微生物促生劑對(duì)造紙廢水生化處理的作用與機(jī)理研究.pdf

1、造紙廢水依據(jù)原料種類、生產(chǎn)工藝、廢水處理方法等不同，其各工段混合廢水（黑液除外）經(jīng)二級(jí)生化處理，COD去除率65％～85％之間、BOD去除率在60％～90％之間，色度去除率在50％～85％之間，二級(jí)生化出水COD濃度在280～150mg/L之間，水質(zhì)分析表明污染物仍以有機(jī)物為主，廢水中剩余污染物存在繼續(xù)被生物降解的潛力。
　　本論文以造紙廢水污染特性分析為基礎(chǔ)，根據(jù)好氧微生物降解特點(diǎn)以及營(yíng)養(yǎng)需求，研發(fā)微生物促生劑Bio-stimu

2、lant(BS)。并根據(jù)促生作用對(duì)微生物促生劑在造紙廢水好氧處理中的促生機(jī)理進(jìn)行研究。微生物促生劑設(shè)計(jì)具有，提高廢水可生化性、深度降解廢水中剩余污染物;優(yōu)化微生物菌群;提高單位活性污泥降解的功能。
　　通過(guò)生化處理前后廢水水質(zhì)分析發(fā)現(xiàn):生化出水中含有大量苯類、酚類、烷類有機(jī)污染物;由于企業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中水的循環(huán)回用，造紙廢水生化后Ca、Al離子含量較高，但不含對(duì)微生物生長(zhǎng)有促進(jìn)作用的微量元素。以廢水水質(zhì)分析結(jié)果為依據(jù)，微生物促生劑配方

3、設(shè)計(jì)含有纖維細(xì)胞壁主要成分降解酶、氮磷元素、微量元素、激素以及生長(zhǎng)因子等成分。通過(guò)使用不同微生物促生劑配方對(duì)造紙廢水COD、色度、可生化性等綜合影響研究發(fā)現(xiàn)，造紙廢水微生物促生劑優(yōu)化配方為BS7:漆酶50U/mg+纖維素酶5 U/mg+半纖維酶10 U/mg+微量元素營(yíng)養(yǎng)鹽5μg/mg+赤霉素溶液1μg/mg+黃腐酸10μg/mg+氯化銨0.5mg/mg+磷酸二氫鈉0.08mg/mg。
　　在造紙廢水處理過(guò)程中連續(xù)添加促生劑(BS

4、7)15天后，生化出水COD、色度去除效果以及可生化性均有所提高。COD去除率最高值達(dá)到85.2％，提高幅度為10.5％;色度去除率最高值達(dá)到74.8％，提高幅度為5.9％; BOD/COD平均值從原來(lái)的0.29提升至0.39。活性污泥的MLSS、SVI、SOUR等指標(biāo)也有所提高，其排泥周期縮短。添加促生劑后污泥的MLVSS/MLSS增加至0.724，提高幅度為7.58％，同時(shí)BS組SOUR值提高了4.3mgO2/(g MLVSS)，提

5、高幅度為15.82％。
　　促生劑添加使廢水紫外-可見(jiàn)光譜出現(xiàn)E帶吸收峰位移，紅外光譜中2730cm-1、1738cm-1兩處吸收峰消失，2046cm-1、1640cm-1、1384cm-1、676cm-1處吸收峰強(qiáng)度降低。紫外、紅外光譜的變化表明促生劑的添加可促進(jìn)芳香族化合物、羧酸類、醛類、醇類物質(zhì)的降解或轉(zhuǎn)化。通過(guò)GC-MS分析發(fā)現(xiàn)，促生劑添加后有機(jī)污染物種類比空白組少2種，廢水中較難降解苯類、烷類、脂類相對(duì)含量降低。上述研究

