高含鹽廢水處理方法

生物處理是目前廢水處理最常用的方法之一,它具有應用范圍廣、適應性強等特點(diǎn)。化工廢水如染料、農藥、醫藥中間體等含鹽較高的廢水則給生物處理帶來(lái)一定的難度。這類(lèi)廢水含鹽較高,污染嚴重,必須處理才能排放。況且,此類(lèi)廢水成分復雜,不具備回收價(jià)值,采用其他處理方法成本較高,因此生物處理仍是首選的方法。無(wú)機鹽類(lèi)在微生物生長(cháng)過(guò)程中起著(zhù)促進(jìn)酶反應,維持膜平衡和調節滲透壓的重要作用。但鹽濃度過(guò)高,會(huì )對微生物的生長(cháng)產(chǎn)生抑制作用,主要抑制原因在于①鹽濃度過(guò)高時(shí)滲透壓高,使微生物細胞脫水引起細胞原生質(zhì)分離;②高含鹽情況下因鹽析作用而使脫氫酶活性降低;③高氯離子濃度對細菌有毒害作用;④由水的密度增加,活性污泥容易上浮流失。為此,高含鹽廢水的生物處理需要進(jìn)行稀釋,通常在低濃度下(鹽濃度小于1%)運行,造成水資源的浪費,處理設施龐大、投資增加,運行費用提高。隨著(zhù)水資源的日趨緊張,國家出臺的保護水資源各項法規和收費的實(shí)施,給高含鹽廢水處理的企業(yè)帶來(lái)了負擔。

　　許多研究表明,生物方法可以處理高含鹽廢水。但由低鹽到高鹽,微生物有一個(gè)適應期。從淡水環(huán)境到高鹽環(huán)境時(shí),由于鹽的變化可能引起微生物代謝途徑的改變,菌種選擇的結果使適應高鹽的菌種較少,只有當微生物經(jīng)培養馴化后,才能產(chǎn)生適應高鹽的菌種,以耐受一定的鹽濃度。

　　我們曾對含CaCl2和NaCl的廢水生物處理進(jìn)行過(guò)專(zhuān)門(mén)研究,取得了較好的結果,以下介紹高含鹽廢水生物處理的研究和經(jīng)驗。

　　1　污泥的來(lái)源與馴化

　　鹽1%以下能很好生長(cháng)的微生物為非好鹽微生物,而在1%～2%以上均能生存增殖的微生物為耐鹽微生物。高含鹽廢水生物處理關(guān)鍵是要馴化出耐鹽微生物。

　　我們分別選用普通污水處理廠(chǎng)的活性污泥和高含鹽廢水排放溝邊土壤中耐鹽微生物進(jìn)行試驗將普通污泥倒入含CaCl21%左右的曝氣池中,經(jīng)過(guò)半個(gè)月馴化,鏡檢微生物菌膠團結構緊密,原生動(dòng)物有鐘蟲(chóng)、豆形蟲(chóng)、浮游蟲(chóng)等,多而活躍。經(jīng)逐步馴化至耐鹽為3%。將含鹽廢水排放的溝邊土壤與廢水混合攪拌后,取懸浮液倒入曝氣池,鏡檢菌膠團結構良好,色澤透明有大量的豆形蟲(chóng),非常活躍。用實(shí)際工業(yè)廢水在不同鹽濃度下經(jīng)過(guò)3個(gè)月試驗,兩種方法培養的微生物試驗結果分別見(jiàn)表1和表2。

　　由表1和表2可以看出,以上2種方法均可馴化和培養出耐鹽的微生物,均能達到在高含鹽條件下去除廢水中有機物的目的。

　　在含NaCl的氯丁橡膠廢水生物處理試驗中對馴化后的微生物進(jìn)行菌分離,其優(yōu)勢菌種為假單孢桿菌,其數量占菌數量的80%以上。而處理不含鹽的氯丁橡膠廢水的菌種主要是細菌和真菌,這表明微生物在含鹽廢水的馴化過(guò)程中,優(yōu)勢菌屬發(fā)生了較大的變化,分離出的優(yōu)勢菌種可以在更高的鹽濃度下生長(cháng)。表3是耐鹽菌種馴化前后的結果。

