湖南清之源含鹽廢水的生物處理方法
來源：湖南清之源環(huán)？萍加邢薰 閱讀：2717 更新時(shí)間：2011-03-14 17:24含鹽污水的產(chǎn)生途徑廣泛，水量也逐年增加。去除含鹽污水中的有機(jī)污染物對(duì)環(huán)境造成的影響至關(guān)重要。但是由于高鹽對(duì)微生物的毒害和抑制作用，生物處理技術(shù)實(shí)施遇到極大阻礙。本文介紹幾種含鹽廢水的生物處理的方法以及在工程中的應(yīng)用。
1 含鹽廢水產(chǎn)生途徑
1.1海水代用排放的廢水
所謂海水代用就是將海水不進(jìn)行淡化處理而直接替代某些場(chǎng)合使用的淡水資源。在工業(yè)上，海水可以廣泛的用作鍋爐冷卻水，應(yīng)用到熱電、核電、石化、冶金、鋼鐵廠等行業(yè)上。城市生活用水。在城市生活中，海水可以替代淡水作為沖廁水。
1.2工業(yè)生產(chǎn)廢水
一些行業(yè)，如印染、造紙、化工、醫(yī)藥和農(nóng)藥等，在生產(chǎn)中產(chǎn)生高含鹽量的有機(jī)廢水。
1.3 其他高鹽廢水
船舶壓艙水
廢水最小化生產(chǎn)中產(chǎn)生的污水
大型船艦上產(chǎn)生的生活污水
2 無機(jī)鹽對(duì)微生物的抑制原理
2.1 抑制原理
含鹽廢水主要毒物是無機(jī)毒物，即高濃度的無機(jī)鹽，如氯鹽或硫酸鹽。有毒物質(zhì)對(duì)廢水生物處理的影響與毒物的類型和濃度有關(guān)，一般隨著濃度升高可分為刺激作用、抑制作用和毒害作用三大類。
高濃度無機(jī)鹽對(duì)廢水生物處理的毒害作用主要是通過升高的環(huán)境滲透壓而破壞微生物的細(xì)胞膜和菌體內(nèi)的酶，從而破壞微生物的生理活動(dòng)。
①微生物在等滲透壓下生長(zhǎng)良好。微生物在質(zhì)量為5~8.5g/L的NaCI溶液中，紅血球在質(zhì)量為9g/L的NaCI溶液中形態(tài)和大小不變，并生長(zhǎng)良好；②在低滲透壓（ρ（NaCI）0.1g/L）下，溶液水分子大量滲入微生物體內(nèi)，使微生物細(xì)胞發(fā)生膨脹，嚴(yán)重者破裂，導(dǎo)致微生物死亡；③在高滲透壓（ρ（NaCI）200g/L）下，微生物體內(nèi)水分子大量滲到體外，使細(xì)胞發(fā)生質(zhì)壁分離。
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)境下或者淡水處理構(gòu)筑物中的微生物接種到高鹽環(huán)境下，僅有部分微生物存活。這是鹽度對(duì)微生物的一種選擇。將淡水微生物的存活率定義為100％，當(dāng)鹽度超過20g/L,其存活率低于40％。因此，當(dāng)鹽度超過20g/：L，一般認(rèn)為用不同淡水微生物無法進(jìn)行處理。
3 適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，但在無鹽條件下生長(zhǎng)最好，其生長(zhǎng)也不需要大量無機(jī)鹽。
嗜鹽微生物：指在高鹽條件下可以生長(zhǎng)的細(xì)菌，其生長(zhǎng)離不開高鹽環(huán)境。按照最佳生長(zhǎng)鹽度范圍可以分為三類。
海洋菌： 最佳生長(zhǎng)鹽度1～3％
中度嗜鹽菌： 最佳生長(zhǎng)鹽度3～15％
極度嗜鹽菌： 最佳生長(zhǎng)鹽度15～30％
4 生物處理高鹽污水遇到的問題
4.1鹽度適應(yīng)差
傳統(tǒng)活性污泥法馴化處理鹽度低于2％含鹽廢水。
當(dāng)鹽度環(huán)境變?yōu)榈h(huán)境時(shí)，污泥的適應(yīng)性會(huì)很快消失。
4.2鹽度變化影響大
鹽度在0.5～2％變化通常會(huì)對(duì)處理系統(tǒng)產(chǎn)生嚴(yán)重的干擾。
突然變化鹽度比逐漸變化鹽度對(duì)系統(tǒng)的干擾更大
從高鹽變?yōu)闊o鹽產(chǎn)生影響比低鹽環(huán)境變?yōu)楦啕}環(huán)境產(chǎn)生的影響要大
4.3降解速率緩慢
隨著鹽度的升高有機(jī)物降解速率下降，因此低F/M更適合含鹽廢水的處理。圖3.5為SBR法處理在各鹽度下的處理效果。
4.4污泥流失嚴(yán)重
鹽度改變污泥中微生物的組成，改變了污泥的沉淀性和出水SS，污泥流失嚴(yán)重.
