生物芯工艺.doc

《环保利器 –“生物芯”工艺简介》

序
针对目前COD（化学需氧量）值5000~10000mg/l的各类工业废水（其中涉及医药、化工、印染、造纸、食品等），传统活性污泥生物法往往要通过几十个小时或是几天，甚至几十天才干使COD值降到500~1000mg/l的水平；对降解不彻底的废水尾水还要进行下游水站的接管二级治理,最后下游二级水站也大多因上游源头污染公司的超标接管,而无法完毕真正还原自然的无害治理（传统法只能针对COD值在500~2023mg/l污水有较好的效果）。
现在，崭新的低本高效的生物芯工艺，已经可以将COD值5000~l0000mg/l的各类工业废水，在几个小时内通过6~8级的串联生物过滤，直接降解到COD<80mg/l的直排回用水平了。
什么是生物芯工艺呢？简朴来说，就是将多种功能优势菌（如解磷菌、嗜盐菌、拆解苯环菌、油脂降解菌、嗜铁菌、耐高温菌、脱硫菌等）在特殊的系列载体上定植共生，集束驯化成一个互相促进、共向治理污水多种成分的循环生物链。可比作军事武器中的“字母弹”，对COD值约10000mg/l以下的高难度工业废水有机分子团，在一个时空内集中裂解消化，子母弹的引爆往往在几个小时的时效周期内完毕规模无害化解决；同时配合生物芯合适度、充足供氧、适当流速、合理光照、及时清淤、轮休再生，生物芯工艺就能高效保持可连续降解不衰退。

一、 “生物芯”合成流程概述：
1. 生物芯培养基料选购加工；
2. 培养基料中加入对口接种的菌种链发酵；
3. 适应性喷药催化、喷污水驯化，筛选淘汰霉变败料，收留合格适应料扩种；
4. 循环进行第2批、第3批、、、、接种、催化、驯化、筛选，最后合成足量的初级生物芯上床；
5. 试车路演期的终端驯化；
6. 污水—定波动下的降污效果稳定性检查，运营15-30天降污效能无衰退标志生物芯基本成熟。
在路演成熟后核定出最佳性价比的起点期运营成本，这个起点期的运营成本比电工耗要高一些。此外，生物芯正常情况下的年度养护成本约8~10%；但在运营2~3年后，单耗（运营成本）和年度折旧率（养护成本）会呈现逐年下降的良性变化。
循环驯化
试行
稳定
基料选购
培养基的接种发酵
扩种

二、 与传统生物法的“性价比”对比结论：
长线运营看，运营单耗及年度折旧率比传统法略低，治理效能和直排达标冲击力却高10倍以上。
1. 传统生物法
1) 厌氧菌——好氧菌分时间、分空间排队工作，导致降解周期延长；
2) 厌氧菌——好氧菌工况无间歇切换轮休周期，导致菌群代谢疲劳、迟滞状态无法快速再生；
3) 多菌种间没有恰当的几何载体共生定植，进而无法有效的专业分工协作，各兵种单打独斗导致总降解时间很长，酶解强度很弱；而污水尾水常滞留在最难降解的像桃子同样的质核；故而无法冲刺真排达标。
2. “生物芯”工艺
1) 多菌种在同一个时空同步工作，逐级降解周期被压短；
2) 多菌种切换工作，适度的轮休满足了细菌10-30分解代谢周期的生理需要，使“酶链条”再生强劲工况不衰退。
3) 多菌种被人为固定在一个几何载体上“分工协作”，抱负组合成熟的“酶解强度”得届时空上的保证；适时的轮休切换延续了酶的几何激增，使达标冲刺的降解合力持久坚挺，实现可连续净化目的。
3. 小结几何载体的作用：
1) 生物芯工艺一方面拟定系列几何载体做培养基铺料，在空间上为多菌种的“分工协作”提供了“实现的平台”，这是生物芯工艺的突破构想。
2) 定植共生的降解平台，为多菌种生物链接受必要有益的环境条件（光、气、温、湿）提供了通畅的感受、感应通道；如通氧良好的“骨架”为好养菌提供了良好的代谢条件；
3) 微生物种群的良性共生发育，使降解生物膜群落良好实现“抓住活泥、排掉死泥”提供了也许，进而保证了“酶链条”的可连续几何倍增。

三、 “生物芯”工艺诞生溯源：仿生学
1. 像鸟变飞机、鱼变轮船，自然界的“霉变降解”启发八类发明了传统的活性污泥法水解决工艺；但传统法只能对COD值3000mg/l的有机污水有效，我们如何能像人类追求奥运“更快、更高、更强”的精神同样，让传统生物法的降污效能完毕质的奔腾，同步根治环境生态日益加剧的危杌？我们回到仿生学上开始了漫长的探索。
2. 仿生思维迁移：模仿人体食物的消化链建立生物芯降解的细菌链！食物的消化程序是：
口腔唾液酶一次降解
胃酶、脂肪酶、蛋白酶、糖化酶、胰岛素等的二次降解
十二指肠酶、小肠酶三四次降解
大肠酶、直肠酶的终极降解
便泥、排气完毕食物链的全程消化。降解周期平均△t≈6小时

