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高鹽廢水處理專題之:高鹽濃度對工業廢水生化處理的影響研究

發布時間: 2017-01-25 07:02   556 次瀏覽


高鹽廢水處理,高鹽廢水處理技術,高鹽廢水處理工藝,高鹽廢水處理方法

高鹽濃度對工業廢水生化處理的影響研究
摘 要 研究了生物製藥廢水的不同含鹽量對生化處理係統效果的影響,以及對該係統中的生物學變化規律的影響。
在含鹽量低於215 ×104 mg/L時,廢水生化處理係統COD去除率可穩定在92%左右,汙泥活性良好;隨著進水鹽濃度的增
加,含鹽量達到215 ×104 mg/L時,汙泥活性開始受到抑製, COD去除率急劇下降至80%左右;當廢水含鹽量達到315 ×104
mg/L時,汙泥活性明顯受到抑製,汙泥絮體開始部分解體, COD去除率下降到60%左右;當廢水含鹽量達到610 ×104 mg/L
時,汙泥活性係統趨於崩潰,原生動物近乎絕跡,汙泥絮體細碎分散,可見少量球形遊離細菌, COD去除率僅有45%左右。

  高鹽濃度廢水包括高鹽生活廢水和高鹽工業廢
水。其主要來源有2個方麵,一是海水直接利用於
工業生產和生活用水,我國海水年利用量約為60億
m3 ,且逐年增長[ 1 ] ;二是有些工業行業生產過程中
排放的高鹽濃度廢水。Fikret Kargi等[ 2 ]利用間歇
生物反應器研究了鹽的抑製作用及動力學常數;
Hamoda等[ 3 ]利用完全混和式反應器研究了NaCl
(10 g/L和30 g/L)對活性汙泥工藝處理效率的影
響; Shim等[ 4 ]研究了高鹽環境下化工廢水的生物處
理; An Li等[ 5 ]討論了鹽度對二階段接觸氧化法處
理含鹽廢水的影響。但廢水中鹽濃度對生化處理係
統處理效果以及生物變化規律的影響究竟如何卻未
見係統的研究報道。本文作者就生物製藥廢水中的
鹽濃度對生化處理係統的影響及生化處理係統中活
性汙泥的生物學變化規律進行了試驗研究,對高含
鹽工業廢水的生化處理工程設計和工程調試具有相
當重要的理論意義和應用價值。
1 試驗方法與裝置
1. 1 廢水水質
試驗廢水取自哈爾濱製藥總廠汙水處理車間水解
酸化處理後出水,廢水的水質如下: COD 2826~6201
mg/L,BOD 1469~3350 mg/L, SS 908~1350 mg/L,含
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第8 期康 群等:高鹽濃度對工業廢水生化處理的影響研究
鹽量2587 mg/L, pH 615~715,水溫26~28 ℃。
1. 2 試驗裝置與方法
試驗采用自製的8 L SBR池,運行周期為24 h,
其中進水2 h,曝氣19 h,沉澱1 h,潷水2 h。SBR生
化池潷水率25%。
試驗研究采用生物製藥廠汙水處理車間水解酸
化池出水,溶入一定量的NaCl配成不同含鹽量的原
(廢)水,通過SBR池,研究含鹽量對廢水生化處理
係統COD去除率及活性汙泥的生物學變化規律的
影響。
1. 3 接種汙泥
接種汙泥為取自製藥廠汙水處理車間推流曝氣
池中活性汙泥,加入SBR 池中汙泥的平均濃度為
315 g TSS/L,活性汙泥的VSS/TSS = 0167。
1. 4 分析項目和測定方法
試驗中的分析項目有pH、溫度、MLSS、SV I、
COD及生物相等,測定方法采用文獻[ 6 ]的方法。
2 結果與討論
2. 1 耐鹽活性汙泥的培養與馴化
使用8 L SBR反應器,接種活性汙泥後用一定量
的NaCl配製成含鹽量為5000 mg/L的原(廢)水,在
試驗前進行了4周耐鹽活性汙泥的培養與馴化。馴
化過程中活性汙泥性狀變化的鏡檢結果見表1。
