CN104909467A - 一种用于造纸废水生化处理的生物促生剂 - Google Patents
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Abstract
一种用于造纸废水生化处理的生物促生剂，其配方质量组份为：2.0-5.0份酶、3.0-5.0份有机酸、0.1-0.5份微量元素、0.1-0.5份赤霉素、3.0-8.0份氮营养和0.5-1.5份磷营养，取上述生物促生剂中的酶加入水中溶解，充分搅拌后，分别加入有机酸、微量元素、赤霉素、氮营养和磷营养,充分搅拌后，组成生物促生剂溶液，备用；储存时，将该溶液在储存在2-8℃的环境中，使用期限为六个月；本发明提供的生物促生剂，能够对造纸废水处理系统中的微生物提供生长所需营养物质，其营养成份种类多，并能够提高生化系统处理效果，具有效率高、稳定性高、抗负荷能力强的特点。
Description
技术领域
本发明涉及造纸废水生化处理技术领域，特别涉及一种用于造纸废水生化处理的生物促生剂。
背景技术
造纸废水生化处理技术一般包括好氧处理技术、厌氧处理技术、厌氧—好氧相结合处理技术、人工湿地处理技术等，其中，以好氧处理技术应用较为广泛。
造纸废水生化处理技术是在一定条件下，主要利用微生物的凝聚、吸附和氧化等作用，降解、转化废水中的有机污染物为简单稳定的无机物，如二氧化碳和水。微生物的生长过程即降解污染物的过程，在这个过程中，生物体需要从外部环境摄取生命活动所必需的能量和物质，以满足其生长和繁殖的需要。
生化法相比于其他处理方法，如物理化学法，最大的优点在于处理成本低，适应面较广。但近年来，由于造纸厂扩大生产规模，或应用新的化学品，对原有的废水处理系统造成冲击，造成微生物系统运行不稳定，处理能力下降。大部分造纸废水处理系统均通过自身系统恢复能力缓慢恢复，但恢复时间较长。
营养条件对微生物的生长和代谢存在一定的影响，如碳源、能源、氮源、生长因子、无机盐和水等，对于造纸废水生化处理系统这种特定小环境来说，影响较大。因此，在造纸废水处理中，投加针对造纸废水污染物降解处理的生物促生产品，为水中土著微生物提供生长所必需的营养物质，增加群落多样性及增强活性，提高微生物降解有机物的能力，其中的漆酶、纤维素酶、木聚糖酶能针对造纸废水中所含的木素类、纤维素类、半纤维素类污染物的降解，起到了促进作用，最终达到废水生化处理系统的高效稳定运行。
生物促生剂中的小分子酸可以作为营养物质的运输载体，易于微生物对营养成分的吸收，提高营养物质的利用率，对微生物的生长起到协同作用，从而提高系统的生化处理效果，对污染物的降解能力有所提高，并可以改善污泥的抗负荷能力。
目前，多数造纸厂水站生化处理站仅靠投加普通尿素、磷酸盐或复合型肥料补充氮营养及磷营养，长期下去，造成营养成分单一，微生物对氮磷的吸收程度存在阀值，流失的营养较多，且有可能造成出水口氮磷超标的风险。
发明内容
为了克服上述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种用于造纸废水生化处理的生物促生剂，能够对造纸废水处理系统中的微生物提供生长所需营养物质，并能够提高生化系统处理效果，具有效率高、稳定性高、抗负荷能力强的特点。
为了达到上述目的，本发明采取的技术方案为：
一种用于造纸废水生化处理的生物促生剂，其特征在于：其配方质量组份为：
最优的配方质量组份为：
所述酶为纤维素酶、半纤维素酶和木素酶中的任意一种物质，或任意两种物质的任意比例的混合物，或三种物质的任意比例的混合物。
所述有机酸为黄腐酸。