6、證明促生劑有深度降解廢水中剩余污染物，提高廢水可生化性的作用。
　　促生劑與活性污泥粒徑分析表明:促生劑各組分中，粒徑分布均勻、小于或接近活性污泥的成分，容易被微生物吸收，對(duì)出水效果的影響也相對(duì)明顯。促生劑各組添加前后活性污泥拉曼光譜變化表明:黃腐酸在促生劑中有協(xié)同有機(jī)物降解與營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)吸收攝取的作用，添加前后污泥拉曼光譜不變。顯微鏡觀察發(fā)現(xiàn)，加入促生劑后活性污泥絮體密度明顯變大、菌膠團(tuán)結(jié)構(gòu)緊實(shí)、絮體顏色加深，促生劑有助于延長(zhǎng)污泥老

7、化時(shí)間。在膨脹污泥中添加促生劑15天，并通過(guò)SEM觀察發(fā)現(xiàn):促生劑的添加使污泥骨架結(jié)構(gòu)逐漸清晰，膨脹態(tài)污泥消失，污泥菌膠團(tuán)結(jié)構(gòu)明顯，病態(tài)污泥恢復(fù)情況良好。上述研究表明，微生物促生劑依靠提高微生物整體營(yíng)養(yǎng)狀態(tài)、加快單位時(shí)間內(nèi)微生物繁殖、延長(zhǎng)水力提留時(shí)間內(nèi)污泥齡，來(lái)實(shí)現(xiàn)優(yōu)化微生物種群的作用。
　　促生劑對(duì)微生物胞外聚合物(EPS)成分與結(jié)構(gòu)的影響分析表明:添加促生劑后微生物總EPS、蛋白質(zhì)及多糖含量提高，EPS量增加至未添加促生劑組2

8、倍左右;蛋白質(zhì)與多糖比值(PN/PS值)由初始的4.81下降至3.37，PN/PS值越低活性污泥絮凝沉降性越佳;DNA在EPS中的含量下降為6.276mg/g，遠(yuǎn)低于初始值10.336mg/g，細(xì)胞越健康、代謝能力與營(yíng)養(yǎng)條件越好，DNA在總EPS中所占比例越低。EPS層結(jié)構(gòu)分析表明:促生劑添加明顯提高TB-EPS層在EPS整體結(jié)構(gòu)上所占比例，TB-EPS層增加有利于改善微生物對(duì)污染物的吸附能力;EPS拉曼成像研究發(fā)現(xiàn)，促生劑添加導(dǎo)致活性

9、污泥EPS濃度增加，大體積EPS聚合物增多;促生后EPS中羧酸、酚類結(jié)構(gòu)高于空白組EPS，EPS聚合物中大多含有EPS2結(jié)構(gòu)，EPS2結(jié)構(gòu)增加使活性污泥在降解污染物過(guò)程中反應(yīng)能力增強(qiáng)，菌膠團(tuán)吸附性能提高。上述研究表明，微生物促生劑通過(guò)優(yōu)化EPS組分、調(diào)整EPS層結(jié)構(gòu)、改善EPS化學(xué)結(jié)構(gòu)、提升整體細(xì)胞健康狀態(tài)、提高菌膠團(tuán)吸附絮凝效果，來(lái)實(shí)現(xiàn)提升單位活性污泥降解效率的作用。
　　在造紙廠廢水處理系統(tǒng)中實(shí)際使用促生劑22天，在此期間CO

10、D去除率為90.8％，與使用之前相比提高6％左右，且當(dāng)停止使用BS一段時(shí)間內(nèi)，出水COD去除率繼續(xù)提高至92.5％; BS使用期間，污泥MLSS值穩(wěn)定增長(zhǎng)，出水口氨氮數(shù)值穩(wěn)定下降，并保持在較低水平，小于氨氮排放標(biāo)準(zhǔn)值10mg/L。
　　微生物促生劑對(duì)造紙廢水生化處理的作用與機(jī)理研究表明:促生劑是依靠對(duì)水體環(huán)境中原有微生物修復(fù)與提高實(shí)現(xiàn)促生作用，可有效避免外源微生物添加引起的生物競(jìng)爭(zhēng)等生態(tài)問(wèn)題。促生劑的添加實(shí)現(xiàn)改善造紙廢水出水水質(zhì)、