生物增效是通过添加具有某种特定降解能力的微生物菌株来增强原有微生物种群作用的方法。而目前处理工业污水的常用手段就是生物净化，通过微生物的新陈代谢作用，将污染物分解、吸收，以增强污水处理系统自身细菌群的功能，从而降低C O D、B O D、S S、N H3-N等指标，提高出水的稳定性，满足达标排放的要求。并可改善污泥性状、活性、沉降性，解决污泥膨胀、泡沫问题，从而达到治理污染的目的。这种处理方法具有成本低、效率高、容易操作、没有二次污染等特点,因此广泛应用于工业污水和城市污水处理中。
1 生物增效技术的应用
福建省南纸股份有限公司是以废纸和马尾松为主要原料生产新闻纸的大型制浆造纸企业，目前生产能力为20万t/a新闻纸、26万t/a文化用纸及5万t/a溶解浆（化纤浆粕）和本色商品浆板，是国家520户重点企业之一，福建省重点骨干企业。
1.1 现污水系统运行情况分析
南纸现制浆污水处理能力为3万m3/d，采用国外某公司的IC厌氧技术处理DIP、TMP和BKP三种制浆过程产生的废水。高浓度的TM P和DI P污水至集水井，通过自动控制的回转式机械格栅去除污水中大颗粒物质，再经提升泵送至预沉池。预沉池沉淀的污泥泵送至污泥浓缩池，溢流出水送至预酸化池。酸化后的水进入循环池，与部分循环水混合后泵入I C厌氧反应塔。厌氧生化反应处理后的顶部出水，一部分循环返回I C塔，另一部分则进入曝气系统。低浓度的B K P污水至集水井，经格栅清除大块杂物后，泵送经切换池流入调节池，在调节池加入营养盐后进入曝气系统。高低浓度两股污水在分配池均匀混合后送入筛选池。二沉池回流的污泥与进水进入筛选池混合筛选后进入曝气池。曝气池出水溢流至二沉池，二沉池沉淀后的上清液溢流排出进入出水井，达标排放。沉淀的污泥大部分用污泥泵送回筛选池，少部分剩余污泥泵入污泥浓缩池。
3万m3/d的污水处理设施于2 0 0 9年5月建成深度处理，在絮凝加药下，利用浅层气浮处理设施将二沉池出水的C O D从3 0 0m g / L以上降至150m g /L以下，满足《制浆造纸工业水污染物排放标准》G B354 4-20 0 8第一阶段的排放标准。现车间排放的高浓度污水水量在1.2万m3/d，C O D在50 0 0～10000mg/L，经过IC反应器出水COD在1100～1400mg/L；低浓度废水C O D在600～1000m g/L，混合IC出水后进入好氧处理。正常情况下，二沉池出水C O D在300～400m g/L，通过深度处理之后的最终出水C O D在150m g/L以下，从而达到排放标准。但由于制浆造纸企业各个车间的污水水量、水质相差很大，进水的水质波动对生化系统的冲击较大，使得二沉池出水稳定性较差，C O D波动较大并且指标较高，出水极其不稳定，同时造纸废水中难降解物质较多，对于普通微生物降解效率偏低，使得系统生物菌群的功能受到损伤，特别是曝气池中的活性污泥，从而影响到生物膜和菌胶团的活性，使得生化效率产生波动，导致出水C O D偏高。2011年7月1日起国家执行新的排放标准，要求出水C O D≤90m g/L排放，将大大增加深度处理的总成本。
1.2 生物增效实验在污水处理中的应用
为了提高好氧系统处理效率，提高生化系统稳定性及恢复性，减少C O D排放量，降低污水处理成本，满足新的排放标准。2011年3月针对污水水质及工艺特点采取了生物增效和工艺优化的整体解决方案，拟通过两次现场实验验证生物增效技术在造纸废水中的运用是否可行，能否通过生物增效提高现有生化处理系统的运行效率和抗冲击力，提高好氧系统COD消减量，以减少深度处理的总成本。
1.2.1生物增效菌的活化培养
