高濃度氯離子對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胞膜和菌體內的酶,從而破壞微生物的生理活動。
微生物在等滲透壓下生長良好,如微生物在質量為5~8.5g/L的NaC1溶液中;在低滲透壓(p(NaC1)=0.1g/L)下,溶液水分子大量滲入微生物體內,使微生物細胞發(fā)生膨脹,嚴重者破裂,導致微生物死亡;在高滲透壓,(p(NaC1)=200g/L)下,微生物體內水分子大量滲到體外(即:脫水),使細胞發(fā)生質壁分離。
微物的單位結構是細胞,細胞壁相當于半滲透膜,在氯離子濃度小于等于2000mg/L時,細胞壁可承受的滲透壓為0.5-1.0大氣壓,即使加上細胞壁和細胞質膜有一定的堅韌性和彈性,細胞壁可承受的滲透壓也不會大于5-6大氣壓。
但當水溶液中的氯離子濃度在5000mg/L以上時,滲透壓大約將增大至10-30大氣壓,在這樣大的滲透壓下,微生物體內的水分子會大量滲透到體外溶液中,造成細胞失水而發(fā)生質壁分離,嚴重者微生物死亡。工程經驗數據表明:當廢水中的氯離濃度大于2000mg/L時,微生物的活性將受到抑止,COD去除率會明顯下降;當廢水中的氯離子濃度大于8000mg/L時,會造成污泥體積膨脹,水面泛出大量泡沫,微生物會相繼死亡。
抑制污泥活性的表現(xiàn)
當生化系統(tǒng)氯離子濃度大幅度突變時,污泥的碳化性能和硝化性能會很快減弱甚至消失,導致COD去除率明顯下降,硝化過程亞硝酸鹽累積,即使提高污水中的溶解氧,效果不明顯。也就是說,活性污泥對氯離子濃度具有一定的容忍性,當氯離子濃度超過一定值時,系統(tǒng)降解能力下降,直至系統(tǒng)失去處理能力。
氯離子突然變化比氯離子逐漸變化對系統(tǒng)的干擾更大。隨著氯離子的升高,有機物降解速率下降,因此低F/M(養(yǎng)料與活性污泥在質量上的比值)更適合含氯離子廢水的處理。
氯離子改變污泥中微生物的組成,改變了污泥的沉淀性和出水SS,導致污泥流失嚴重,活性污泥的濃度下降,污泥指數升高,30分鐘沉降率下降。
活性污泥鏡檢結果來看,低鹽度時顯示其中生物相比較豐富,絲狀細菌、菌膠團、原生動物種類繁多,活性污泥顆粒很大,菌膠團呈封閉狀,絮凝體具有一定的緊密度。隨著來水氯離子濃度的升高,當氯離子突變由原來的150mg/L增至1000mg/L時,絲狀菌及原生動物基本不存在,而菌膠團變得更為密實,此時絮體變得細小,異常緊密。污水中有機物的降解主要靠污水中大量微生物的共同作用完成,氯離子增加導致活性污泥中微生物中屬數量減少,從而使有機物降解速率下降。
污水生化處理系統(tǒng)中氯離子含量超過多少會對微生物產生影響
(1)隨著鹽度的升高,活性污泥的生長受到影響。其生長曲線的變化表現(xiàn)在:適應期變長;對數增長期的生長速度變慢;減速生長期的歷時變長;
(2)鹽度加強了微生物的呼吸作用和細胞的溶胞作用;
(3)鹽度降低了有機物的可生物降解性和可降解程度。使有機物的去除率和降解速率下降。雖然延長曝氣時間可以提高有機物的去除效率,但是超一定時間,隨著曝氣時間的增加有機物去除率的升高緩慢。就經濟考慮,通過延長曝氣時間來提高高鹽有機物去除率的方法不可??;
(4)無機鹽使活性污泥的沉降性加強。隨著鹽度的增加,污泥指數下降;
(5)處理高鹽污水馴化活性污泥是處理系統(tǒng)取得成功的一個必要手段。活性污泥的馴化過程就是使微生物代謝方式逐漸適應高鹽環(huán)境,并使耐鹽菌大量繁殖的過程。
通過逐步提高生化進水氯離子含量,微生物會通過自身的滲透壓調節(jié)機制來平衡細胞內的滲透壓或保護細胞內的原生質,這些調節(jié)機制包括聚集低分子量物質來形成新的胞外保護層,調節(jié)自身的代謝途徑,改變基因組成等。
因此,正?;钚晕勰嗫梢栽谝欢入x子度范圍內通過一定時間的馴化處理高氯離子廢水,雖然活性污泥通過馴化可以提高系統(tǒng)耐氯離子范圍,提高系統(tǒng)的處理效率,但是,馴化活性污泥中的微生物對氯離子的耐受范圍有限,而且對環(huán)境的變化敏感。當氯離子環(huán)境突然變化時,微生物的適應性會立刻消失.馴化只是微生物適應環(huán)境的暫時生理調整,不具有遺傳特性。這種適應性的敏感對污水處理很不利。
活性污泥的馴化時間一般為7-10d,馴化可提高污泥微生物對鹽濃度的耐受程度,馴化初期活性污泥濃度減少,是由于鹽溶液的增加對微生物產生毒害,使部分微生物死亡,表現(xiàn)為負增長,在馴化后期適應了環(huán)境的微生物開始繁殖,故活性污泥濃度增多。以1.5%、2.5%的氯化鈉溶液中活性污泥對COD的去除情況為例,馴化初期與馴化后期COD去除率分別為:60%、80%和40%、60%。
為降低進生化系統(tǒng)氯離子的濃度,可將進水進行稀釋,使氯離子低于毒域值,生物處理就不會受到抑制。它的優(yōu)點是方法簡單,易于操作和管理;缺點是增加了處理規(guī)模、基建投資和運行費用。針對洋里污水廠而言,由于進水量大且連續(xù)運行,即使通過在線儀表測得某一時間氯離子濃度高,但進行針對性的稀釋的可操作性較差。故該方法更適用于產生高氯離子濃度廢水的工廠企業(yè)。
針對不同濃度的氯離子含量選擇不同的處理流程,適當選擇厭氧工藝流程來降低后序好氧段的耐受氯離子濃度的范圍。
適當提高生化系統(tǒng)中的溶解氧,以保證活性污泥的活性。
加大剩余活性污泥的排放,確保污泥的生長在對數生長期,以提高污染物的去除效率。
提高溶解氧的同時,污泥的新陳代謝加快。為保證污泥的新陳代謝,應確保營養(yǎng)的充足,如有需要可適當投加一定營養(yǎng)源,來保證污泥的活性。