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嗜盐菌的特性与高盐废水生物处理的进展

北极星环保网来源:化工7072019/10/28 9:19:16我要投稿
所属行业: 水处理  关键词:高盐废水 有机废水 含盐废水

2 嗜盐菌处理含盐有机工业废水的研究进展

2. 1 盐对常规生化法的影响

1937年, Zo bell等首次通过实验研究了盐对处理有机废水的影响,他们用从生活污泥、土壤和海水接种来的微生物处理含盐废水,结果发现,在含盐度为28% 介质中三种不同来源的微生物存活率分别为0%、小于1% 、小于2% 。盐对常规生化法的影响主要有以下四个方面:

( 1) 对出水水质影响处理系统对离子的浓度变化很敏感,当系统突然受含高盐废水的冲击时,则系统的有机物去除率降低、微生物呼吸速率降低、SV I增大、出水BOD5、SS升高。

盐度突增2% 就能对系统产生显著破坏,因此,保持盐浓度的稳定是工程设计中主要考虑因素之一。

( 2) 对生物活性影响盐浓度的增加将破坏生物的代谢功能和降低生物的降解动力。在含盐3. 5%的系统中, 每毫克污泥降解总有机碳能力从0. 3mg /h降低到0. 12 mg /h。

( 3) 对生物种类的影响盐度的增加,使处理系统中的原生动物和丝状微生物减少 ,出水的悬浮物浓度一般高于100 mg /L。

( 4) 耐盐度的极限许多文献表明,盐度超过3%~ 5% 的废水不能用常规的生化法处理。

2. 2含盐废水处理研究进展

2. 2. 1处理系统中存在的耐盐微生物

在高含盐量环境中存在原核微生物主要是嗜盐菌,它们的生长需要盐分,如红皮盐杆菌能在12% ~30% (饱和浓度为30% )的盐度中生长,在盐度小于12% 的环境中不生长;当盐度低于9%时,细胞壁开始破裂[ 9] ,杆菌数量逐渐减少,直到消失。

其他嗜盐菌如条伦黄杆菌、钠盐脱硫弧菌、盐制品杆菌、变异微球菌、盐脱氮付球菌等也需要在含盐介质中才能生长。

在高含盐量环境中存在的原生动物的种类随含盐浓度的不同而有所变化,当盐含量低于8 g /L时,有大量轮虫、游泳性纤毛虫、有柄纤毛虫和其他高级原生动物;当盐含量在8~ 13 g /L时,还有轮虫、游泳性纤毛虫和个数多但不够活跃的有柄纤毛虫;而当盐含量为20 g /L时,曝气20 h后,尚存少量的低级原生动物、丝状细菌和菌胶团,曝气48 h 后,原生动物全部消失,只剩下菌胶团。

在含盐环境中,也存在着一些浮游生物。在盐含量为2~ 12 g /L环境中,浮游植物有嗜盐舟形藻、衣藻、光甲藻、绿裸藻等,啮蚀隐藻、尖尾蓝隐藻在盐含量2~ 6 g /L中占优势地位;在2、6、12 g /L三个盐浓度梯度中,浮游动物的优势种演替基本趋势为桡足类→轮虫(有时是原生动物)→桡足类和游仆虫。

2. 2. 2国内外处理含盐废水的研究进展

2. 2. 2. 1实验性研究

为了使适盐微生物能在含盐废水处理中广泛应用,国内外学者对此进行了大量的研究。1995年阿联酋U. A. E. 大学的Hamoda 等[28 ]使用活性污泥完全混合反应器分别对不含盐废水、含盐量10、30 g /L的废水在不同泥龄( 3~ 20 d)和不同有机负荷( CO DCr0. 5~ 2. 0 kg V SS· d)条件下进行平行对照实验,结果发现盐度对未经驯化的活性污泥系统产生明显的抑制影响,但经过一段时间驯化后,系统的活性污泥浓度增加,并显著改变了活性污泥中微生物种群的组成,而且对TOC的去除率均达到96%以上。

Wo olard等从大盐湖的土壤中筛选的嗜盐菌在SBR反应器中处理模拟含酚(约100 mg /L)油田废水,含盐量14%。经过7个月的连续运行,出水的酚浓度小于0. 1 mg /L, DOC浓度小于10 mg /L,悬浮物浓度小于50 mg /L。

而利用序批式生物膜反应器处理含盐量15% 的含酚(约100 mg /L)废水,处理后出水酚含量低于5 mg /L,单位载体表面的生物膜量为3. 86 g (干物质) ,生物膜厚度达到126μm。从生活污泥中接种的菌种经驯化,对含盐量6% ~ 8%的废水的TOC 去除率达到80% ;对于含盐量为12%的废水TOC去除率能达到43% 。

Dalmacija等指出,利用活性污泥处理废水过程中,高含盐量(约29 g /L)和高水力负荷(大于1. 5d- 1 )将会使处理系统的污泥减少、有机物去除率降低、出水悬浮物升高。他们通过试验证明,向曝气池中投加200 g /L的活性炭会明显改善处理系统的功能和出水水质,污泥容积指数约为60 mg /L,出水悬浮物和CODCr分别为20 mg /L和50 mg /L。活性炭的作用是吸附部分有机物和固定微生物,在活性炭表面形成生物膜,使系统的处理效果得到显著的提高。

此外, Kargi等利用间歇生物反应器进行了自配水样实验,研究了盐的抑制作用和动力学常数;Ludzack等开展了用传统活性污泥工艺处理含盐废水的效率研究。

国内学者也在这方面进行了大量的研究, 安林等讨论了盐对二段接触氧化法处理废水的影响;杨健用SBR法处理含盐含油发酵工业废水;梁展辉等对高盐度有机废水进行吹脱和冷却预处理后,再利用SBBR(序批式生物膜反应器)处理,都取得了良好的效果。

2. 2. 2. 2实际工程应用

美国密苏里州的一个制药厂排放生产废水390m3 /d,含盐量7. 4% , CODCr为7400 mg /L,主要处理单元有ZenoGem系统→活性污泥系统→厌氧处理系统→ SBR反应器,出水水质达到国家排放标准。

一个生产联氨产品的化工厂所排出的生产废水,含盐量为10% ,处理工艺流程为集水井→中和反应池→厌氧池→活性污泥流化床(流化床中以炭作为生物载体)。

在流化床中形成的污泥浓度为传统活性污泥的25倍,联氨和TO C的去除率能分别达到80%和50% ,但系统的处理效果不是很稳定。墨西哥的一个制药厂排出的高含盐量的生产废水有两种治理方案。

一种是将废水单独用一个生化系统处理,另一方案是将废水先通过一个蒸发设备,去除部分的盐,然后将废水排到该地区的污水处理系统。他们认为从技术角度考虑,两种方案都可行,但从经济角度考虑,后者比前者更具经济效益,因此,选择了第二种方案作为该废水的处理方法。

3 结论

国内外大量的研究实验证明了一些特殊微生物在高盐环境中照样能降解有机污染物,因此,利用生物系统处理高含盐量有机工业废水技术上是可行的,但在实际工程中,利用生化法直接处理(指不经过稀释和预先提取盐)高含盐量生产废水的应用还远远不够广泛,要使生化法在含盐有机废水处理中真正得到广泛的应用,还需要作很多更深入的研究。

延伸阅读:

处理高盐废水三类流行的蒸发系统

高盐废水零排放处理工艺技术经济比较分析

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