华远造纸集团有限公司以麦草为主要原料，采用碱法蒸煮工艺生产漂白浆，在造纸和纸加工过程中产生的麦草浆中段水与铜版纸废水，溶解性有机物浓度高、悬浮物多、色度深，对环境危害严重。公司于1998年初动工兴建了日处理2万m3的中段水处理站，采用化学絮凝处理一级沉淀，二级活性污泥生化处理的工艺路线。在试车中，采用同步培驯与接种培驯相结合的方法，在15天内成功地培养出了良好的活性污泥，保证了处理系统按计划正常运行，并顺利通过国家环保总局的达标验收。
1 结培养场所——完全混合型加速曝气池
采用14m×14m×6.5m的矩形单元的完全混合型加速曝气池，有效水深5.5m，在曝气充氧方式上选用鼓风加搅拌的联合供气方式，充氧设备采用QBGC85-10型潜水曝气搅拌机，功率8.5kW。
2 结培养过程中的环境因素
2.1 适宜的温度
任何微生物只能在一定温度范围内生存，在适宜的温度范围内可大量生长繁殖。在污泥培养时，要将它们置于最适宜温度条件下，使微生物以最快的生长速率生长，过低或过高的温度会使代谢速率缓慢、生长速率也缓慢，过高的温度对微生物有致死作用。工业废水生物处理中最适宜的温度为30℃左右。我公司造纸废水全年在18～32℃间波动，可以保证生化细菌的酶促反应速度，使之良好生长繁殖。
2.2 适宜的pH值
微生物的生命活动、物质代谢与pH值密切相关。大多数细菌、原生动物的最适pH值为6.5～7.5，在此环境中生长繁殖最好，它们对pH值的适应范围在4～10。而活性污泥法处理废水的曝气系统中，作为活性污泥的主体，菌胶团细菌在6.5～8.5的pH值条件下可产生较多粘性物质，形成良好的絮状物。根据我公司废水特征，要控制废水的pH值在7～8.5。
2.3 保证废水中要有适量的溶解氧(DO)
好养的生化细菌属于好氧性的。氧对好氧微生物有两个作用：①在呼吸作用中氧作为最终电子受体；②在甾醇类和不饱和脂肪酸的生物合成中需要氧。且只有溶于水的氧(称溶解氧)微生物才能利用。本生化处理工艺中采用的潜水曝气搅拌机将罗茨鼓风机送来的空气打碎成细小气泡并与活性污泥、废水完全混合，由导流口向四周甩出，最大程度地增加气泡、水、泥的接触面积，提高了充氧效率，保证废水中的溶解氧。
在活性污泥的培养中，DO的供给量要根据活性污泥的结构状况、浓度及废水的浓度综合考虑。具体说来，也就是通过观察显微镜下活性污泥的结构即成熟程度，测量曝气池混合液的浓度、监测曝气池上清液中CODCr的变化来确定。根据经验，在培养初期DO控制在1～2mg/l，这是因为菌胶团此时尚未形成絮状结构，氧供应过多，使微生物代谢活动增强，营养供应不上而使污泥自身产生氧化，促使污泥老化。在污泥培养成熟期，要将DO提高到3～4mg/l左右，这样可使污泥絮体内部微生物也能得到充足的DO，具有良好的沉降性能。在整个培养过程中要根据污泥培养情况逐步提高DO。
特别注意DO不能过低，DO不足，好氧微生物得不到足够的氧，正常的生长规律将受到影响，新陈代谢能力降低，而同时对DO要求较低的微生物将应运而生，这样正常的生化细菌培养过程将被破坏。
2.4 要保证废水中的营养物质
废水中的微生物要不断地摄取营养物质，经过分解代谢(异化作用)使复杂的高分子物质或高能化合物降解为简单的低分子物质或低能化合物，并释放出能量；通过合成代谢(同化作用)利用分解代谢所提供的能量和物质，转化成自身的细胞物质；同时将产生的代谢废物排泄到体外。