5 高鹽污水生物處理工程對(duì)策
5.1 馴化淡水微生物
適應(yīng)于生活在淡水生物處理設(shè)施中的微生物在進(jìn)入一定濃度的含鹽環(huán)境內(nèi)，會(huì)通過自身的滲透壓調(diào)節(jié)機(jī)制來平衡細(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)來形成新的胞外保護(hù)層，調(diào)節(jié)自身的代謝途徑，改變基因組成等，因此，正；钚晕勰嗫梢栽谝欢}度范圍內(nèi)通過一定時(shí)間的馴化處理含鹽廢水。
雖然污泥通過馴化可以提高系統(tǒng)耐鹽范圍，提高系統(tǒng)的處理效率，但是，馴化污泥中的微生物對(duì)鹽度的耐受范圍有限，而且對(duì)環(huán)境的變化敏感。當(dāng)鹽度環(huán)境變化時(shí)，微生物的適應(yīng)性會(huì)立刻消失。馴化只是微生物適應(yīng)環(huán)境的暫時(shí)生理調(diào)整，不具有遺傳特性。這種適應(yīng)性的敏感對(duì)污水處理工程的實(shí)施很不利。
研究認(rèn)為，在鹽度小于20g/L條件下，可以通過鹽度馴化處理含鹽污水。但是馴化鹽度濃度必須逐漸提高，分階段的將系統(tǒng)馴化到要求鹽度水平。突然高鹽環(huán)境會(huì)造成馴化的失敗和啟動(dòng)的延遲。
5.2 稀釋進(jìn)水鹽度
既然高鹽成為微生物的抑制和毒害劑，那么將進(jìn)水進(jìn)行稀釋，使鹽度低于毒域值，生物處理就不會(huì)收到抑制。這種方法簡(jiǎn)單，易于操作和管理；其缺點(diǎn)就是增加處理規(guī)模，增加基建投資，增加運(yùn)行費(fèi)用，浪費(fèi)水資源。
5.3 利用適鹽微生物
接種或者基因固定化適鹽微生物處理高鹽污水是一種有效的處理方法。此種方法可以處理超過3％的高鹽污水，這是不同馴化法無法實(shí)現(xiàn)的。其篩選出的某些具有特定污染物去除的適鹽菌可以具有高的專性降解能力，大大提高處理效果。篩選接種物來源于海洋或者河口底泥、曬鹽場(chǎng)底物和其他高鹽環(huán)境下的活性物質(zhì)。篩選往往有一定的程序和基因化措施。
這種方法的缺點(diǎn)是啟動(dòng)時(shí)間長(zhǎng)，前期啟動(dòng)費(fèi)用高。但是對(duì)于高鹽污水生物處理而言，是可行的方法。
5.4 添加拮抗劑
拮抗作用是指一種毒物的毒害作用因另一種物質(zhì)的存在或者增加而降低的情況。
圖中可以看出一種毒物的毒害作用隨著另一種物質(zhì)的低濃度增加而減少，并在最佳狀態(tài)后，隨拮抗劑濃度的進(jìn)一步增加而反應(yīng)速率下降。