所述微量元素为铁离子和锌离子的混合物，其中，铁离子和锌离子的质量比为1:1，所述铁离子的来源包括硫酸亚铁、氯化铁、硝酸铁中任意一种物质，或任意两种物质的任意比例的混合物，或三种物质的任意比例的混合物，所述锌离子的来源包括氯化锌、硝酸锌、硫酸锌中的任意一种物质，或任意两种物质的任意比例的混合物，或三种物质的任意比例的混合物。
所述氮营养为氮元素，所述氮元素的来源包括硝酸盐、铵盐和尿素中的任意一种物质，或任意两种物质的任意比例的混合物。
所述磷营养为磷元素，所述磷元素的来源包括磷酸、磷酸盐、磷酸氢盐和磷酸二氢盐中的任意一种物质，或任意两种物质的任意比例的混合物，或三种物质的任意比例的混合物，或任意四种物质的任意比例的混合物。
所述生物促生剂溶液的制备方法和储存方法为：取上述生物促生剂中的酶2.0-5.0份，加入0.8-1.5L水中溶解，充分搅拌后，分别加入3.0-5.0份的有机酸，0.1-0.5份的微量元素，0.1-0.5份的赤霉素，3.0-8.0份的氮营养和0.5-1.5份的磷营养，充分搅拌后，组成生物促生剂溶液，备用；储存时，将上述生物促生剂溶液在储存在2-8℃的环境中。为保证生物促生剂中酶的活性及使用效果，一般混合物的使用期限为六个月。
本发明的有益效果为：
本发明提供的生物促生剂，能够对造纸废水处理系统中的微生物提供生长所需营养物质，其营养成份种类多，可以为水中土著微生物提供生长所必需的营养，增加土著微生物菌群、延长生物链，并能提高微生物降解有机物的能力，能够提高生化系统处理效果，以达到工业废水生物处理系统的高效稳定运行，具有效率高、稳定性高、抗负荷能力强的特点。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步详细说明。
参见附图，本发明为一种用于造纸废水生化处理的生物促生剂，其特征在于：其配方质量组份为：
最优的配方质量组份为：
所述酶为纤维素酶、半纤维素酶和木素酶中的任意一种物质，或任意两种物质的任意比例的混合物，或三种物质的任意比例的混合物。
所述有机酸为黄腐酸。
所述微量元素为铁离子和锌离子的混合物，其中，铁离子和锌离子的质量比为1:1，所述铁离子的来源包括硫酸亚铁、氯化铁、硝酸铁中任意一种物质，或任意两种物质的任意比例的混合物，或三种物质的任意比例的混合物，所述锌离子的来源包括氯化锌、硝酸锌、硫酸锌中的任意一种物质，或任意两种物质的任意比例的混合物，或三种物质的任意比例的混合物。
所述氮营养为氮元素，所述氮元素的来源包括硝酸盐、铵盐和尿素中的任意一种物质，或任意两种物质的任意比例的混合物。
所述磷营养为磷元素，所述磷元素的来源包括磷酸、磷酸盐、磷酸氢盐和磷酸二氢盐中的任意一种物质，或任意两种物质的任意比例的混合物，或三种物质的任意比例的混合物，或任意四种物质的任意比例的混合物。
所述生物促生剂溶液的制备方法和储存方法为：取上述生物促生剂中的酶300g，加入1L水中溶解，充分搅拌后，分别加入300g的有机酸，30g的微量元素，30g的赤霉素，500g的氮营养和100g的磷营养，充分搅拌后，组成生物促生剂溶液，备用。储存时，将上述生物促生剂溶液在储存在2-8℃的环境中。为保证生物促生剂中酶的活性及使用效果，一般混合物的使用期限为六个月。
实施例一
一种用于造纸废水生化处理的生物促生剂，其配方质量组份为：
300g酶(其中包括：60g纤维素酶，60g半纤维素酶，180g木素酶)；
300g黄腐酸；
43g硫酸亚铁(其中铁离子含量34.5％，即43×34.5％＝15g)，31g氯化锌(其中锌离子含量47.7％，即31×47.7％＝15g)；
30g赤霉素；
1080g尿素(其中氮元素含量46％，即1080×46％＝500g)；
200g磷酸二氢钾(其中磷元素含量50％，即200×50％＝100g)。
