造纸废水依据原料种类、生产工艺、废水处理方法等不同,其各工段混合废水(黑液除外)经二级生化处理,COD去除率65%-85%之间、BOD去除率在60%-90%之间,色度去除率在50%-85%之间,二级生化出水COD浓度在280～150mg/L之间,水质分析表明污染物仍以有机物为主,废水中剩余污染物存在继续被生物降解的潜力。本论文以造纸废水污染特性分析为基础,根据好氧微生物降解特点以及营养需求,研发微生物促生剂Bio-stimulant (BS).并根据促生作用对微生物促生剂在造纸废水好氧处理中的促生机理进行研究。微生物促生剂设计具有,提高废水可生化性、深度降解废水中剩余污染物；优化微生物菌群；提高单位活性污泥降解的功能。通过生化处理前后废水水质分析发现：生化出水中含有大量苯类、酚类、烷类有机污染物；由于企业生产过程中水的循环回用,造纸废水生化后Ca、Al离子含量较高,但不含对微生物生长有促进作用的微量元素。以废水水质分析结果为依据,微生物促生剂配方设计含有纤维细胞壁主要成分降解酶、氮磷元素、微量元素、激素以及生长因子等成分。通过使用不同微生物促生剂配方对造纸废水COD、色度、可生化性等综合影响研究发现,造纸废水微生物促生剂优化配方为BS7：漆酶50U/mg+纤维素酶5U/mg+半纤维酶10 U/mg+微量元素营养盐5μg/mg+赤霉素溶液1μg/mg+黄腐酸10μg/mg+氯化铵0.5mg/mg+磷酸二氢钠0.08mg/mg。在造纸废水处理过程中连续添加促生剂(BS7)15天后,生化出水COD、色度去除效果以及可生化性均有所提高。COD去除率最高值达到85.2%,提高幅度为10.5%；色度去除率最高值达到74.8%,提高幅度为5.9%; BOD/COD平均值从原来的0.29提升至0.39。活性污泥的MLSS、SVI、SOUR等指标也有所提高,其排泥周期缩短。添加促生剂后污泥的MLVSS/MLSS增加至0.724,提高幅度为7.58%,同时BS组SOUR值提高了4.3ngO2/(g MLVSS),提高幅度为15.82%。促生剂添加使废水紫外-可见光谱出现E带吸收峰位移,红外光谱中2730cm-1、1738c m-1两处吸收峰消失,2046cm-1、1640cm-1、 1384cm-1、676cm-1、处吸收峰强度降低。紫外、红外光谱的变化表明促生剂的添加可促进芳香族化合物、羧酸类、醛类、醇类物质的降解或转化。通过GC-MS分析发现,促生剂添加后有机污染物种类比空白组少2种,废水中较难降解苯类、烷类、脂类相对含量降低。上述研究证明促生剂有深度降解废水中剩余污染物,提高废水可生化性的作用。促生剂与活性污泥粒径分析表明：促生剂各组分中,粒径分布均匀、小于或接近活性污泥的成分,容易被微生物吸收,对出水效果的影响也相对明显。促生剂各组添加前后活性污泥拉曼光谱变化表明：黄腐酸在促生剂中有协同有机物降解与营养物质吸收摄取的作用,添加前后污泥拉曼光谱不变。显微镜观察发现,加入促生剂后活性污泥絮体密度明显变大、菌胶团结构紧实、絮体颜色加深,促生剂有助于延长污泥老化时间。在膨胀污泥中添加促生剂15天,并通过SEM观察发现：促生剂的添加使污泥骨架结构逐渐清晰,膨胀态污泥消失,污泥菌胶团结构明显,病态污泥恢复情况良好。上述研究表明,微生物促生剂依靠提高微生物整体营养状态、加快单位时间内微生物繁殖、延长水力提留时间内污泥龄,来实现优化微生物种群的作用。促生剂对微生物胞外聚合物(EPS)成分与结构的影响分析表明：添加促生剂后微生物总EPS、蛋白质及多糖含量提高,EPS量增加至未添加促生剂组2倍左右；蛋白质与多糖比值(PN/PS值)由初始的4.81下降至3.37,PN/PS值越低活性污泥絮凝沉降性越佳；DNA在EPS中的含量下降为6.276mg/g,远低于初始值10.336 mg/g,细胞越健康、代谢能力与营养条件越好,DNA在总EPS中所占比例越低。EPS层结构分析表明：促生剂添加明显提高TB-EPS层在EPS整体结构上所占比例,TB-EPS层增加有利于改善微生物对污染物的吸附能力；EPS拉曼成像研究发现,促生剂添加导致活性污泥EPS浓度增加,大体积EPS聚合物增多；促生后EPS中羧酸、酚类结构高于空白组EPS, EP S聚合物中大多含有EPS2结构,EPS2结构增加使活性污泥在降解污染物过程中反应能力增强,菌胶团吸附性能提高。上述研究表明,微生物促生剂通过优化EPS组分、调整EPS层结构、改善EPS化学结构、提升整体细胞健康状态、提高菌胶团吸附絮凝效果,来实现提升单位活性污泥降解效率的作用。在造纸厂废水处理系统中实际使用促生剂22天,在此期间COD去除率为90.8%,与使用之前相比提高6%左右,且当停止使用BS一段时间内,出水COD去除率继续提高至92.5%；BS使用期间,污泥MLSS值稳定增长,出水口氨氮数值稳定下降,并保持在较低水平,小于氨氮排放标准值10mg/L。微生物促生剂对造纸废水生化处理的作用与机理研究表明：促生剂是依靠对水体环境中原有微生物修复与提高实现促生作用,可有效避免外源微生物添加引起的生物竞争等生态问题。促生剂的添加实现改善造纸废水出水水质、提高出水可生化性、降低后续深度处理成本的促生效果,并最终促进造纸废水全程处理效率提高。