　　從表3可以看出,經(jīng)過(guò)一定時(shí)間的馴化,微生物耗氧速率大大提高。

　　2　微生物的耐鹽程度

　　抑制細菌生長(cháng)的鹽濃度,不同細菌差別很大。如大腸桿菌是6%,枯草桿菌是9%,嗜鹽菌在10%以上也能增殖,因此生物方法可以處理高含鹽廢水。由淡水環(huán)境到高鹽環(huán)境時(shí),由于菌種選擇的結果能適應高鹽的菌種很少,輪蟲(chóng)、固著(zhù)及游泳性纖毛蟲(chóng)等原生動(dòng)物迅速死亡,穩定以后游泳性纖毛蟲(chóng)可以重新出現。低鹽到高鹽時(shí),微生物有一個(gè)適應期,由高鹽到低鹽適應期更長(cháng),鹽濃度的變化可能引起微生物代謝途徑的改變。細菌馴化過(guò)程就是使代謝方式逐漸適應高鹽環(huán)境,并使耐鹽菌大量增殖的過(guò)程,但這需要一定的時(shí)間,急劇地變化鹽濃度或馴化時(shí)間過(guò)短都會(huì )使細菌受到抑制,因此把握鹽濃度的變化程度和馴化時(shí)間是十分重要的。活性污泥法處理含鹽廢水時(shí),若鹽濃度變化過(guò)大則可能導致處理效率和微生物活性的急劇下降。圖1是處理環(huán)氧丙烷廢水時(shí),CaCl2濃度突然變化對微生物脫氫酶的影響。當CaCl2濃度從2%突然升至3%時(shí),微生物由于受抑制而使脫氫酶由4.18μgTF/(mgVSS·h)下降到0,出水的COD也升高,經(jīng)一段時(shí)間適應后,脫氫酶又逐漸恢復到原來(lái)水平。

　　從表4可以看出,在一定鹽濃度范圍馴化的微生物,在低鹽或更高鹽濃度條件下均難以正常生長(cháng),甚至不生長(cháng)。

　　3　高含鹽廢水生物處理生物處理流程及參數的選擇應根據含鹽廢水的特點(diǎn)考慮,應注意控制含鹽廢水處理的不利因素。

　　3.1　高含鹽廢水生物處理流程的選擇

　　高含鹽廢水生物處理流程與普通生物處理流程基本一樣,主要包括調節池、曝氣池、二沉池、污泥回流、剩余污泥脫水、投加營(yíng)養鹽等。

　　(1)調節池。含鹽廢水調節池考慮的主要因素是廢水鹽濃度的變化,除生產(chǎn)波動(dòng)周期、沖擊因素外,應重點(diǎn)考慮水中鹽濃度的變化和如何進(jìn)行調整,低含鹽水量的減少或過(guò)高含鹽來(lái)水的沖擊。

　　(2)曝氣池。根據廢水中含鹽類(lèi)型不同,曝氣池選擇也應有所不同。生物處理含CaCl2較高的廢水,應采用傳統曝氣方式。鈣離子能增加活性污泥的絮體強度,高CaCl2可使污泥中灰分達到40%～50%,污泥密度增加,曝氣池中的污泥濃度可在20g/L以上。因此,應采用提升力較大的傳統曝氣、深井曝氣、流化床曝氣等曝氣方法。曝氣也應選用氣泡較大、提升力較強的散流曝氣器等曝氣方式。不可采用氣泡較小的微孔曝氣器和可變孔曝氣器,防止曝氣孔被無(wú)機鹽堵塞,不利于曝氣池的攪動(dòng)。曝氣強度也應大于普通生物處理,在10 m3/(m2·h)左右,或用中心管來(lái)增加提升和攪拌能力。高含鹽情況下氧的傳遞速度增加對高污泥濃度有利,只要菌膠團不解體,既使產(chǎn)生絲狀菌,污泥也不會(huì )上浮流失。含磷營(yíng)養鹽應注意投加位置,以免產(chǎn)生的磷酸鈣鹽沉淀不僅影響使用效果,而且產(chǎn)生結垢易堵塞管線(xiàn)。含NaCl較高的廢水生物處理時(shí),污泥灰分含量低于含CaCl2廢水,而含鹽廢水密度大,在污泥膨脹或曝氣池受到?jīng)_擊污泥解體時(shí),菌膠團比含CaCl2廢水容易上浮流失,因此含NaCl較高的廢水生物處理最好采用生物膜法。

