肖　鵬，張紅巖，江淦福（普羅生物技術(shù)（上海）有限公司，上海201201）

XIAO Peng，ZHANG Hong-yan，JIANG Gan-fu（Bio Huma Netics（shanghai），Inc.，Shanghai 201201，China）

專(zhuān)題綜述

生物藥劑在造紙工業(yè)廢水處理系統(tǒng)中的應(yīng)用進(jìn)展

肖鵬，張紅巖，江淦福
（普羅生物技術(shù)（上海）有限公司，上海201201）

概述了應(yīng)用于制漿造紙工業(yè)廢水處理系統(tǒng)的生物藥劑的產(chǎn)品分類(lèi)和應(yīng)用現(xiàn)狀，分析了生物藥劑在造紙工業(yè)廢水處理中的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)，并提出了生物藥劑應(yīng)用于造紙廢水處理的發(fā)展方向。

造紙工業(yè)廢水；生物藥劑；水處理化學(xué)品

XIAO Peng，ZHANG Hong-yan，JIANG Gan-fu
（Bio Huma Netics（shanghai），Inc.，Shanghai 201201，China）

制漿造紙工業(yè)是我國(guó)基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)之一，也是資源、能源和水資源高消耗行業(yè)，同時(shí)也是重污染行業(yè)。據(jù)統(tǒng)計(jì)，2006年我國(guó)制漿造紙工業(yè)廢水排放量為37.4億t，占全國(guó)工業(yè)廢水總排放量的18.0%，僅次于化工制造業(yè)，居第2位[1]。制漿造紙廢水主要包括蒸煮廢液、制漿中段廢水和抄紙廢水等三大類(lèi)，綜合特點(diǎn)為水量大，BOD高，廢水中纖維懸浮物多，含色度及濁度等。目前，有效的處理制漿造紙廢水的方法為：物化法+生化法+深度處理。在制漿造紙廢水處理過(guò)程中，需要使用大量的化學(xué)品，隨著技術(shù)的發(fā)展，生物藥劑逐步替代化學(xué)品，大量使用到制漿造紙廢水處理系統(tǒng)中。

生物藥劑用于水處理最早可追溯到100多年前，人們注意到發(fā)酵后期的酵母菌具有絮凝能力，分離出來(lái)的酵母菌發(fā)酵液可以用于廢水處理中替代化學(xué)絮凝劑[2]。喬丹·施密特博士從藻類(lèi)提取出特殊營(yíng)養(yǎng)成分，可以用于活性污泥法中提高活性污泥的活性等[3]。隨著基因工程的發(fā)展，生物制劑發(fā)展迅速，且更全面。目前，用于制漿造紙工業(yè)廢水處理系統(tǒng)的生物藥劑主要為：絮凝類(lèi)產(chǎn)品，營(yíng)養(yǎng)類(lèi)產(chǎn)品，促生類(lèi)產(chǎn)品，菌種類(lèi)產(chǎn)品。

1　絮凝類(lèi)產(chǎn)品

造紙工業(yè)廢水處理預(yù)處理段通常使用物理化學(xué)原理去除廢水中的懸浮固體、膠體顆粒、色度和有毒化合物。目前，使用最為廣泛的化學(xué)絮凝劑為聚合氯化鋁（PAC）和聚丙烯酰胺（PAM）[4]，PAC和PAM應(yīng)用于廢水處理系統(tǒng)氣浮池、初沉池和深度處理等。使用PAC和PAM，其缺點(diǎn)為用量大，過(guò)量的PAC中的鋁離子對(duì)后端的活性污泥有毒害作用，PAM價(jià)格昂貴等。隨著研究學(xué)者發(fā)現(xiàn)化學(xué)絮凝劑越來(lái)越多的弊端，微生物絮凝劑研制迅速發(fā)展。