表1 耐鹽活性汙泥馴化情況
Table 1 Sa lt2resistan t activa ted sludge’s
change dur ing domestica tion
接種汙泥馴化時間活性汙泥的性狀變化
第1 d
有汙泥膨脹現象,其中含有大量的絲狀菌,絲
狀菌呈散布形式,為數不多的絮狀泥團零星
附著在絲狀菌上。微生動物數量不多,有部
分盾纖蟲,少量遊樸蟲、豆形蟲及輪蟲等
第7 d
汙泥整體形狀未發生變化,菌膠團難辯有何
區別,原生動物數量減少,輪蟲絕跡
第14 d 汙泥整體形狀未發生變化,有少量鞭毛蟲出現
第21 d
汙泥整體形狀未發生變化,鞭毛蟲數量有所
增加,有少量盾纖蟲出現
第28 d
汙泥中絲狀菌明顯受抑製,原生動物種類豐
富,不僅有鞭毛蟲,還有部分盾纖蟲及遊樸蟲
生化處理係統經過4 周的馴化,在含鹽量為
5000 mg/L 條件下, SBR 池進水COD 平均濃度為
3124 mg/L 時, 出水COD 平均濃度為265 mg/L,
COD平均去除率為9115%。
試驗結果初步表明: 對於較高含鹽量(5000
mg/L)的生物製藥廢水,大多數微生物能在廢水中
存活和繁殖,並能形成菌膠團,保證了廢水生化處理
係統的良好活性,廢水的處理效率較高, COD 去除
率穩定在91%以上。
這是因為微生物在受到高含鹽的衝擊時,會通
過自身的滲透壓調節機製來平衡細胞內的滲透壓來
保護細胞內的蛋白質[ 7, 8 ] ,這也說明含鹽廢水的生
物處理具有一定的可行性。
2. 2 活性汙泥係統耐鹽性能試驗研究
本試驗采用逐步提高廢水含鹽量的方法,研究
含鹽量對廢水生化處理係統活性汙泥的形態、汙泥
濃度、沉降性能和係統處理效果的影響。試驗周期
為40 d,試驗期間廢水中含鹽量的變化見圖1,在此
期間測定汙泥濃度和汙泥沉降性能和COD去除率
的變化情況,並觀察活性汙泥形態結構的變化。
圖1 試驗期間廢水含鹽量的變化
Fig. 1 The change of saline2concentration
ofwastewater during test
2. 2. 1 活性汙泥形態結構的變化
試驗結果表明,當廢水含鹽量低於2 ×104 mg/L
時,活性汙泥呈淡黃褐色,活性良好(見圖2A) ,原
生動物種類較豐富,數量上以鞭毛蟲居多,另有部分
盾纖蟲和遊樸蟲,隨著馴化的進行,出現大量十分微
小但遊動非常迅速的豆形蟲類;隨著廢水含鹽量的
增加,當含鹽量達到215 ×104 mg/L時,豆形蟲迅速
減少,出現少量活動比較迅速的盾形蟲和鞭毛蟲,同
時出現遊泳型纖毛蟲類; 當含鹽量達到315 ×
104 mg/L時,原生動物大量減少,絮狀汙泥開始出現
解體(見圖2B) ,活性汙泥開始變碎;當含鹽量達到
6 ×104 mg/L時,原生動物難以發現,僅可見少量球
形的遊離菌類,活性汙泥係統趨於崩潰。微生物種
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環境汙染治理技術與設備第6 卷
類和數量的變化是因為低等生物對環境適應性強,
對環境因素改變不甚敏感, 而較高等生物則相
反[ 9 ] ,當含鹽量逐漸升高,原生動物由於不能適應
環境變化數量迅速減少,種類也由較高等向較低等
轉變,直至消失,***後隻有少量菌類存在。
圖2 活性汙泥形態結構的變化
Fig. 2 Change of activated sludge configuration
2. 2. 2 生化處理係統汙泥濃度和汙泥沉降性能的
變化
廢水中含鹽量對生化處理係統汙泥濃度的影響
見圖3,對生化處理係統汙泥指數( SV I)的影響見
圖4。
圖3 廢水含鹽量對活性汙泥濃度的影響
Fig. 3 Effect of saline concentration
