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處理工業(yè)廢水最常用的生物處理方法

處理工業(yè)廢水最常用的生物處理方法

含鹽污水的產(chǎn)生途徑非常廣泛，水量也在逐年增加。去除含鹽污水中的有機(jī)污染物對(duì)環(huán)境的影響非常重要。然而，由于高鹽對(duì)微生物的毒性和抑制作用，大大阻礙了生物處理技術(shù)的實(shí)施。介紹了幾種含鹽廢水的生物處理方法及其在工程中的應(yīng)用。1產(chǎn)生含鹽廢水的途徑1.1海水替代排放的廢水所謂海水替代，就是不經(jīng)過(guò)脫鹽處理，直接替代一些場(chǎng)合使用的淡水資源。工業(yè)上，海水可廣泛用作鍋爐冷卻水，應(yīng)用于火電、核電、石化、冶金、鋼廠等行業(yè)。城市生活用水。在城市生活中，海水可以代替淡水作為沖廁用水。1.2工業(yè)生產(chǎn)廢水有些行業(yè)，如印染、造紙、化工、醫(yī)藥和農(nóng)藥等。，生產(chǎn)中產(chǎn)生高含鹽量的有機(jī)廢水。1.3其他高鹽廢水船舶壓載水廢水盡量減少大型船舶上生產(chǎn)生活污水產(chǎn)生的污水。

2無(wú)機(jī)鹽對(duì)微生物的抑制原理2.1抑制原理含鹽廢水中的主要毒物是無(wú)機(jī)毒物，即高濃度的無(wú)機(jī)鹽，如氯化物或硫酸鹽。有毒物質(zhì)對(duì)廢水生物處理的影響與有毒物質(zhì)的種類和濃度有關(guān)，隨著濃度的增加一般可分為刺激、抑制和毒性三類。高濃度無(wú)機(jī)鹽對(duì)廢水生物處理的毒性作用主要是通過(guò)提高環(huán)境滲透壓來(lái)破壞微生物細(xì)胞膜和細(xì)菌中的酶，從而破壞微生物的生理活性。①微生物在等滲壓力下生長(zhǎng)良好。在微生物質(zhì)量為5~8.5g/L的NaCl溶液中，紅細(xì)胞在質(zhì)量為9g/L的NaCl溶液中形狀和大小保持不變，生長(zhǎng)良好。②在低滲透壓下(ρ(NaCl)0.1g/L)，溶液中的大量水分子滲入微生物中，使微生物細(xì)胞膨脹，甚至破裂，導(dǎo)致微生物死亡；③在高滲透壓(ρ(NaCl)200g/L)下，微生物體內(nèi)大量水分子滲入體外，造成細(xì)胞質(zhì)壁分離。同時(shí)可以查看更多中國(guó)污水處理工程網(wǎng)的技術(shù)文件。2.2淡水微生物在不同鹽度下的存活率不同。生活在淡水環(huán)境或淡水處理構(gòu)筑物中的微生物被接種到高鹽環(huán)境中，只有一些微生物存活。這是對(duì)微生物鹽度的選擇。淡水微生物的存活率定義為100%。當(dāng)鹽度超過(guò)20g/L時(shí)，其存活率低于40%。因此，當(dāng)鹽度超過(guò)20g/:L時(shí)，一般認(rèn)為不能使用不同的淡水微生物進(jìn)行處理。