微生物絮凝劑是一類(lèi)由微生物產(chǎn)生的具有絮凝功能的高分子有機(jī)物[5]，主要含有糖蛋白、粘多糖、纖維素和核酸等，其來(lái)源為細(xì)菌分泌產(chǎn)生，通常把能分泌以上物質(zhì)的細(xì)菌稱(chēng)為絮凝劑產(chǎn)生菌。目前，具有分泌絮凝劑的微生物多達(dá)17種以上，有霉菌、細(xì)菌、放線(xiàn)菌和酵母等[6]。李文鵬等采用從造紙廠(chǎng)剩余污泥中篩選的菌種制成的微生物絮凝劑處理生化出水，其COD、SS和色度與采用PAC處理相比，均有更高的去除率，效果更好[7]。胡志軍等綜述了微生物絮凝劑在造紙工業(yè)廢水處理中的脫色方法，脫色率高達(dá)94.6%。微生物絮凝劑優(yōu)點(diǎn)明顯，但市場(chǎng)份額依舊很少，主要原因是微生物絮凝劑成分復(fù)雜，發(fā)酵工藝還需要優(yōu)化等[8]。

2　營(yíng)養(yǎng)類(lèi)產(chǎn)品

廢水處理系統(tǒng)的活性污泥中的微生物生長(zhǎng)、繁殖和代謝都離不開(kāi)營(yíng)養(yǎng)，即微生物所氧化、分解、利用的那些物質(zhì)。常需的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)包括碳源、氮源和無(wú)機(jī)鹽類(lèi)[9]。

造紙工業(yè)廢水特點(diǎn)之一為缺氮少磷，傳統(tǒng)的氮源有尿素、氨水和磷酸銨等；傳統(tǒng)的磷源有磷酸、磷酸鹽等。為了維持活性污泥中微生物的營(yíng)養(yǎng)充足，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式m（BOD5）∶m（N）∶m（P）=100∶5∶1推算。在投加傳統(tǒng)氮、磷營(yíng)養(yǎng)時(shí)，常受到營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)品質(zhì)、天氣和活性污泥活性等因素影響使得氮、磷營(yíng)養(yǎng)吸收有限，造成大量的氮、磷營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)浪費(fèi)。生物活性磷，2000年開(kāi)始進(jìn)入我國(guó)市場(chǎng)，其主要成分為小分子有機(jī)酸、可溶性磷酸鹽、核酸和輔酶等，通過(guò)腐殖酸中發(fā)酵后的產(chǎn)物小分子有機(jī)酸作為載體，高效地轉(zhuǎn)運(yùn)磷營(yíng)養(yǎng)，使得活性污泥中的微生物更高效地利用磷營(yíng)養(yǎng)。2004年，寧波某造紙廠(chǎng)使用生物活性磷替代磷酸二銨，1 kg生物活性磷替代8 kg磷酸二銨，使用后，活性污泥絮凝性增強(qiáng)，沉降性更好。2007年，海南某紙廠(chǎng)使用生物活性磷1 kg替代5 kg的75%磷酸，廢水處理系統(tǒng)比使用75%磷酸時(shí)，提高了5%的COD去除率，成本有很大的節(jié)約。使用尿素作為氮營(yíng)養(yǎng)源時(shí)，其弊端在于用量大，需要溶解，需要配備人力，倉(cāng)儲(chǔ)壓力大等。美國(guó)BHN公司研發(fā)出的營(yíng)養(yǎng)增效劑X-Tend，由于含有特有的水溶性多聚物浸出液、腐殖酸、天然表面活性劑、酶和天然緩沖劑等，使得水體中氮元素能夠很好地被微生物吸收利用。張芳等報(bào)道，湖南某造紙廠(chǎng)使用營(yíng)養(yǎng)增效劑X-Tend替代30%的尿素，生化段COD去除率從69%提升至73.9%。X-Tend僅部分替代尿素，還未實(shí)現(xiàn)全部替代尿素，在操作上，還是存在一定的問(wèn)題[10]。經(jīng)過(guò)多年的研發(fā)，一款生物活性氮的產(chǎn)品廣泛用于各大造紙工業(yè)廢水處理系統(tǒng)。生物活性氮依托微碳技術(shù)及促生技術(shù)，結(jié)合市場(chǎng)，研發(fā)出的一款液體，能夠替代1/3的尿素產(chǎn)品。本人曾把這款產(chǎn)品應(yīng)用于湖南某造紙廠(chǎng)（該廠(chǎng)原每天需要投加2.1 t尿素，不論從人力、物力還是經(jīng)濟(jì)，均有可節(jié)約的空間），只需要投加700 kg，實(shí)現(xiàn)了安全和高效替代尿素的目的[11]。

