陳 斌

北京盈和瑞環(huán)保工程有限公司

高含鹽有機(jī)廢水生化處理技術(shù)探討

陳 斌

北京盈和瑞環(huán)保工程有限公司

陳斌，男，本科，北京盈和瑞環(huán)保工程有限公司，資深工程師，主要研究方向?yàn)槲鬯幚砉こ獭?/p>

本文介紹了高濃度鹽對(duì)有機(jī)廢水生化處理的影響，耐鹽菌在生化處理中的作用及培養(yǎng)馴化，同時(shí)介紹了厭氧、好氧及組合法在高含鹽廢水中的應(yīng)用情況及前景。

廢水中無機(jī)鹽質(zhì)量百分?jǐn)?shù)大于1%時(shí)稱為高含鹽廢水，是廢水處理領(lǐng)域的一大難題。而含鹽有機(jī)廢水在高含鹽廢水占比非常高，來源也非常廣泛，主要存在于化工、制藥、印染、食品和農(nóng)藥等行業(yè)，排水量也隨著工業(yè)的快速發(fā)展而逐年增加。處理此類廢水，目前比較常用的是物理化學(xué)方法，因其建設(shè)成本高，勞動(dòng)強(qiáng)度大，運(yùn)行費(fèi)用高，所以技術(shù)經(jīng)濟(jì)性不高，但在沒有更好的處理方法時(shí)，仍然是目前主要采用的方法。采用生物法處理高濃度鹽類有機(jī)廢水，具有良好的運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性，且無二次污染，是目前國(guó)內(nèi)外主攻方向和研究重點(diǎn)。

高濃度鹽類對(duì)生化系統(tǒng)的影響

生化處理的效率與程度受到鹽分種類及濃度的影響，根據(jù)影響程度可分為刺激、抑制和毒害。

不同的行業(yè)和領(lǐng)域，因其生產(chǎn)原料和生產(chǎn)過程不同，排放的高濃度鹽類有機(jī)廢水中，其有機(jī)污染物種類及數(shù)量具有較大差異，但廢水中的無機(jī)鹽種類基本相似，主要包含有Na+、Cl－、Ca2+、SO42－等。

廢水中的溶解性鹽濃度過高或離子強(qiáng)度過大，不僅給廢水的生化處理帶來困難，而且會(huì)對(duì)受納水體產(chǎn)生不利影響。C.R.Woolard和 R.L .Irvine的研究表明，傳統(tǒng)的活性污泥法對(duì)廢水中離子強(qiáng)度的變化很敏感。當(dāng)廢水中的鹽濃度增加時(shí)，可使微生物的正常代謝功能遭到破壞，代謝途徑減少，從而抑制微生物的生長(zhǎng)。若要保證反應(yīng)器的正常運(yùn)行，必須以更低的負(fù)荷率來處理含鹽廢水，但其硝化階段仍受抑制。通常，當(dāng)鹽濃度存在0.5%～2%變幅時(shí)，可引起系統(tǒng)的嚴(yán)重失穩(wěn)；特別是鹽濃度的驟然升降變化對(duì)生化處理影響更大。在某些情況下微生物可通過馴化而使生化處理取得比較滿意的效果；但這種馴化通常不具有持久性，其處理效率及穩(wěn)定性仍然取決于系統(tǒng)中相對(duì)穩(wěn)定的離子強(qiáng)度。廢水中含鹽量的再次升降對(duì)馴化后的微生物將造成新的影響與危害。

有機(jī)廢水在生化處理中受高濃度鹽類物質(zhì)影響的典型現(xiàn)象：處理效率低、穩(wěn)定性差、污泥松散沉降性差、污泥活性不高等。鹽濃度過高時(shí)，細(xì)胞膜內(nèi)外的不同滲透壓使微生物細(xì)胞脫水，從而破壞細(xì)胞結(jié)構(gòu)，引起細(xì)胞原生質(zhì)分離，細(xì)胞質(zhì)外流，最終破壞微生物的正常生長(zhǎng)與增殖，甚至直接致其死亡。

耐鹽菌在生化處理中的作用及馴化

耐鹽菌在生化處理中的作用

含鹽量較低的有機(jī)廢水，通?？梢圆捎贸Ｒ?guī)生化法獲得較好的效果，可當(dāng)含鹽量大于3%時(shí)，普通微生物處理收效甚微。嗜鹽菌和耐鹽菌在環(huán)境中廣泛存在，通過一定的方法可以馴化和提純，從而使其在工程領(lǐng)域的生化應(yīng)用提供基礎(chǔ)。通過科學(xué)方法馴化出處理高含鹽有機(jī)廢水的優(yōu)勢(shì)耐鹽菌，而嗜鹽細(xì)菌具有和傳統(tǒng)微生物相同的代謝可能，同時(shí)能利用更多種類的基質(zhì)進(jìn)行新陳代謝，并可利用多種電子受體，產(chǎn)生胞外多聚物，積累營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)等。