选用Bio-Zy me-M831和Bio-Zy me-231系列多种复合增效产品。该系列产品是由多种协同作用特效菌、酶和营养所组成的生物增效剂，主要用于特效菌的驯化与生长，同时能降解造纸废水中难分解物质（如木质素及难降解化学品等），提高系统稳定性以及废水生物处理系统的容积负荷，改善污泥沉降性能，减少C O D的排放总量。其增效原理如图1所示。生物增效特效菌经过专用的B i o-G系统驯化培养之后，提升好氧系统中污染物（COD）的消减能力。通过对Bio-Zyme系列产品进行活化和培养，产生很多菌丝。Bio-Zyme-231系列增效菌的数量在1×108以上（见图2），Bio-Zyme-M831系列在培养后，产生很多菌丝（见图3），使细菌具有絮凝作用。增效菌提高了污染物分解能力和污泥的耐盐分性能，进一步提高生化系统的性能。
图1 生物增效实验原理
图2 活化的Bio-Zyme-231系列增效菌的数量
图3 培养后的Bio-Zyme-M831系列增效菌
1.2.2生物增效菌群的投加点及数量
生物增效实验方法采用：原废水+活性污泥+生物增效菌产品，然后与原废水+活性污泥（不加增效产品）进行对比。生物增效特效菌培养后，通过P LC控制自动运行和向污水系统定时投加足量高活性特效菌及将酶投加至污水处理工艺好氧段之后，加速系统废水中的污染物分解。生物增效菌的投加点选在曝气池的进水处，以确保生物增效菌在好氧系统的作用最大发挥。B i o-Zy m e系列特效C O D菌群每天投加量约6300L，菌种密度为108～109个/ml。Bio-Zyme系列特效树菌群每天投加量为2000L，菌种数量2.35g/L。其工艺流程如图4所示。
图4 生物增效投加工艺流程
1.2.3生物增效实验数据及图表分析
1.2.3.1 第一次生物增效实验及分析
本次实验时间为一周（从2 011年3月2 3日至2 8日），此阶段污水生化系统运行状况较为稳定。系统各参数控制在合理范围之内。实验主要从出水CO D和吨水CO D消减量两个方面进行分析。实验废水采自现有处理工艺的曝气池入口，即初沉池出水，并从曝气池中采取现有的活性污泥进行混合，然后添加培养后的生物增效菌产品（对比实验不添加生物增效菌）进行实验。在控制适当的温度、p H和溶解氧条件下，每日采取反应器内的混合液进行过滤，通过美国哈希重铬酸钾法比色法测定化学需氧量。在强酸性溶液中，采用重铬酸钾氧化水中有机物，然后用比色法检测化学耗氧量，分析出水中COD浓度。然后计算出每吨废水的COD消减量：COD消减量（kgCOD/m3）＝水量×（进水COD－出水COD）/水量。
生化系统运行状况较为稳定时，处理水COD浓度与COD消减量的比较分析如图5、图6所示。
图5 生物增效实验中处理水COD浓度的比较
图6 生物增效实验中COD消减量的比较
根据以上图表数据，与对比实验比较的结果如表1。
表1 生物增效效果的比较
根据以上数据和图表分析，采用B i o -Z y m e -M8 31和B i o -Z y m e -2 31系列多种复合增效菌种，与没有生物增效的对比实验相比，生物增效系统的吨水C O D消减量为0.970k gCOD/m3，比对比实验提高24.7%的COD消减量。由于水中的C O D量将直接影响深度处理的总成本，所以，采用生物增效菌种能节约后段处理的费用，产生经济效益。而多种复合增效菌种的投加效果将更好。
1.2.3.2 第二次生物增效实验及分析
2011年7月再次进行生物增效实验，共进行36天，取得有效数据36组。根据系统运行状况从进水量、高浓进水COD、低浓进水C O D、出水C O D四个方面分析实验前后曝气池系统对COD去除效果变化情况。实验前后各参数平均值如表2所示。