3. 迁移突破：让细菌链的个性菌种定植共生于彼此连接紧密的“生物骨架上”，对口分工协作,令“多级酶”各司其职，使有污染源一次性流经“生物骨架”时就能在△t<1小时的周期内达成同步降解目的。而后多级次串联，就能在几个小时内整体裉治完毕直排降解目的。
如图简示:单级池一个“生物载体骨架”内的变化：
硝化反硝化优势菌群：放氮气、少量氨气；
油质降解优势菌：放二氧化碳、水；
苯环剪刀菌：放二氧化碳、甲烷、水；
脱硫菌：放硫化氢、二氧化碳、水；
嗜盐菌、嗜铁菌、解磷菌。。。。。。同步工作，短周期达标。

4. 迁移仿生：在保持良好环境条件光、温、氧、水等下，通过均衡饮食（适口污水）、规律起居（定期轮休切换）、科学运动（适度工作）、有效调养（定期喷洒保养液、清於泥），使各级“载体骨架”上的酶链条可连续旺盛代谢；再进行多级“净化过滤组合”，达成COD值10000mg/l → <80mg/l直排回用目的。
5. 小结:
① 酶的几何倍增实现降解时效“质的奔腾”。
② 人体消化食物的过程是物理加工（牙齿切碎）、化学水解（0.3%盐酸酸解）、生物降解（酶催化）三位一体的协作过程；我们的生物芯工艺也模拟采用物理吸咐（玉米芯生物载体）、化学中和（pH=8.5-9的碱液清淤中和）、生物降解（酶催化）三位一体同步工作，完毕人为设定的多级降解目的。

四、 “生物芯”合成难点：
1. 选种：
“找准兼容菌、培养共生菌、淘汰相克菌”，针对待解决污水有机成分特点，按上述“15字令”耐心选种，这个过程是合成生物芯成功的第一个难点！我们知道自然界发现的多种对人体无毒又可降解有机物的微生物成千上万，它们的生物学性状、学名也多不胜数（像纳豆芽孢杆菌、地衣芽孢杆菌、枯草芽孢杆菌、腊样芽孢杆菌等等)，如涉及真菌的种类就更多了。
2.合成：
将筛选好的各单一专业功能优势菌种定植共生的合成，是第二个难点！如选择玉米芯等有物理形状的生物载体，使各接种菌可以互不相克的兼容定植、活跃共生。如发生相克严重，就像人体内的致病菌一旦打败益生菌（双歧杆菌、乳酸杆菌等），加之外力（抗生素）不介入防御，则人体各个脏器不久就会衰老、致病、退化甚至死亡。这一原理启发我们筛选的多菌种生物链必须兼容共生，互为因果，而不能互相排斥。这一难点导致生物芯的足量合成需要在反复小试中完毕，多步到位过程中的部分浪费很难避免。
3.养护：
生物芯的初步成熟养护是合成工作的关键环节，也是合成工作的第三个难点！对初期小试证明合格的生物芯工作一段时间后也许“断链”、“变异”，使尚在走向成熟磨练期的生物芯部分夭折，要取出补料、换料（即重新培养）。这个比例在全系统稳定后的正常情况下每年补换8-10%。只有精心庇护处在工作状态的生物芯（及时清淤、耐心喷洒保养液），可以将折旧率减少。平常保养费构成了生物芯工艺的重要运营成本，它比电的工耗高一些。