通常，對(duì)能在2.5mol/L以上氯化鈉溶液中有特殊適應(yīng)能力的細(xì)菌稱為耐鹽菌。這類細(xì)菌通常生活在鹽湖、鹽堿湖或海水中，腌制食品中也常發(fā)現(xiàn)這類微生物。根據(jù)耐鹽菌對(duì)鹽類物質(zhì)的耐受能力，可將其分為兩類：中度耐鹽菌和極端耐鹽菌。前者屬真細(xì)菌，后者屬古細(xì)菌?？缮钤?.5～2.5mol/LNaCl溶液中的稱為中度耐鹽菌；而能生活在2.5～5.2mol/LNaCl溶液中的嗜鹽菌，稱為極端耐鹽菌。

微生物生長(zhǎng)過程中突遇高鹽環(huán)境時(shí)，將受到嚴(yán)重的抑制甚至毒害，廢水中含鹽量與生化法處理效果呈負(fù)相關(guān)，根據(jù)雷云的研究表明，高濃度含鹽廢水生化處理的關(guān)鍵是要馴化出耐鹽微生物。

耐鹽菌的馴化

污水處理中的普通微生物，其生存環(huán)境在遇到逐步少量多次的引入含鹽水時(shí)，可以通過調(diào)節(jié)自身的滲透壓平衡系統(tǒng)，逐漸適應(yīng)新的環(huán)境，從而保護(hù)細(xì)胞結(jié)構(gòu)不受損傷和破壞。因此，活性污泥可以通過馴化，從而適應(yīng)一定鹽度范圍內(nèi)的含鹽有機(jī)廢水。通過系統(tǒng)的馴化方法，不僅可以使微生物增加對(duì)鹽度的耐受范圍，也可以降低其對(duì)鹽度變化的敏感程度。

生化處理是一個(gè)復(fù)雜的過程，通常，馴化條件具備后，采用遞增污水量的方式，使微生物逐步適應(yīng)新的生存條件，遞增幅度的大小應(yīng)根據(jù)微生物的反應(yīng)情況進(jìn)行相應(yīng)調(diào)整，通過優(yōu)勝劣汰，優(yōu)中選優(yōu)，最終獲得優(yōu)質(zhì)高效的菌種。

在實(shí)際工程應(yīng)用中，含鹽量低于2%時(shí)，可以通過馴化微生物達(dá)到預(yù)期目標(biāo)。一般情況下，選取污水處理廠污泥或同類廢水處理的污泥，在室溫下經(jīng)過篩選，得到所需的優(yōu)勢(shì)微生物，培養(yǎng)增殖，然后將其投加到活性污泥中，采用漸進(jìn)方式來馴化污泥，按照少量多次、逐步遞增的方法向培養(yǎng)基引入高鹽廢水，逐漸提高微生物對(duì)鹽含量的耐受度。在馴化過程中，應(yīng)控制好高鹽有機(jī)廢水的進(jìn)水量、濃度、頻率以及曝氣量等參數(shù)。經(jīng)過一段時(shí)間的培養(yǎng)馴化后，活性污泥的處理效果將得到明顯改善。

另外，也可以根據(jù)需要，采用稀釋進(jìn)水或添加拮抗劑的方法來輔助。

高含鹽有機(jī)廢水生化處理技術(shù)

高含鹽廢水的處理方法目前分為三大類，第一類是物理法，如膜分離法、蒸餾法；第二類是電化學(xué)法；第三類就是生化法。這三種方法各有利弊，因前兩種方法投資大，運(yùn)行費(fèi)用高等不足，從而限制了其發(fā)展，因此，目前研究和應(yīng)用較多的仍然是生化法。

厭氧法

在好氧狀態(tài)下難降解的物質(zhì)（如芳香類）的降解率比在厭氧環(huán)境下要低，這類物質(zhì)在厭氧狀態(tài)下較易降解，同時(shí)厭氧比好氧表現(xiàn)出了更好的耐鹽性。厭氧環(huán)境下的主要耐鹽菌如：禾他甲烷球菌M.voltae可以忍受5%的NaCl；革蘭氏陰性球菌、產(chǎn)甲烷細(xì)菌、費(fèi)氏弧菌V.fischeri，10%鹽濃度不生長(zhǎng)，不加鹽不生長(zhǎng)，7%生長(zhǎng)良好；哈威折光桿菌L.harveyi最適合食鹽2.0%～3.0%，無鹽不生長(zhǎng)；需鹽脫硫弧菌D.desulfuricanssubsp，需鹽生長(zhǎng)，在含蘋果酸鹽硫酸鹽培養(yǎng)基上生長(zhǎng)。

H2S是造成SO42－對(duì)厭氧生化處理過程破壞的主要原因。H2S濃度上升時(shí)，硫酸還原菌將優(yōu)勢(shì)增殖，而甲烷菌被抑制，導(dǎo)致pH值下降，厭氧微生物生存環(huán)境開始惡化，活性降低，有機(jī)物去除率受到影響，系統(tǒng)穩(wěn)定性遭受破壞。主要表現(xiàn)與指標(biāo)為：跑泥量增加、pH值下降、揮發(fā)性有機(jī)酸上升等。