3耐鹽微生物的分類與利用:耐鹽微生物能耐受一定濃度的鹽溶液，但在無(wú)鹽條件下生長(zhǎng)最好，其生長(zhǎng)不需要大量無(wú)機(jī)鹽。嗜鹽微生物:指能在高鹽條件下生長(zhǎng)的細(xì)菌，其生長(zhǎng)離不開高鹽環(huán)境。根據(jù)最適生長(zhǎng)鹽度范圍，可分為三類。海洋細(xì)菌:最適生長(zhǎng)鹽度為1 ~ 3%。中度嗜鹽菌:最適生長(zhǎng)鹽度為3 ~ 15%。極端嗜鹽菌:最適生長(zhǎng)鹽度為15 ~ 30%。4高鹽廢水生物處理中遇到的問(wèn)題。4.1鹽度適應(yīng)能力差。采用傳統(tǒng)活性污泥法馴化處理含鹽量低于2%的含鹽廢水。當(dāng)鹽度環(huán)境轉(zhuǎn)變?yōu)榈h(huán)境時(shí)，污泥的適應(yīng)性很快就會(huì)消失。4.2鹽度變化的影響0.5 ~ 2%的大鹽度變化通常會(huì)對(duì)處理系統(tǒng)造成嚴(yán)重干擾。鹽度的突然變化比鹽度的逐漸變化對(duì)系統(tǒng)的影響更大。從高鹽度到無(wú)鹽環(huán)境的變化比從低鹽度到高鹽度的變化影響更大。4.3降解速度慢。隨著鹽度的增加，有機(jī)物的降解率降低，因此低F/M更適合含鹽廢水的處理。圖3.5顯示了SBR工藝在不同鹽度下的處理效果。4.4污泥流失嚴(yán)重鹽度改變了污泥中微生物的組成，改變了污泥的沉降性和出水的ss，導(dǎo)致污泥流失嚴(yán)重。

5高鹽度廢水生物處理的工程對(duì)策5.1淡水微生物的馴化適用于生活在淡水生物處理設(shè)施中的微生物。當(dāng)它們進(jìn)入一定濃度的鹽環(huán)境時(shí)，會(huì)通過(guò)自身的滲透壓調(diào)節(jié)機(jī)制來(lái)平衡細(xì)胞內(nèi)的滲透壓或保護(hù)細(xì)胞內(nèi)的原生質(zhì)。這些調(diào)節(jié)機(jī)制包括聚集低分子量物質(zhì)形成新的細(xì)胞外保護(hù)層、調(diào)節(jié)自身代謝途徑、改變基因組成等。因此，正?；钚晕勰嗫梢栽谝欢ǖ柠}度范圍內(nèi)馴化一定的時(shí)間來(lái)處理含鹽廢水。雖然污泥的馴化可以提高系統(tǒng)的耐鹽范圍和處理效率，但馴化污泥中的微生物對(duì)鹽度的耐受范圍有限，對(duì)環(huán)境變化敏感。當(dāng)鹽度環(huán)境發(fā)生變化時(shí)，微生物的適應(yīng)性會(huì)立即消失。馴化只是微生物適應(yīng)環(huán)境的一種暫時(shí)的生理調(diào)整，并沒(méi)有遺傳特征。這種適應(yīng)性敏感性對(duì)污水處理項(xiàng)目的實(shí)施非常不利。認(rèn)為含鹽廢水在鹽度小于20g/L時(shí)可以進(jìn)行鹽度馴化處理，但必須逐步提高馴化鹽度濃度，分階段將系統(tǒng)馴化至所需鹽度水平。突發(fā)的高鹽環(huán)境會(huì)造成馴化失敗和啟動(dòng)延遲。5.2稀釋進(jìn)水的鹽度。由于高鹽已經(jīng)成為微生物的抑制劑和毒物，如果稀釋進(jìn)水使鹽度低于毒性閾值，生物處理不會(huì)受到抑制。該方法簡(jiǎn)單，易于操作和管理；缺點(diǎn)是增加了處理規(guī)模、基建投資、運(yùn)行費(fèi)用和水資源的浪費(fèi)。5.3接種或基因固定化嗜鹽微生物是處理高鹽度污水的有效方法。這種方法可以處理3%以上的高鹽污水，這是不同馴化方法無(wú)法實(shí)現(xiàn)的。一些篩選出的去除特定污染物的嗜鹽菌可以具有較高的特定降解能力，大大提高了處理效果。篩選出的接種物來(lái)自于海洋或河口沉積物、鹽田基質(zhì)及其他高鹽環(huán)境中的活性物質(zhì)。篩查往往有一定的程序和遺傳措施。這種方法具有啟動(dòng)時(shí)間長(zhǎng)和初始啟動(dòng)成本高的缺點(diǎn)。但對(duì)于高鹽污水的生物處理是一種可行的方法。5.4加拮抗劑拮抗作用是指一種毒物的毒性作用因另一種物質(zhì)的存在或增加而降低的情況。從圖中可以看出，一種毒物的毒性作用隨著另一種物質(zhì)低濃度的增加而降低，達(dá)到最佳狀態(tài)后，反應(yīng)速率隨著拮抗劑濃度的進(jìn)一步增加而降低。目前發(fā)現(xiàn)K可以拮抗Na，降低Na鹽對(duì)微生物的毒性作用。鉀吸收和鈉排泄的主要原理可能是Na+/K+逆向轉(zhuǎn)運(yùn)。雖然細(xì)菌的生長(zhǎng)需要高鈉環(huán)境，但細(xì)胞內(nèi)Na濃度并不高。例如，鹽桿菌介導(dǎo)的H+質(zhì)子泵具有Na+/K+的逆向轉(zhuǎn)運(yùn)功能，即具有吸收和濃縮K+并向細(xì)胞外排出Na+的能力。K+作為一種相容的溶質(zhì)，可以調(diào)節(jié)滲透壓，達(dá)到細(xì)胞內(nèi)外的平衡，其濃度高達(dá)7mol/L，以維持內(nèi)外相同的水分活度。如嗜鹽厭氧菌、嗜鹽硫還原菌、嗜鹽古菌等在細(xì)胞內(nèi)積累高濃度的K+來(lái)抵抗細(xì)胞外的高滲環(huán)境。例如，酵母中的Na+/K+反向載體可以分泌多余的鹽，提高酵母的耐鹽性。有廢水需要處理的單位也可以在污水寶項(xiàng)目服務(wù)平臺(tái)咨詢有類似廢水處理經(jīng)驗(yàn)的企業(yè)。5.5選擇合適的處理工藝不同的處理工藝影響微生物的耐鹽范圍。這是下面報(bào)道的幾種生物處理方法中NaCl濃度的限制。一般認(rèn)為生物膜法的耐鹽性大于懸浮活性污泥法。此外，增加厭氧階段可以大大增加后續(xù)好氧階段的耐鹽范圍。