目前研究，發(fā)現(xiàn)K會(huì)對(duì)Na產(chǎn)生拮抗作用，減少Na鹽對(duì)微生物的毒害作用。吸鉀排鈉作用主要原理可能是Na+/K+反向轉(zhuǎn)運(yùn)功能。細(xì)菌的生長(zhǎng)雖然需要高鈉的環(huán)境,細(xì)胞內(nèi)的Na濃度并不高,如鹽桿菌光介導(dǎo)的H+質(zhì)子泵具有Na+/K+反向轉(zhuǎn)運(yùn)功能,即具有吸收和濃縮Ｋ+和向胞外排放Na+的能力. Ｋ+作為一種相容性溶質(zhì),可以調(diào)節(jié)滲透壓達(dá)到細(xì)胞內(nèi)外平衡,其濃度高達(dá)7mol/L,以維持內(nèi)外同樣的水活度.例如嗜鹽厭氧菌、嗜鹽硫還原菌及嗜鹽古菌是采用細(xì)胞內(nèi)積累高濃度K+來對(duì)抗胞外的高滲環(huán)境.例酵母中的Na+/K+反向載體可以將多余的鹽分排出體外,提高酵母的耐鹽性.
5.5 選擇合適處理工藝
不同的處理工藝影響微生物的耐鹽范圍。以下為報(bào)道的幾種生物處理方法中NaCl濃度的限制量.研究普遍認(rèn)為生物膜法的耐鹽能力大于懸浮活性污泥法。另外, 加設(shè)厭養(yǎng)段可以大大提高后繼好氧段的耐鹽范圍。
6 高鹽污水生物處理的設(shè)計(jì)要求
6.1 增設(shè)鹽度調(diào)節(jié)池
鹽度變化對(duì)穩(wěn)定的系統(tǒng)產(chǎn)生極大的影響，表現(xiàn)為處理效率的急劇下降和污泥的大量流失。設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)設(shè)
立調(diào)節(jié)池保證鹽度的相對(duì)穩(wěn)定。可以在調(diào)節(jié)池進(jìn)出口設(shè)立電導(dǎo)監(jiān)測(cè)裝置，加強(qiáng)鹽度的在線的控制于反饋，防止鹽度沖擊造成處理系統(tǒng)處理的失敗。
6.2 減少污泥負(fù)荷
鹽度降低生物降解的速率，因此設(shè)計(jì)負(fù)荷要相對(duì)減少。很多研究已經(jīng)證明，在高鹽環(huán)境下污泥指數(shù)降低，因此，不必?fù)?dān)心過低負(fù)荷造成的污泥膨脹。
6.3 增加污泥濃度
高鹽處理污泥的蓄凝性差，污泥流失嚴(yán)重。因此，在設(shè)計(jì)中應(yīng)保證高的污泥濃度。這也是提高處理效率的一種手段。還可以在設(shè)計(jì)污泥濃縮池時(shí)，保證額外的污泥儲(chǔ)量，當(dāng)污泥流失時(shí)，迅速補(bǔ)給。
6.4 加大澄清池停留時(shí)間
高鹽影響蓄凝性，因此加長(zhǎng)的停留時(shí)間有利于污泥的沉降。
6.5 加大曝氣量
微生物在高鹽環(huán)境的適應(yīng)表現(xiàn)為好氧呼吸速率加大，因此呼吸會(huì)造成額外的氧耗量。提高水中溶解氧濃度利于微生物的新陳代謝作用。提供其適應(yīng)高鹽環(huán)境的生理要求。
