīng)過(guò)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(jìn)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(guò)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(gè)車(chē)間的污水水量、水質(zhì)相差很大，進(jìn)水的水質(zhì)波動(dòng)對生化系統的沖擊較大，使得二沉池出水穩定性較差，C O D波動(dòng)較大并且指標較高，出水極其不穩定，同時(shí)造紙廢水中難降解物質(zhì)較多，對于普通微生物降解效率偏低，使得系統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(chǎn)生波動(dòng)，導致出水C O D偏高。2011年7月1日起國家執行新的排放標準，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(shí)驗在污水處理中的應用

為了提高好氧系統處理效率，提高生化系統穩定性及恢復性，減少C O D排放量，降低污水處理成本，滿(mǎn)足新的排放標準。2011年3月針對污水水質(zhì)及工藝特點(diǎn)采取了生物增效和工藝優(yōu)化的整體解決方案，擬通過(guò)兩次現場(chǎng)實(shí)驗驗證生物增效技術(shù)在造紙廢水中的運用是否可行，能否通過(guò)生物增效提高現有生化處理系統的運行效率和抗沖擊力，提高好氧系統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

選用Bio-Zy me-M831和Bio-Zy me-231系列多種復合增效產(chǎn)品。該系列產(chǎn)品是由多種協(xié)同作用特效菌、酶和營(yíng)養所組成的生物增效劑，主要用于特效菌的馴化與生長(cháng)，同時(shí)能降解造紙廢水中難分解物質(zhì)（如木質(zhì)素及難降解化學(xué)品等），提高系統穩定性以及廢水生物處理系統的容積負荷，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(jīng)過(guò)專(zhuān)用的B i o-G系統馴化培養之后，提升好氧系統中污染物（COD）的消減能力。通過(guò)對Bio-Zyme系列產(chǎn)品進(jìn)行活化和培養，產(chǎn)生很多菌絲。Bio-Zyme-231系列增效菌的數量在1×108以上（見(jiàn)圖2），Bio-Zyme-M831系列在培養后，產(chǎn)生很多菌絲（見(jiàn)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(jìn)一步提高生化系統的性能。

圖1 生物增效實(shí)驗原理

圖2 活化的Bio-Zyme-231系列增效菌的數量

圖3 培養后的Bio-Zyme-M831系列增效菌

1.2.2生物增效菌群的投加點(diǎn)及數量

生物增效實(shí)驗方法采用：原廢水+活性污泥+生物增效菌產(chǎn)品，然后與原廢水+活性污泥（不加增效產(chǎn)品）進(jìn)行對比。生物增效特效菌培養后，通過(guò)P LC控制自動(dòng)運行和向污水系統定時(shí)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，加速系統廢水中的污染物分解。生物增效菌的投加點(diǎn)選在曝氣池的進(jìn)水處，以確保生物增效菌在好氧系統的作用最大發(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(gè)/ml。Bio-Zyme系列特效樹(shù)菌群每天投加量為2000L，菌種數量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(shí)驗數據及圖表分析

1.2.3.1 第一次生物增效實(shí)驗及分析

本次實(shí)驗時(shí)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運行狀況較為穩定。系統各參數控制在合理范圍之內。實(shí)驗主要從出水CO D和噸水CO D消減量?jì)蓚�(gè)方面進(jìn)行分析。實(shí)驗廢水采自現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有的活性污泥進(jìn)行混合，然后添加培養后的生物增效菌產(chǎn)品（對比實(shí)驗不添加生物增效菌）進(jìn)行實(shí)驗。在控制適當的溫度、p H和溶解氧條件下，每日采取反應器內的混合液進(jìn)行過(guò)濾，通過(guò)美國哈希重鉻酸鉀法比色法測定化學(xué)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(xué)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(jìn)水COD－出水COD）/水量。

生化系統運行狀況較為穩定時(shí)，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(shí)驗中處理水COD濃度的比較