相应的生物促生剂溶液的制备：将60g纤维素酶、60g半纤维素酶和180g木素酶加入1L水中溶解，充分搅拌后，分别加入300g黄腐酸、43g硫酸亚铁、31g氯化锌、30g赤霉素、1080g尿素和200g磷酸二氢钾，均匀搅拌后制得生物促生剂溶液。
实施例二(该实施例用于处理纤维含量较多的废水)
一种用于造纸废水生化处理的生物促生剂，其配方质量组份为：
300g酶(其中包括：120g纤维素酶，180g木素酶)；
300g黄腐酸；
72g六水合三氯化铁(其中铁离子含量20.7％，即72×20.7％＝15g)，41.3g一水硫酸锌(其中锌离子含量36.3％，即41.3×36.3％＝15g)；
30g赤霉素；
714g硝酸铵(其中氮元素含量35％，即714×35％＝250g)和961g氯化铵(其中氮元素含量26％，961×26％＝250g)；
200g磷酸二氢钾(其中磷元素含量50％，即200×50％＝100g)；
相应的生物促生剂溶液的制备：将120g纤维素酶和180g木素酶加入1L水中溶解，充分搅拌后，分别加入300g黄腐酸、72g六水合三氯化铁、41.3g一水硫酸锌、30g赤霉素、714g硝酸铵、961g氯化铵和200g磷酸二氢钾，均匀搅拌后制得生物促生剂溶液。
实施例三
一种用于造纸废水生化处理的生物促生剂，其配方质量组份为：
300g酶(其中包括：60g纤维素酶，60g半纤维素酶，180g木素酶)；
300g黄腐酸；
43g硫酸亚铁(其中铁离子含量34.5％，即43×34.5％＝15g)，31g氯化锌(其中锌离子含量47.7％，即31×47.7％＝15g)；
30g赤霉素；
1080g尿素(其中氮元素含量46％，即1080×46％＝500g)；
185g的85％磷酸(其中磷元素含量27％，即185×27％＝50g)和100g磷酸二氢钾(其中磷元素含量50％，即100×50％＝50g)；
相应的生物促生剂溶液的制备：将60g纤维素酶、60g半纤维素酶和180g木素酶加入1L水中溶解，充分搅拌后，分别加入300g黄腐酸、43g硫酸亚铁、31g氯化锌、30g赤霉素、1080g尿素、185g的85％磷酸和100g磷酸二氢钾，均匀搅拌后制得生物促生剂溶液。
实施例四
一种用于造纸废水生化处理的生物促生剂，其配方质量组份为：
200g酶(其中包括：100g纤维素酶，100g木素酶)；
300g黄腐酸；
24g六水合三氯化铁(其中铁离子含量20.7％，即24×20.7％＝5g)，14g一水硫酸锌(其中锌离子含量36.3％，即14×36.3％＝5g)；
20g赤霉素；
429g硝酸铵(其中氮元素含量35％，即429×35％＝150g)和577g氯化铵(其中氮元素含量26％，577×26％＝150g)；
120g磷酸二氢钾(其中磷元素含量50％，即120×50％＝60g)；
相应的生物促生剂溶液的制备：将100g纤维素酶和100g木素酶加入0.8L水中溶解，充分搅拌后，分别加入300g黄腐酸、24g六水合三氯化铁、14g一水硫酸锌、20g赤霉素、429g硝酸铵、577g氯化铵和120g磷酸二氢钾，均匀搅拌后制得生物促生剂溶液。
实施例五
一种用于造纸废水生化处理的生物促生剂，其配方质量组份为：
500g酶(其中包括：120g纤维素酶，100g半纤维素酶280g木素酶)；
500g黄腐酸；
72g硫酸亚铁(其中铁离子含量34.5％，即72×34.5％＝25g)，52g氯化锌(其中锌离子含量47.7％，即52×47.7％＝25g)；
40g赤霉素；
1739g尿素(其中氮元素含量46％，即1739×46％＝800g)；
320g磷酸二氢钾(其中磷元素含量50％，即320×50％＝160g)。