6高鹽度廢水生物處理的設(shè)計(jì)要求6.1設(shè)置鹽度調(diào)節(jié)池鹽度變化對(duì)穩(wěn)定系統(tǒng)的影響很大，表現(xiàn)為處理效率急劇下降，污泥大量流失。設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)設(shè)置調(diào)節(jié)池，以保證鹽度的相對(duì)穩(wěn)定?？稍谡{(diào)節(jié)池的進(jìn)、出口設(shè)置電導(dǎo)率監(jiān)測(cè)裝置，以加強(qiáng)在線反饋控制鹽度，防止因鹽度沖擊導(dǎo)致處理系統(tǒng)失效。6.2降低污泥負(fù)荷鹽度降低了生物降解的速率，因此設(shè)計(jì)負(fù)荷應(yīng)相對(duì)降低。很多研究證明，高鹽環(huán)境下污泥指數(shù)下降，無(wú)需擔(dān)心低負(fù)荷導(dǎo)致的污泥膨脹。6.3提高污泥濃度，高鹽處理的污泥混凝效果差，污泥流失嚴(yán)重。因此，在設(shè)計(jì)中應(yīng)保證較高的污泥濃度。這也是提高治療效率的一種手段。還可以在設(shè)計(jì)污泥濃縮池時(shí)保證額外的污泥儲(chǔ)存量，在污泥流失時(shí)快速補(bǔ)給。6.4增加澄清器的停留時(shí)間。高鹽影響混凝性能，因此較長(zhǎng)的停留時(shí)間有利于污泥的沉降。6.5增加通氣率微生物對(duì)高鹽環(huán)境的適應(yīng)表現(xiàn)為有氧呼吸率增加，因此呼吸作用會(huì)引起額外的耗氧量。使用羅茨鼓風(fēng)機(jī)增加水中溶解氧濃度，有利于微生物代謝。能滿足高鹽環(huán)境的生理要求。

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