生物药剂在造纸工业废水处理系统中的应用进展

肖　鹏，张红岩，江淦福（普罗生物技术（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）

专题综述

生物药剂在造纸工业废水处理系统中的应用进展

肖鹏，张红岩，江淦福
（普罗生物技术（上海）有限公司，上海201201）

概述了应用于制浆造纸工业废水处理系统的生物药剂的产品分类和应用现状，分析了生物药剂在造纸工业废水处理中的应用优势，并提出了生物药剂应用于造纸废水处理的发展方向。

造纸工业废水；生物药剂；水处理化学品

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

制浆造纸工业是我国基础产业之一，也是资源、能源和水资源高消耗行业，同时也是重污染行业。据统计，2006年我国制浆造纸工业废水排放量为37.4亿t，占全国工业废水总排放量的18.0%，仅次于化工制造业，居第2位[1]。制浆造纸废水主要包括蒸煮废液、制浆中段废水和抄纸废水等三大类，综合特点为水量大，BOD高，废水中纤维悬浮物多，含色度及浊度等。目前，有效的处理制浆造纸废水的方法为：物化法+生化法+深度处理。在制浆造纸废水处理过程中，需要使用大量的化学品，随着技术的发展，生物药剂逐步替代化学品，大量使用到制浆造纸废水处理系统中。

生物药剂用于水处理最早可追溯到100多年前，人们注意到发酵后期的酵母菌具有絮凝能力，分离出来的酵母菌发酵液可以用于废水处理中替代化学絮凝剂[2]。乔丹·施密特博士从藻类提取出特殊营养成分，可以用于活性污泥法中提高活性污泥的活性等[3]。随着基因工程的发展，生物制剂发展迅速，且更全面。目前，用于制浆造纸工业废水处理系统的生物药剂主要为：絮凝类产品，营养类产品，促生类产品，菌种类产品。

1　絮凝类产品

造纸工业废水处理预处理段通常使用物理化学原理去除废水中的悬浮固体、胶体颗粒、色度和有毒化合物。目前，使用最为广泛的化学絮凝剂为聚合氯化铝（PAC）和聚丙烯酰胺（PAM）[4]，PAC和PAM应用于废水处理系统气浮池、初沉池和深度处理等。使用PAC和PAM，其缺点为用量大，过量的PAC中的铝离子对后端的活性污泥有毒害作用，PAM价格昂贵等。随着研究学者发现化学絮凝剂越来越多的弊端，微生物絮凝剂研制迅速发展。

微生物絮凝剂是一类由微生物产生的具有絮凝功能的高分子有机物[5]，主要含有糖蛋白、粘多糖、纤维素和核酸等，其来源为细菌分泌产生，通常把能分泌以上物质的细菌称为絮凝剂产生菌。目前，具有分泌絮凝剂的微生物多达17种以上，有霉菌、细菌、放线菌和酵母等[6]。李文鹏等采用从造纸厂剩余污泥中筛选的菌种制成的微生物絮凝剂处理生化出水，其COD、SS和色度与采用PAC处理相比，均有更高的去除率，效果更好[7]。胡志军等综述了微生物絮凝剂在造纸工业废水处理中的脱色方法，脱色率高达94.6%。微生物絮凝剂优点明显，但市场份额依旧很少，主要原因是微生物絮凝剂成分复杂，发酵工艺还需要优化等[8]。

2　营养类产品

废水处理系统的活性污泥中的微生物生长、繁殖和代谢都离不开营养，即微生物所氧化、分解、利用的那些物质。常需的营养物质包括碳源、氮源和无机盐类[9]。

造纸工业废水特点之一为缺氮少磷，传统的氮源有尿素、氨水和磷酸铵等；传统的磷源有磷酸、磷酸盐等。为了维持活性污泥中微生物的营养充足，根据经验公式m（BOD5）∶m（N）∶m（P）=100∶5∶1推算。在投加传统氮、磷营养时，常受到营养物质品质、天气和活性污泥活性等因素影响使得氮、磷营养吸收有限，造成大量的氮、磷营养物质浪费。生物活性磷，2000年开始进入我国市场，其主要成分为小分子有机酸、可溶性磷酸盐、核酸和辅酶等，通过腐殖酸中发酵后的产物小分子有机酸作为载体，高效地转运磷营养，使得活性污泥中的微生物更高效地利用磷营养。2004年，宁波某造纸厂使用生物活性磷替代磷酸二铵，1 kg生物活性磷替代8 kg磷酸二铵，使用后，活性污泥絮凝性增强，沉降性更好。2007年，海南某纸厂使用生物活性磷1 kg替代5 kg的75%磷酸，废水处理系统比使用75%磷酸时，提高了5%的COD去除率，成本有很大的节约。使用尿素作为氮营养源时，其弊端在于用量大，需要溶解，需要配备人力，仓储压力大等。美国BHN公司研发出的营养增效剂X-Tend，由于含有特有的水溶性多聚物浸出液、腐殖酸、天然表面活性剂、酶和天然缓冲剂等，使得水体中氮元素能够很好地被微生物吸收利用。张芳等报道，湖南某造纸厂使用营养增效剂X-Tend替代30%的尿素，生化段COD去除率从69%提升至73.9%。X-Tend仅部分替代尿素，还未实现全部替代尿素，在操作上，还是存在一定的问题[10]。经过多年的研发，一款生物活性氮的产品广泛用于各大造纸工业废水处理系统。生物活性氮依托微碳技术及促生技术，结合市场，研发出的一款液体，能够替代1/3的尿素产品。本人曾把这款产品应用于湖南某造纸厂（该厂原每天需要投加2.1 t尿素，不论从人力、物力还是经济，均有可节约的空间），只需要投加700 kg，实现了安全和高效替代尿素的目的[11]。