相应的生物促生剂溶液的制备：将120g纤维素酶、100g半纤维素酶和280g木素酶加入1.5L水中溶解，充分搅拌后，分别加入500g黄腐酸、72g硫酸亚铁、52g氯化锌、40g赤霉素、1739g尿素和320g磷酸二氢钾，均匀搅拌后制得生物促生剂溶液。
实施例六
一种用于造纸废水生化处理的生物促生剂，其配方质量组份为：
300g酶(其中包括：60g纤维素酶，60g半纤维素酶，180g木素酶)；
400g黄腐酸；
87g硫酸亚铁(其中铁离子含量34.5％，即87×34.5％＝30g)，21g氯化锌(其中锌离子含量47.7％，即21×47.7％＝10g)；
40g赤霉素；
1522g尿素(其中氮元素含量46％，即1522×46％＝700g)；
259g的85％磷酸(其中磷元素含量27％，即259×27％＝70g)和140g磷酸二氢钾(其中磷元素含量50％，即140×50％＝70g)；
相应的生物促生剂溶液的制备：将60g纤维素酶、60g半纤维素酶和180g木素酶加入1.2L水中溶解，充分搅拌后，分别加入400g黄腐酸、87g硫酸亚铁、21g氯化锌、40g赤霉素、1522g尿素、259g的85％磷酸和140g磷酸二氢钾，均匀搅拌后制得生物促生剂溶液。
实施例七
一种用于造纸废水生化处理的生物促生剂，其配方质量组份为：
400g酶(其中包括：100g纤维素酶，80g半纤维素酶，220g木素酶)；
400g黄腐酸；
58g硫酸亚铁(其中铁离子含量34.5％，即58×34.5％＝20g)，42g氯化锌(其中锌离子含量47.7％，即42×47.7％＝20g)；
50g赤霉素；
1304g尿素(其中氮元素含量46％，即1304×46％＝600g)；
185g的85％磷酸(其中磷元素含量27％，即185×27％＝50g)和140g磷酸二氢钾(其中磷元素含量50％，即140×50％＝70g)；
相应的生物促生剂溶液的制备：将100g纤维素酶、80g半纤维素酶和220g木素酶加入1.5L水中溶解，充分搅拌后，分别加入400g黄腐酸、58g硫酸亚铁、42g氯化锌、50g赤霉素、1304g尿素、185g的85％磷酸和140g磷酸二氢钾，均匀搅拌后制得生物促生剂溶液。
实施例八
一种用于造纸废水生化处理的生物促生剂，其配方质量组份为：
200g酶(其中包括：40g纤维素酶，40g半纤维素酶，120g木素酶)；
300g黄腐酸；
14g硫酸亚铁(其中铁离子含量34.5％，即14×34.5％＝5g)，10g氯化锌(其中锌离子含量47.7％，即10×47.7％＝5g)；
10g赤霉素；
652g尿素(其中氮元素含量46％，即652×46％＝300g)；
111g的85％磷酸(其中磷元素含量27％，即111×27％＝30g)和70g磷酸二氢钾(其中磷元素含量50％，即70×50％＝35g)；
相应的生物促生剂溶液的制备：将40g纤维素酶、40g半纤维素酶和120g木素酶加入0.9L水中溶解，充分搅拌后，分别加入300g黄腐酸、14g硫酸亚铁、10g氯化锌、10g赤霉素、652g尿素、111g的85％磷酸和70g磷酸二氢钾，均匀搅拌后制得生物促生剂溶液。
实施例九
一种用于造纸废水生化处理的生物促生剂，其配方质量组份为：
400g酶(其中包括：150纤维素酶，350g木素酶)；
450g黄腐酸；
72g六水合三氯化铁(其中铁离子含量20.7％，即72×20.7％＝15g)，69g一水硫酸锌(其中锌离子含量36.3％，即69×36.3％＝25g)；
50g赤霉素；
1000g硝酸铵(其中氮元素含量35％，即1000×35％＝350g)和961g氯化铵(其中氮元素含量26％，961×26％＝250g)；