水、碳源、氮源、无机盐及生长因素为微生物生长的条件。造纸废水中不缺乏生长因素、且富含纤维素、半纤维素等，可保证碳源(BOD5)，但应按BOD5∶N∶P=100∶4∶1的比例补充氮源、含磷无机盐，为活性污泥的培养创造良好的营养条件。
3 结培养过程
首先向二沉池进满CODCr≤450mg/l的中段废水；然后向曝气池进水至总容积的1/2，进水CODCr控制在600～800mg/l(BOD5约在200～400mg/l)，按BOD5∶N∶P=100∶4∶1的比例补充氮源、无机盐；再次各向曝气池的每个单元投加1.5m3从附近纸厂运来的新鲜脱水污泥(含水率在70%～80%)，同时投加猪粪2m3。鼓风搅拌，进行闷曝(只充氧不进水)。
7天左右，在显微镜下观察就会发现模糊的活性污泥绒絮和一些分散的菌胶团，曝气池混合液经30min沉淀后，上清液仍较浑浊，但经连续几天的闷曝后，曝气池虽然还有一定量营养料，但微生物生命活动所排泄的分泌物累积到一定浓度，会较大程度上影响它们的生长繁殖，因此需注入新鲜废水。
注入废水量不超过曝气池现有混合液的20%，按比例投加营养盐，并投加适量的粪便稀释液(粪便稀释液不宜过多否则会导致反驯化)，继续闷曝。用显微镜经常观察污泥状况，并监测曝气池中CODCr的变化。若CODCr保持下降，则继续注入新鲜废水，同步投加营养盐和粪便稀释液，若CODCr下降幅度很小，则停加中段水。
若曝气池已注满，而污泥浓度较低(＜3g/l)，则采取间歇注水方式。即停止曝气，使混合液静沉，经1～1.5h沉淀后进入新鲜废水，排除上清液，再曝气，总操作时间以不超过2h为宜。当污泥浓度达到一定程度(MLSS在3～6g/l)，便进行由二沉池至曝气池的回流循环运行，同时逐步提高进曝气池废水的浓度及废水量，合理调节各环境因素，使微生物生长、活动处于减速生长期，提高其凝聚吸附能力，形成良好的絮状结构和良好的沉降性能。
4 结培养过程中的镜检分析
4.1 微生物的增长与递变模式
在培菌初期，水中有机物浓度很高，污泥尚未形成，这时曝气池中可见大量游离细菌，接着出现能通过细胞表膜渗透作用吸收水中有机物质的鞭毛虫，此外还能看到一定数量的变形虫，但不久就出现掠食细菌能力更强的纤毛虫类。先是小型掠食细菌的游泳型纤毛虫如豆形虫等大量出现，继而出现掠食小型纤毛虫的漫游虫等。随着培菌的进展，水中有机营养逐渐被消耗，异养细菌数量下降，游泳型纤毛虫让位给固着型纤毛虫，标志着活性污泥的逐步形成和增长。随着污泥日趋成熟，水中有机物减少到极低时，便相继出现了吞噬散落污泥的轮虫。培菌过程中微生物的有规律演替及与污泥结构的关系见图1。
在造纸废水活性污泥培养过程中，各类微生物出现的先后次序是：细菌—植物性鞭毛虫—动物性鞭毛虫—肉足类—游泳型纤毛虫、吸管虫—固着型纤毛虫—轮虫。
4.2 原生动物、微型后生动物与污泥培养成熟程度的关系
培养初期：鞭毛虫，变形虫。
培养中期：游泳型纤毛虫，鞭毛虫。
培养成熟期：固着型纤毛虫，纤虫、轮虫。
4.3 显微镜下观察到的微生物的主要种类(16×40倍)
鞭毛虫类：眼虫、杆囊虫、波多虫、衣滴虫。肉足虫类∶变形虫。游泳型纤毛虫：草履虫、漫游虫、裂口虫、豆形虫、肾形虫、纤虫。
固着型纤毛虫：钟虫、盖纤虫等枝虫。吸管虫类：足吸管虫、壳吸管虫。微型后生动物：轮虫、线虫。
公司中段水处理站在培养活性污泥过程中，采取投加稀释粪便、及时检测、合理调控各种环境因子等一系列措施，从快从优培养出活性污泥，使废水处理过程大大提前，保证了生产的顺利进行。 |