圖6 生物增效實(shí)驗中COD消減量的比較

根據以上圖表數據，與對比實(shí)驗比較的結果如表1。

表1 生物增效效果的比較

根據以上數據和圖表分析，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(méi)有生物增效的對比實(shí)驗相比，生物增效系統的噸水C O D消減量為0.970k gCOD/m3，比對比實(shí)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約后段處理的費用，產(chǎn)生經(jīng)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(shí)驗及分析

2011年7月再次進(jìn)行生物增效實(shí)驗，共進(jìn)行36天，取得有效數據36組。根據系統運行狀況從進(jìn)水量、高濃進(jìn)水COD、低濃進(jìn)水C O D、出水C O D四個(gè)方面分析實(shí)驗前后曝氣池系統對COD去除效果變化情況。實(shí)驗前后各參數平均值如表2所示。

表2 實(shí)驗前后系統運行各參數平均值

通過(guò)以上數據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運行不正常，制漿車(chē)間黑液無(wú)法按預定方案進(jìn)入事故池進(jìn)行緩沖（場(chǎng)地限制，事故池容量較�。�，不間斷的進(jìn)入處理系統，對生物菌群造成沖擊。8月3日進(jìn)水受到黑液的沖擊，進(jìn)水C O D為1347m g/L，從8月3日至9日期間，好氧池進(jìn)水COD平均為1590m g/L，好氧系統受到嚴重沖擊。另外由于冷卻塔的設備故障，不能有效降低進(jìn)水溫度，導致好氧系統的平均溫度達到42.9℃，嚴重超過(guò)了微生物的生長(cháng)環(huán)境溫度（最佳運行溫度25～40℃），溫度過(guò)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(wú)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(guò)持續大量的投加特效菌之后，用了13d時(shí)間系統就恢復到?jīng)_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(xiàn)），說(shuō)明生物增效提高了好氧系統的恢復速率，同時(shí)也提升了系統的抗沖擊負荷能力。圖7為好氧系統出水COD恢復速率分析（二沉池出水）。

圖7 好氧系統出水COD恢復速率分析

圖8 曝氣池COD消減量分析

而通過(guò)持續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(shuō)明生物增效提高了好氧系統C O D的消減量。圖8為曝氣池C O D消減量分析（圖中橢圓代表系統進(jìn)水受到黑液沖擊）。

本次實(shí)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，采用生物增效技術(shù)來(lái)提升生化系統的處理效率、降低后端處理費用是可行的。

2 生物增效產(chǎn)生的效益

2.1 生物增效效果分析

根據兩次現場(chǎng)實(shí)驗驗證結果可知，通過(guò)實(shí)施生物增效，提高了C O D 分解能力，提升系統自我修復能力，好氧系統出水穩定性提高2 5 %以上，同時(shí)也提升系統的抗沖擊能力，系統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(zhì)的降解作用，進(jìn)一步減少C O D的排放總量。根據實(shí)驗數據表明，生物增效系統提高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(jīng)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(guān)系。對深度處理的費用和成本進(jìn)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(jià)＝1.20/0.150＝8(元/kgCOD)

所以，當每月減排13500kgCOD總量時(shí)，可節約108000元。

根據生物增效后COD消減量經(jīng)濟效益估計可知，在好氧段生物增效，系統的穩定性改善之后，后段處理的加藥量會(huì )有明顯的下降。具體參見(jiàn)http://www.sharpedgetext.com更多相關(guān)技術(shù)文檔。

3 結論

根據以上水質(zhì)不同工況下的兩次實(shí)驗來(lái)看，采用生物增效，可以提高系統的C O D分解能力，改善污泥的沉降性能，改善出水的水質(zhì)。特別是在生化系統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的運行效率，減少深度處理的總成本，產(chǎn)生良好的經(jīng)濟效益。所以生物增效技術(shù)在造紙廢水處理中為實(shí)現污水的穩定排放提供必要的技術(shù)支持，具有顯著(zhù)的社會(huì )效益和經(jīng)濟效益。