240g磷酸二氢钾(其中磷元素含量50％，即240×50％＝120g)；
相应的生物促生剂溶液的制备：将150g纤维素酶和350g木素酶加入1.5L水中溶解，充分搅拌后，分别加入450g黄腐酸、72g六水合三氯化铁、69g一水硫酸锌、50g赤霉素、1000g硝酸铵、961g氯化铵和240g磷酸二氢钾，均匀搅拌后制得生物促生剂溶液。
实施例十
一种用于造纸废水生化处理的生物促生剂，其配方质量组份为：
500g酶(其中包括：160g纤维素酶，80g半纤维素酶260g木素酶)；
300g黄腐酸；
58g硫酸亚铁(其中铁离子含量34.5％，即58×34.5％＝20g)，48g氯化锌(其中锌离子含量47.7％，即48×47.7％＝20g)；
40g赤霉素；
1304g尿素(其中氮元素含量46％，即1304×46％＝600g)；
200g磷酸二氢钾(其中磷元素含量50％，即200×50％＝100g)。
相应的生物促生剂溶液的制备：将160g纤维素酶、80g半纤维素酶和260g木素酶加入1.3L水中溶解，充分搅拌后，分别加入300g黄腐酸、58g硫酸亚铁、48g氯化锌、40g赤霉素、1304g尿素和200g磷酸二氢钾，均匀搅拌后制得生物促生剂溶液。
上述用于造纸废水生化处理的生物促生剂一般投加在生化处理系统好氧段，也可根据需要投加在厌氧段及水解酸化池。生物促生剂含有造纸废水生化系统微生物所含的多种营养物质，可提高微生物对造纸废水中有机物的降解能力和降解效率，特别是对木素类、纤维素类，明显提高了微生物系统的稳定性能，缩短微生物的生长周期，并可降低处理成本，是造纸废水生化处理一种新型营养助剂。
与目前造纸厂水站生化处理站仅投加普通尿素、磷酸盐或复合型肥料补充氮营养及磷营养相比，对微生物的代谢起到了良好的促进作用，进而促进微生物对废水中有机物的降解，提高COD去除率进8％，降低了后续深度处理的成本，优化了造纸废水生化处理效果。
用于造纸废水生化处理的生物促生剂的作用机理为：
(1)酶的作用：漆酶可以针对造纸废水中的木素大分子进行有效地降解，漆酶具有较强的催化氧化性能，用漆酶对生化后的造纸废水进行处理，在介体存在下，漆酶可分解为木素酚型结构与非酚型结构，将木素基团分解为小分子的聚合物，降低废水的CODCr和色度；同时废水的生化性再次提高，进一步提高废水的处理效果；纤维素酶可以针对造纸废水中的残余纤维素分子进行降解，纤维素酶(β-1，4-葡聚糖-4-葡聚糖水解酶)是降解纤维素生成葡萄糖的一组酶的总称，是一种复合酶是起协同作用的多组分酶系，作用于纤维素以及从纤维素衍生出来的产物。半纤维素约占植物细胞干重的15％-35％，半纤维素酶可降解造纸废水中的半纤维素类污染物，常见的有木聚糖酶。
(2)赤霉素作为一种激素可以促使微生物在较差环境中快速大量地生长，形成良好的菌胶团，进而提高微生物降解有机污染物的效率。
(3)黄腐酸本身含有各种氨基酸，能够给微生物提供营养，并且它可以起到助溶剂的作用，络合生物促生剂中的微量元素、氮、磷等被微生物群落所吸收，极大提高营养的利用率。
(4)为废水生化处理系统补充营养的传统方式为投加氮肥或磷肥，这些物质溶解性较差，营养成分单一，微生物吸收的程度有限。而生物促生剂可以通过酶的协助、对大分子的降解，营养物质的充分补充促进生化系统微生物的新陈代谢和生长繁殖，进而加快其生化反应进行，最终可以提高造纸工业废水生化处理系统的处理能力和抗波动能力。
某造纸厂废水处理主要处理流程为：初沉+厌氧+好氧+二沉处理，系统长期运行稳定。
初沉池出水经过水解酸化池的预处理进入IC厌氧塔，后进入氧化沟曝气处理，系统处理能力35000m3·d-1，生化段进出水主要水质见表1。