on activated sludge concentration
圖4 廢水含鹽量對活性汙泥SV I的影響
Fig. 4 Effect of saline concentration
on activated sludge SV I
由圖3和圖4可知:廢水中的含鹽量對汙泥濃
度有較大影響,特別是當含鹽量大於4 ×104 mg/L
時,汙泥濃度迅速下降,這是因為高鹽濃度通過大幅
度改變了環境滲透壓使微生物代謝功能受到嚴重損
害,甚至喪失,活性汙泥失去淨化活性和絮凝活性,
原有絮體解體,所以汙泥濃度迅速下降[ 10 ] 。但含鹽
量對生化處理係統的汙泥指數影響不大,僅有十分
小的下降趨勢。這可能是由於此時絮體解體後汙泥
顆粒較前密實細小造成的。
2. 2. 3 生化處理係統COD去除效果的變化
廢水中含鹽量對生化處理係統COD去除效果
的影響見圖5和圖6。
圖5 廢水含鹽量對出水COD濃度的影響
Fig. 5 Effect of saline concentration
on the COD of discharge water
圖6 廢水含鹽量對COD去除率的影響
Fig. 6 Effect of saline concentration on COD removal rate
由圖5和圖6可知,在廢水中含鹽量低於215
×104 mg/L條件下,當生化處理係統進水COD濃度
為2826~6201 mg/L時,其出水COD濃度為272~
348 mg/L, COD平均去除率為92% ,說明此時生化
處理係統汙泥活性良好;當廢水含鹽量達到215 ×
104 ~315 ×104 mg/L時,生化處理係統的COD去除
率稍有下降,由92%左右下降到80%左右,其原因
可能是,在此範圍內的衝擊負荷對汙泥活性有抑製
作用,但對汙泥中微生物的生理結構沒有破壞,其呼
吸、合成等新陳代謝作用仍能夠正常進行[ 11 ] ,所以
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第8 期康 群等:高鹽濃度對工業廢水生化處理的影響研究
COD去除率稍有下降但仍在80%以上;當廢水含鹽
量達到315 ×104 mg/L時,生化處理係統的COD去
除率下降到60%左右,汙泥活性明顯受到影響;當
廢水含鹽量大於6 ×104 mg/L 時,生化處理係統的
COD去除率下降到45%左右,其原因可能是:汙泥
結構受破壞,本身活性受阻,新陳代謝作用減緩,對
有機物去除率低,活性汙泥係統趨於崩潰[ 12 ] 。
3 結 論
(1) 活性汙泥係統中的大多數微生物,甚至是
部分原生動物,能夠在一定程度的高鹽度條件下存
活和繁殖。在含鹽量低於215 ×104 mg/L 時,生化
處理係統中的活性汙泥可以保持良好的狀態,對廢
水中的有機汙染物有較高的去除率(平均在92%左
右) ,在工程設計和調試中可以不需要專門考慮含
鹽量對廢水生化處理係統的影響。
(2) 當廢水中含鹽量達到215 ×104 mg/L 時,
生化處理係統的COD 去除率由92%左右下降到
80%左右,汙泥活性受到抑製,在工程設計和調試需
要增加一定的物化處理手段或投加微量元素提高汙
泥的活性;當廢水中含鹽量達到315 ×104 mg/L時,
生化處理係統的COD去除率下降到60%左右,生
化處理係統的汙泥活性明顯受到影響,絮狀汙泥開
始解體,原生動物難以存活,在工程設計和調試中需
要馴化和培養專門的工程細菌。
(3) 當廢水中含鹽量達到6 ×104 mg/L 時,生
化處理係統的COD去除率下降到僅45%左右,活
性汙泥係統趨於崩潰,原生動物近乎絕跡,僅可見少
量球形的遊離菌類,絮狀汙泥細碎分散。在工程設
計中******不采用以生化處理為主的工藝。