3　促生類(lèi)產(chǎn)品

造紙工業(yè)廢水處理活性污泥的主要成分為微生物及其新陳代謝產(chǎn)物，為了提高微生物的活性、多樣性和抗沖擊能力，僅提供碳、氮、磷等營(yíng)養(yǎng)是無(wú)法滿(mǎn)足其需求的。促生類(lèi)產(chǎn)品主要包括生物促生劑和生物解毒劑。生物促生劑（Bio Energizer）是一種集有機(jī)酸、緩沖劑、酶、天然生物系統(tǒng)、營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)和能量系統(tǒng)于一體的科學(xué)配方，它通過(guò)利用有益的復(fù)合有機(jī)化合物，促使污染環(huán)境中的微生物迅速生長(zhǎng)繁殖，進(jìn)而對(duì)其中的有機(jī)污染物進(jìn)行徹底的降解。生物解毒劑（Micatrol）是以有機(jī)酸為基質(zhì)的專(zhuān)業(yè)產(chǎn)品，它通過(guò)促進(jìn)水體中有益微生物的平衡來(lái)對(duì)不健康的水體條件進(jìn)行調(diào)整，對(duì)水體中的毒性物質(zhì)進(jìn)行解毒和屏蔽，從而提高水體中微生物的整體抵抗能力[12]。在造紙工業(yè)廢水處理系統(tǒng)中，經(jīng)常遇到上游生產(chǎn)過(guò)程更換化學(xué)品或原料優(yōu)化、生產(chǎn)段大檢修等情況。一旦遇到以上情況，廢水處理系統(tǒng)往往會(huì)受到不同程度的沖擊，受沖擊后的系統(tǒng)會(huì)產(chǎn)生活性污泥顏色變黑、COD去除能力下降、溶解氧下降等問(wèn)題。鄒學(xué)圣等人在江蘇某造紙廠(chǎng)成功使用了生物促生劑和生物解毒劑來(lái)修復(fù)受沖擊的廢水處理系統(tǒng)，并維持了廢水處理系統(tǒng)的抗沖擊能力[13]。

4　菌種類(lèi)產(chǎn)品

造紙工業(yè)廢水的特點(diǎn)之一是其成分復(fù)雜，并含有大量的纖維素、木質(zhì)素等不易降解的物質(zhì)。為了處理這類(lèi)廢水，研究學(xué)者從大自然中尋找特種微生物來(lái)解決此類(lèi)問(wèn)題。至今為止，能有效提高造紙工業(yè)廢水處理系統(tǒng)運(yùn)行效率的特種微生物包括菌種發(fā)酵產(chǎn)物酶制劑和特種微生物菌種。

4.1酶制劑

菌種發(fā)酵產(chǎn)物酶制劑的代表產(chǎn)品為漆酶。漆酶是一種含銅的多酚氧化酶。在造紙工業(yè)廢水處理系統(tǒng)中，漆酶能夠用于生化處理和深度處理，其機(jī)理為漆酶能夠選擇性催化木質(zhì)素降解，且不會(huì)產(chǎn)生有毒物質(zhì)[14]。周慧華、趙登等報(bào)道稱(chēng)，采用固定化漆酶深度處理制漿造紙廢水，控制工藝條件，色度去除率可達(dá)85%左右[15-16]。劉娜娜在河南某造紙廠(chǎng)把漆酶應(yīng)用于SBR工藝中，COD去除率提高了6.78%[17]。隨著國(guó)家對(duì)環(huán)境保護(hù)重視程度不斷提高，控制廢水處理出水指標(biāo)越來(lái)越嚴(yán)格，漆酶的市場(chǎng)也會(huì)越來(lái)越大。