表1生化阶段进出水水质
| 项目 | pH值 | BOD5/(mg·L﹣1) | COD/(mg·L﹣1) | SS/(mg·L﹣1) |
| 进水 | 6-9 | ≤350 | ≤1000 | ≤200 |
| 出水 | 6-9 | ≤20 | ≤70 | ≤30 |
参见表1，pH值是指废水的酸碱度，好氧微生物适宜的pH范围为6-9，我国规定的排放标准也是pH6-9，因此正常的运行条件应该维持生化池进水pH值在6-9的范围内；BOD5是指生化需氧量，废水中的有机物种类繁多，测定每一种有机污染物的浓度是不现实的，由于大多数有机污染物在有氧条件下能被相应的微生物降解，耗氧量与有机物浓度成正比，因此测量降解过程中消耗的氧量即可间接而定量反映废水中有机污染物的浓度高低，这个耗氧量就是生化需氧量。实际工作中，采用BOD5(5日生化需氧量)，即1升废水在20℃条件下培养5天的生化需氧量。我国规定的排放标准为BOD5小于20mg·L﹣1(针对新建制浆造纸企业)；COD化学耗氧量，采用化学强氧化剂对废水中的有机物进行化学氧化，消耗的氧量即为化学需要量；我国规定的排放标准为COD小于80mg·L﹣1(针对新建造纸企业)；SS指悬浮物，即悬浮固体含量，由挥发性固体和非挥发性固体组成。我国规定的排放标准为COD小于30mg·L﹣1(针对新建造纸企业)。
表2生物促进剂使用情况
由表2看出，应用期间，COD平均去除率较未使用提高了6％左右，进入稳定期后，系统的处理效果持续稳定，COD去除率平均稳定在92％左右，最高时达到94.32％，处于高效稳定状态。污泥活性指标，采用蛋白质含量、ATP含量测量值来衡量，数值越高，污泥的活性越好，相应的处理效果越高。可看到随着生物促生剂的加入，污泥的生长情况良好，污泥絮体的大量繁殖生长，到后期观测到较多的污泥活性成熟期的代表微生物，如钟虫。这说明生物促生剂对微生物的生长繁殖是有利的，并且污泥的颜色也呈现活性较高的棕褐色，外观良好。
Claims (7)
1.一种用于造纸废水生化处理的生物促生剂，其特征在于：其配方质量组份为：
2.根据权利要求1所述的一种用于造纸废水生化处理的生物促生剂，其特征在于：其配方质量组份为：
3.根据权利要求1或2所述的一种用于造纸废水生化处理的生物促生剂，其特征在于：所述酶为纤维素酶、半纤维素酶和木素酶中的任意一种物质，或任意两种物质的任意比例的混合物，或三种物质的任意比例的混合物。
4.根据权利要求1或2所述的一种用于造纸废水生化处理的生物促生剂，其特征在于：所述有机酸为黄腐酸。
5.根据权利要求1或2所述的一种用于造纸废水生化处理的生物促生剂，其特征在于：所述微量元素为铁离子和锌离子的混合物，其中，铁离子和锌离子的质量比为1:1，所述铁离子的来源包括硫酸亚铁、氯化铁、硝酸铁中任意一种物质，或任意两种物质的任意比例的混合物，或三种物质的任意比例的混合物，所述锌离子的来源包括氯化锌、硝酸锌、硫酸锌中的任意一种物质，或任意两种物质的任意比例的混合物，或三种物质的任意比例的混合物。
6.根据权利要求1或2所述的一种用于造纸废水生化处理的生物促生剂，其特征在于：所述氮营养为氮元素，所述氮元素的来源包括硝酸盐、铵盐和尿素中的任意一种物质，或任意两种物质的任意比例的混合物。
7.根据权利要求1或2所述的一种用于造纸废水生化处理的生物促生剂，其特征在于：所述磷营养为磷元素，所述磷元素的来源包括磷酸、磷酸盐、磷酸氢盐和磷酸二氢盐中的任意一种物质，或任意两种物质的任意比例的混合物，或三种物质的任意比例的混合物，或任意四种物质的任意比例的混合物。
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