　　(3)二沉池。二沉池表面負荷應有一定的余量,主要是考慮廢水密度增加,不利于污泥沉淀,尤其是含NaCl廢水。處理水量較大時(shí),特別是含CaCl2廢水,最好采用周邊傳動(dòng)式刮泥機,以適應污泥濃度高、密度大的特點(diǎn)。在采用傳統活性污泥法處理高CaCl2廢水時(shí),應適當加大污泥回流量,以減少廢水波動(dòng)造成的沖擊,提高系統的穩定性。

　　(4)污泥脫水。由于含CaCl2廢水生物處理的剩余污泥含鈣鹽多,有利于脫水,可不用加絮凝劑。

　　經(jīng)濃縮后的污泥濃度可大于50 g/L。剩余污泥量與普通廢水處理的剩余污泥類(lèi)似,設計參數可參考普通污泥脫水。

　　3.2　生物處理的控制

　　高含鹽廢水對生物處理不利,鹽濃度的波動(dòng)對生物處理影響更大。鹽濃度越高,污泥馴化時(shí)間也越長(cháng),經(jīng)馴化后菌群發(fā)生變化,菌膠團以嗜鹽菌為主。經(jīng)過(guò)馴化后的活性污泥在鹽含量3%～5%,甚至更高情況下均能正常運行。但鹽濃度的突然變化,對微生物的影響很大,可直接破壞正常運行,菌膠團解體,污泥上浮。如前所述,我們將生物處理CaCl2濃度從2%一下提高至3%測定微生物的脫氫酶受鹽濃度變化的影響,脫氫酶降為0,隨之而來(lái)出水COD增高,由于菌膠團的解體,出水COD甚至高于進(jìn)水COD,經(jīng)過(guò)一段時(shí)間(2個(gè)星期),處理效果才恢復原狀。因此,高含鹽廢水的生物處理,鹽濃度大幅度的變化是影響高含鹽廢水正常生物處理的主要原因。為此,應采取如下控制措施:①在調節池進(jìn)、出口設電導儀,加強對鹽濃度變化的監測和控制,使鹽廢水時(shí),通過(guò)增加曝氣池污泥濃度和加大污泥回流量,在一定范圍內減少鹽濃度波動(dòng)帶來(lái)的沖擊。③污泥濃縮池應存有一定的剩余污泥,在曝氣池受到?jīng)_擊,污泥流失時(shí),能迅速補充污泥,使生物處理很快恢復到正常水平。

　　4　高含鹽廢水的分析干擾

　　SS標準分析方法為重量法。高含鹽廢水SS分析在過(guò)濾時(shí),廢水中的鹽也粘在恒重過(guò)的濾紙上,使結果偏高,造成很大的分析誤差。因此,可用過(guò)濾后的污水將濾紙浸透后恒重,或各取50mL原水和過(guò)濾液,烘干后稱(chēng)重,兩者差為含鹽廢水的SS。COD按照《水質(zhì)—化學(xué)需氧量的測定—重鉻酸鹽法》(GB11914-89)的規定,“當氯離子含量超過(guò)1 000 mg/L時(shí),COD的最低允許值為250 mg/L,低于此值結果的準確度就不可靠。”高含鹽廢水生物處理的氯離子含量在15 000 mg/L左右,推薦閱讀《含油廢水處理技術(shù)研究進(jìn)展》

　　COD排放標準為100 mg/L,采用硫酸汞難以消除氯離子干擾。我們經(jīng)過(guò)多年的研究對硫酸汞掩蔽、碘吸收、硝酸銀沉淀、低重鉻酸鹽濃度等方法進(jìn)行過(guò)對比,認為采用低重鉻酸鹽濃度方法測定,方法簡(jiǎn)便,并可減少氯離子的干擾。