五、 实行依据：
E效=K·△X· v/s·△t° ；效能测算公式，其中
1. K：料温常数，当15C°时设定为k=1；当温度（指料温）每产生±1C°变化，K值递减-0.05；即表达15C°为最宜料温（生物芯）工作温度；料温高于或低于15C°太远，都使正相关函数E效减少。
2 △X：人为设定的目的降解强度；如1.5公斤COD/吨水，表达每吨污水走过生物芯滤池的降解量为1.5公斤/吨水。
3. V：是公司客观排污流速，它由排量t/d决定。如华药三废中心6000t/d排量下的流速为6000t/d=250吨/小时。
4. S级池：每级生物芯反映池的工作面积。单位是平方米（m²）；生物芯适合厚度已反复验证为H=0.5米（0.5m）。
5. Δt°： 表达每级池中每单元工作组轮休系数。它的量化表达举例说明。如第一级生物芯反映池第一组天天循坏切换“工作轮休”中的总工作时间是260分钟，则其轮体系数：
△t°= 260分钟 / 60分钟 / 小时 / 24小时=0.18；
6. E效：以上五个因子拟定后该级池生物芯的工作效能就被推定，其单位COD公斤/m²· 小时，表达该级生物芯每小时每m²所能降解的COD实际值。
7. E°效临：表达新合成的生物芯经小试测定所能降解COD的最高临界量值，超过这个额定临界值工作，生物芯就会瘫痪、罢工、甚至死亡。它的单位同样是COD公斤/m²·小时。
8. S总：表达多级生物芯工作面积总和。由于E°效临和△t°均由合成的生物芯小试拟定，这两个值越高表达合成水平的成熟度越高，降解域值越宽，轮休越短工作时间越长，反之则反。因此，当已知E°效临、△t°、△X、V、K时，单级工作面积S级池由E°效临=K·△X·V/S·△t°转换得：S级=K·△X·V/E°效临·Δt；
实操路演例一：
当①料温15C°、K=1；
②△X设定“降解强度”达成1450mg/l=1.45公斤/吨污水；
③以华药三废中心两年前排量6000t/d计得V=250吨/小时（流速）；
④第一级反映池各组工作全天时间；假定由小试测定<260分钟，则△t°≈0.18；
⑤第一级反映池临界降解效能E°效临：
假定由小试测定<2023mg/L≈2公斤COD公斤/m²·小时。
则S第一级=1· 1.45公斤/吨· 250吨/小时/2公斤COD/m²·
小时·0.18=1006.94（m²）≈1000 m²（平方米）
以华北制药三废中心出卡斯塔（厌氧段出口）废水为起点治理，记得两年前我们测得的是6000~8000mg/lCOD；则可绕过（省略）卡斯池的大耗能曝气好氧段，通过嫁接4~6级的生物芯工艺，将排水终端锁在200±50mg/l之内，获得节能减排的双重效果。

六、 实行方案：
（一）污水解决：
1. ①在1万吨污水（印染、造纸、医药医疗、食品及调味料）中，可生化性较好的工业污水，在土建工程验收之后，6~8个月可安装完毕配套生物芯降解工艺设备，安装完毕配套生物芯降解工艺设备，2~4个月完毕调试，1~2个月完毕验收。
* 可生化性指标：B/C≥0.4,B/N≥4.
②对于常规化工和精细化工等高难生化的化工类污水（B/C<0.3,B/N<3），
土建工程验收之后，需要8~12个月安装完毕配套生物芯降解工艺设备，
3~6个月完毕调试，2~4个月完毕验收。
③整改分两种情况，第一种是从头水至尾水整改，需要1~2年时间；第二
种是只整改尾水，需要6~12个月时间。以上两种都需要根据污水的可
生化性来决定。
2. 目前国家执行标准的一级直排标准：COD≦50mg/L、BOD≦15mg/L、NH3-N≦15mg/L。
3. 我们能做到的：①公司排放可以达成安全接管标准，不超标。②排放水可以达成下游水站直排标准。③用水量大的公司可以实现对外零排放，并且可以做到公司用水内部循环使用。
4. 生物芯工艺的生产设备是根据各种污水的污染值（BOD、COD），以及客户验收标准设计安装、量身定做的。
设备安装验收总价，是以客户验收标准进行计算；可生化性高难的污水解决设备比可生化性较好的设备价格要高出约1~1.5倍。
（二）污泥解决：
1. 我们采用的治理技术为生物芯工艺技术（自有）。
2. 工作面积为：天天污泥产出量X200平米（涉及配套的办公等用地）
3. 转化完毕为15天一个周期
4. 我们的解决标准可以达成国家生物有机肥标准当中对重金属的限制标准规定。

七． 补充说明：
我们对前面总结的实行依据（效能公式）补充两点说明：
1. 公式中的6个参数紧密相关，交叉锁定，每一项参数都来源于检查生物芯成熟度的多次反复小试，不能随意凭主观愿望极端拟定。它是我们长期探索发现并总结得出的一条潜伏在微生物自然卷的客观规律，它比较客观地指导并校正了我们逐渐放大的实验规模也许出现的错误，值得珍视，但还需要继续完善。比如，应逐渐将光的照度、气、水、声等因素包入。此外，本效能测算公式重要针对新建污水厂的全程解决面积安排；而对已有的老水站超标尾水的达标治理则可以采用更简洁的方法实行，像足球守门员同样把好达标接管最后一关即可。
2. 生物芯工艺不仅可以将工业废水直接解决达标回用农业灌溉，还可以同步将协伴产生的污泥转化为有机肥用于城乡绿化种植，同时还可以将协伴废气吸取消除。
* 我们在石家庄制药、华北制药最大的青霉素生产厂发酵废水及釜残液达标接管治理的中试，可以请相关公司负责人与上述制药厂的环保处联系求证。我们可提供该相关鉴证负责人的联系方式。

2023年5月