表2 实验前后系统运行各参数平均值
通过以上数据可知此阶段生物增效效果不理想，原因是由于该阶段上游系统运行不正常，制浆车间黑液无法按预定方案进入事故池进行缓冲（场地限制，事故池容量较小），不间断的进入处理系统，对生物菌群造成冲击。8月3日进水受到黑液的冲击，进水C O D为1347m g/L，从8月3日至9日期间，好氧池进水COD平均为1590m g/L，好氧系统受到严重冲击。另外由于冷却塔的设备故障，不能有效降低进水温度，导致好氧系统的平均温度达到42.9℃，严重超过了微生物的生长环境温度（最佳运行温度25～40℃），温度过高引起微生物解体死亡及丝状菌膨胀，污泥活性变差，处理能力下降，导致有机物无法得到充分降解，降低了好氧池的处理效果。而在此期间，通过持续大量的投加特效菌之后，用了13d时间系统就恢复到冲击前的出水效果，8月31日冷却塔已维修好，曝气池温度降至约40℃，好氧出水COD为321m g/L（图7中红色斜线），说明生物增效提高了好氧系统的恢复速率，同时也提升了系统的抗冲击负荷能力。图7为好氧系统出水COD恢复速率分析（二沉池出水）。
图7 好氧系统出水COD恢复速率分析
图8 曝气池COD消减量分析
而通过持续大量地投加特效菌之后，曝气池的污泥活性也明显增强，曝气池的C O D消减能力明显提升，生物增效前的C O D消减量为0.39k g/t水，生物增效后的C O D消减量为0.55k g/t水，消减量比生物增效前提高了29.09%，说明生物增效提高了好氧系统C O D的消减量。图8为曝气池C O D消减量分析（图中椭圆代表系统进水受到黑液冲击）。
本次实验验证了对于在高负荷运行、出水不太理想状况下的生化系统，采用生物增效技术来提升生化系统的处理效率、降低后端处理费用是可行的。
2 生物增效产生的效益
2.1 生物增效效果分析
根据两次现场实验验证结果可知，通过实施生物增效，提高了C O D 分解能力，提升系统自我修复能力，好氧系统出水稳定性提高2 5 %以上，同时也提升系统的抗冲击能力，系统的冲击恢复速率提升3 0 %以上。在生物增效作用下，增加了污泥的沉降性，并提高难分解物质的降解作用，进一步减少C O D的排放总量。根据实验数据表明，生物增效系统提高COD消减能力1.5%以上，吨水COD减排0.015k gCOD/m3，即减少排放的COD为450kg/d。
2.2 经济效益分析
由于深度处理采用物化方法，那么物化所用的药剂量和废水中C O D的排放总量有直接的对应关系。对深度处理的费用和成本进行分析，如以每吨浓度为30 0m g/L的废水为例，用通常的深度处理方法，处理到目标值C O D为150m g/L，处理费用在1.2元/t计算。
即每吨水消减COD＝（300-150）/1000＝0.150kgCOD/t
COD处理单价＝1.20/0.150＝8(元/kgCOD)
所以，当每月减排13500kgCOD总量时，可节约108000元。
根据生物增效后COD消减量经济效益估计可知，在好氧段生物增效，系统的稳定性改善之后，后段处理的加药量会有明显的下降。。
3 结论
根据以上水质不同工况下的两次实验来看，采用生物增效，可以提高系统的C O D分解能力，改善污泥的沉降性能，改善出水的水质。特别是在生化系统运行负荷较高的情况下投入较少费用的生物增效剂，可大幅度提高污水处理系统的运行效率，减少深度处理的总成本，产生良好的经济效益。所以生物增效技术在造纸废水处理中为实现污水的稳定排放提供必要的技术支持，具有显著的社会效益和经济效益。