3　促生类产品

造纸工业废水处理活性污泥的主要成分为微生物及其新陈代谢产物，为了提高微生物的活性、多样性和抗冲击能力，仅提供碳、氮、磷等营养是无法满足其需求的。促生类产品主要包括生物促生剂和生物解毒剂。生物促生剂（Bio Energizer）是一种集有机酸、缓冲剂、酶、天然生物系统、营养物质和能量系统于一体的科学配方，它通过利用有益的复合有机化合物，促使污染环境中的微生物迅速生长繁殖，进而对其中的有机污染物进行彻底的降解。生物解毒剂（Micatrol）是以有机酸为基质的专业产品，它通过促进水体中有益微生物的平衡来对不健康的水体条件进行调整，对水体中的毒性物质进行解毒和屏蔽，从而提高水体中微生物的整体抵抗能力[12]。在造纸工业废水处理系统中，经常遇到上游生产过程更换化学品或原料优化、生产段大检修等情况。一旦遇到以上情况，废水处理系统往往会受到不同程度的冲击，受冲击后的系统会产生活性污泥颜色变黑、COD去除能力下降、溶解氧下降等问题。邹学圣等人在江苏某造纸厂成功使用了生物促生剂和生物解毒剂来修复受冲击的废水处理系统，并维持了废水处理系统的抗冲击能力[13]。

4　菌种类产品

造纸工业废水的特点之一是其成分复杂，并含有大量的纤维素、木质素等不易降解的物质。为了处理这类废水，研究学者从大自然中寻找特种微生物来解决此类问题。至今为止，能有效提高造纸工业废水处理系统运行效率的特种微生物包括菌种发酵产物酶制剂和特种微生物菌种。

4.1酶制剂

菌种发酵产物酶制剂的代表产品为漆酶。漆酶是一种含铜的多酚氧化酶。在造纸工业废水处理系统中，漆酶能够用于生化处理和深度处理，其机理为漆酶能够选择性催化木质素降解，且不会产生有毒物质[14]。周慧华、赵登等报道称，采用固定化漆酶深度处理制浆造纸废水，控制工艺条件，色度去除率可达85%左右[15-16]。刘娜娜在河南某造纸厂把漆酶应用于SBR工艺中，COD去除率提高了6.78%[17]。随着国家对环境保护重视程度不断提高，控制废水处理出水指标越来越严格，漆酶的市场也会越来越大。

4.2特种微生物菌种

我国是一个环保起步较晚的国家，但发展迅速，针对较难处理的废水，也引进了先进的国外技术，针对废水处理系统的生物增效技术就是其中之一。生物增效（Bioaugmentation）是一种污水处理过程中通过加入具有特定降解能力的生物菌群，增强污水处理系统自身处理能力的技术。在造纸工业废水处理中，因废水特定成分的限制，生物增效技术得以广泛应用。李倩等人在实验室通过高效菌种处理造纸废水，结果表明高效菌种处理COD效果明显，COD去除率高达89.2%[18]。张频频在福建某纸厂使用生物增效技术，提高了现有生化处理系统的运行效率，产生经济效益[19]。广西某造纸厂使用普罗生物技术（上海）有限公司的造纸专用COD菌，大幅度提高了废水处理系统的处理效率，缓解了出水受冲击超标的压力。

5　结论

生物药剂在造纸工业废水处理中的广泛应用显示了它的优势之处，它充分发挥了先进技术的优势，以及替代化学品的潜能。生物药剂与化学药剂相比较，其环保性、经济性及高效性受到各大造纸企业关注。目前，生物药剂已经占有一定的市场份额，但因废水处理化学品的使用思维根深蒂固于造纸行业，生物药剂的使用还需要进一步推广和更多的应用案例。生物药剂产品方面，依旧需要各大研究机构及生产厂商研发更高效的产品及更完善的生产工艺，并给予更多的市场指导，生物药剂才能更好地服务于造纸工业的废水处理。

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本文文献格式：肖鹏，张红岩，江淦福．生物药剂在造纸工业废水处理系统中的应用进展[J]．造纸化学品，2016，28（2）∶1-3．

2015年全国纸及纸板产量前10名

2015年全国机制纸及纸板产量为11 773.89万t。其中，广东机制纸及纸板产量为2 078.29万t，占全国机制纸及纸板产量约18%，成为全国机制纸及纸板产量最高的地区。

另外，2015年机制纸及纸板产量排名前10的省市分别是广东、山东、浙江、江苏、河南、福建、湖南、河北、安徽和重庆。它们的产量依次是2078.29、2 001.47、1 739.59、1 374.72、689.39、665.37、429.77、345.68、306.26和298.87万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）

肖鹏先生（1985-），工程师；研究方向：造纸污水处理系统生物营养及增效技术研究及应用；E-mail：xp933742@126.com。