4.2特種微生物菌種

我國(guó)是一個(gè)環(huán)保起步較晚的國(guó)家，但發(fā)展迅速，針對(duì)較難處理的廢水，也引進(jìn)了先進(jìn)的國(guó)外技術(shù)，針對(duì)廢水處理系統(tǒng)的生物增效技術(shù)就是其中之一。生物增效（Bioaugmentation）是一種污水處理過(guò)程中通過(guò)加入具有特定降解能力的生物菌群，增強(qiáng)污水處理系統(tǒng)自身處理能力的技術(shù)。在造紙工業(yè)廢水處理中，因廢水特定成分的限制，生物增效技術(shù)得以廣泛應(yīng)用。李倩等人在實(shí)驗(yàn)室通過(guò)高效菌種處理造紙廢水，結(jié)果表明高效菌種處理COD效果明顯，COD去除率高達(dá)89.2%[18]。張頻頻在福建某紙廠(chǎng)使用生物增效技術(shù)，提高了現(xiàn)有生化處理系統(tǒng)的運(yùn)行效率，產(chǎn)生經(jīng)濟(jì)效益[19]。廣西某造紙廠(chǎng)使用普羅生物技術(shù)（上海）有限公司的造紙專(zhuān)用COD菌，大幅度提高了廢水處理系統(tǒng)的處理效率，緩解了出水受沖擊超標(biāo)的壓力。

5　結(jié)論

生物藥劑在造紙工業(yè)廢水處理中的廣泛應(yīng)用顯示了它的優(yōu)勢(shì)之處，它充分發(fā)揮了先進(jìn)技術(shù)的優(yōu)勢(shì)，以及替代化學(xué)品的潛能。生物藥劑與化學(xué)藥劑相比較，其環(huán)保性、經(jīng)濟(jì)性及高效性受到各大造紙企業(yè)關(guān)注。目前，生物藥劑已經(jīng)占有一定的市場(chǎng)份額，但因廢水處理化學(xué)品的使用思維根深蒂固于造紙行業(yè)，生物藥劑的使用還需要進(jìn)一步推廣和更多的應(yīng)用案例。生物藥劑產(chǎn)品方面，依舊需要各大研究機(jī)構(gòu)及生產(chǎn)廠(chǎng)商研發(fā)更高效的產(chǎn)品及更完善的生產(chǎn)工藝，并給予更多的市場(chǎng)指導(dǎo)，生物藥劑才能更好地服務(wù)于造紙工業(yè)的廢水處理。

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本文文獻(xiàn)格式：肖鵬，張紅巖，江淦福．生物藥劑在造紙工業(yè)廢水處理系統(tǒng)中的應(yīng)用進(jìn)展[J]．造紙化學(xué)品，2016，28（2）∶1-3．

2015年全國(guó)紙及紙板產(chǎn)量前10名

2015年全國(guó)機(jī)制紙及紙板產(chǎn)量為11 773.89萬(wàn)t。其中，廣東機(jī)制紙及紙板產(chǎn)量為2 078.29萬(wàn)t，占全國(guó)機(jī)制紙及紙板產(chǎn)量約18%，成為全國(guó)機(jī)制紙及紙板產(chǎn)量最高的地區(qū)。

另外，2015年機(jī)制紙及紙板產(chǎn)量排名前10的省市分別是廣東、山東、浙江、江蘇、河南、福建、湖南、河北、安徽和重慶。它們的產(chǎn)量依次是2078.29、2 001.47、1 739.59、1 374.72、689.39、665.37、429.77、345.68、306.26和298.87萬(wàn)t。

（文心）

The Application Progress of Biological Agents in the Paper Industry Wastewater Treatment System

An overview of the product classification and application of biological agents and paper processing system analyzes the advantages of biological agents in the paper industry wastewater applications，and proposed Wastewater biological agents in the development of the industry.

paper industry wastewater；biological agents；water treatment chemicals

X793

A

1007-2225（2016）02-0001-03

2015-12-21（修回）

肖鵬先生（1985-），工程師；研究方向：造紙污水處理系統(tǒng)生物營(yíng)養(yǎng)及增效技術(shù)研究及應(yīng)用；E-mail：xp933742@126.com。