為了降低和抑制SO42－的影響，通常投入Fe2+生成FeS和FeSO4，產(chǎn)生沉淀而被去除，從而盡可能消除硫化物在厭氧環(huán)境下對(duì)甲烷菌的抑制和破壞。

厭氧工藝在運(yùn)行費(fèi)用和適應(yīng)性方面相比好氧法更具優(yōu)勢(shì)，因此，近年來，厭氧條件下的高濃度含鹽有機(jī)廢水馴化微生物的研究越來越多。

好氧法

正常情況下好氧顆粒污泥相對(duì)致密而有光澤，且粒度也較均勻，而在高鹽條件下，好氧顆粒污泥變得色澤暗淡，表面粗糙，菌膠團(tuán)呈現(xiàn)松散狀態(tài)。

鹽濃度較低時(shí)，桿菌和球菌類成為優(yōu)勢(shì)菌種，而在鹽濃度較高時(shí)，絲狀菌將大量繁殖。鹽濃度越高，絲狀菌增殖越快，污泥沉降性變差，使出水SS升高，伴隨NH3－N和TP同步升高，最終使系統(tǒng)越來越難以持續(xù)穩(wěn)定的運(yùn)行。

有氧環(huán)境下，主要的耐鹽菌如：歐洲亞硝酸單胞菌N.europea Winogradsky1892，海水或淡水富加NH3和無機(jī)鹽培養(yǎng)基，革蘭氏陰性，無機(jī)化能型，專性好氧；野油菜黃單胞菌X.campestris，可耐受鹽濃度2.0%～5.0%，革蘭氏陰性，好氧、桿菌；生枝動(dòng)膠菌Z.ramigera，鹽濃度3.0%生長(zhǎng)良好，6.5%不生長(zhǎng)，革蘭氏陰性，好氧、桿菌。

在實(shí)際的工程應(yīng)用中，通常當(dāng)氯化物的含量高于5～8g/L時(shí)，將對(duì)好氧微生物產(chǎn)生不利影響。雖然過高的含鹽量對(duì)微生物存在毒性，但仍然可以通過馴化使之適應(yīng)。通常采用逐步提升鹽量負(fù)荷的方法來培養(yǎng)和馴化微生物，使其最終能適應(yīng)我們實(shí)際需要的環(huán)境。鹽分濃度的波動(dòng)幅度直接影響好氧微生物的活性，波動(dòng)幅度越大，對(duì)微生物的影響越大，甚至導(dǎo)致其暫時(shí)性失活直至死亡，從而使系統(tǒng)失穩(wěn)，出水水質(zhì)惡化。因此，好氧工藝對(duì)廢水的預(yù)處理要求較高，需要控制原水鹽分的濃度和均勻性，這就限制了好氧工藝在工程實(shí)踐應(yīng)用中的獨(dú)立應(yīng)用。

厭氧好氧組合法

高濃度含鹽有機(jī)廢水，采用單一的厭氧或好氧工藝通常無法達(dá)到處理要求。為了實(shí)現(xiàn)治理目標(biāo)，將厭氧和好氧相結(jié)合成了研究人員的選擇。實(shí)踐證明，先厭氧后活性污泥法的聯(lián)合處理方法，極大的改善了系統(tǒng)的鹽分耐受力和穩(wěn)定性，最終的出水效果明顯好轉(zhuǎn)，其中含酚廢水COD去除率可達(dá)96%。為了取得更好的處理效果，厭氧好氧組合法使用時(shí)，可輔助其他工藝，比如為了降低有機(jī)物濃度或減少鹽分含量，可采用以物化手段為主的預(yù)處理，為后續(xù)生化處理中的微生物創(chuàng)造較好的生存環(huán)境，以提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性和處理效果。

綜合后的典型流程：廢水先經(jīng)調(diào)節(jié)池均質(zhì)均量，再經(jīng)過物化預(yù)處理（比如pH調(diào)節(jié)、混凝沉淀、微電解等），然后進(jìn)入經(jīng)含有大量經(jīng)過耐鹽馴化的微生物的生化處理系統(tǒng)。

結(jié)語

廢水中含鹽量超過微生物耐受能力時(shí)，將產(chǎn)生抑制甚至毒害，因此，必須對(duì)微生物進(jìn)行篩選與馴化，增加活性污泥中微生物對(duì)高含鹽量的適應(yīng)性，使生化處理高含鹽有機(jī)廢水在工程應(yīng)用上成為可能。耐鹽菌來源廣泛，生存能力強(qiáng)，食譜寬廣，大多數(shù)的有機(jī)物均可成為其新陳代謝過程中的食物，因此，研究耐鹽菌的快速馴化方法及提純保純方式，對(duì)理論研究和工程應(yīng)用均具有非常重要的意義，利用經(jīng)過馴化的耐鹽菌處理高含鹽量的有機(jī)廢水擁有廣泛的應(yīng)用前景和推廣價(jià)值。