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氯離子對污水處理中細菌的影響及對策
作者：污水處理閱讀：1323
隨著(zhù)水處理行業(yè)的繁榮，技術(shù)創(chuàng )新帶來(lái)了更多元化的污水過(guò)濾和凈化解決方案。廢水生物處置就是其中之一，但是要警惕高濃度氯離子產(chǎn)生的負面效應。本文詳解氯離子對污水處理中細菌的影響及對策。
氯離子影響機理
高濃度氯離子對廢水生物處理的毒害作用主要是通過(guò)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(dòng)。
微生物在等滲透壓下生長(cháng)良好，如微生物在質(zhì)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(zhì)壁分離。
微生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(shí)，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(zhì)膜有一定的堅韌性和彈性，細胞壁可承受的滲透壓也不會(huì )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(shí)，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(huì )大量滲透到體外溶液中，造成細胞失水而發(fā)生質(zhì)壁分離，嚴重者微生物死亡。工程經(jīng)驗數據表明：當廢水中的氯離濃度大于2000mg/l時(shí)，微生物的活性將受到抑止，cod去除率會(huì )明顯下降；當廢水中的氯離子濃度大于8000mg/l時(shí)，會(huì )造成污泥體積膨脹，水面泛出大量泡沫，微生物會(huì )相繼死亡。
抑制污泥活性的表現
當生化系統氯離子濃度大幅度突變時(shí)，污泥的碳化性能和硝化性能會(huì )很快減弱甚至消失，導致cod去除率明顯下降，硝化過(guò)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(shuō)，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(guò)一定值時(shí)，系統降解能力下降，直至系統失去處理能力。
氯離子突然變化比氯離子逐漸變化對系統的干擾更大。隨著(zhù)氯離子的升高，有機物降解速率下降，因此低f/m(養料與活性污泥在質(zhì)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(lái)看，低鹽度時(shí)顯示其中生物相比較豐富，絲狀細菌、菌膠團、原生動(dòng)物種類(lèi)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(zhù)來(lái)水氯離子濃度的升高，當氯離子突變由原來(lái)的150mg/l增至1000mg/l時(shí)，絲狀菌及原生動(dòng)物基本不存在，而菌膠團變得更為密實(shí)，此時(shí)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。
如何消除氯離子的影響？
1、活性污泥的馴化
通過(guò)逐步提高生化進(jìn)水氯離子含量，微生物會(huì )通過(guò)自身的滲透壓調節機制來(lái)平衡細胞內的滲透壓或保護細胞內的原生質(zhì)，這些調節機制包括聚集低分子量物質(zhì)來(lái)形成新的胞外保護層，調節自身的代謝途徑，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(guò)一定時(shí)間的馴化處理高氯離子廢水，雖然活性污泥通過(guò)馴化可以提高系統耐氯離子范圍，提高系統的處理效率，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(shí)，微生物的適應性會(huì )立刻消失.馴化只是微生物適應環(huán)境的暫時(shí)生理調整，不具有遺傳特性。這種適應性的敏感對污水處理的很不利。
活性污泥的馴化時(shí)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(chǎn)生毒害，使部分微生物死亡，表現為負增長(cháng)，在馴化后期適應了改環(huán)境的微生物開(kāi)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%。
2、稀釋高氯離子濃度的廢水
為降低進(jìn)生化系統氯離子的濃度，可將進(jìn)水進(jìn)行稀釋?zhuān)孤入x子低于毒域值，生物處理就不會(huì )受到抑制。它的優(yōu)點(diǎn)是方法簡(jiǎn)單，易于操作和管理；缺點(diǎn)是增加了處理規模、基建投資和運行費用。針對洋里污水廠(chǎng)而言，由于進(jìn)水量大且連續運行，即使通過(guò)在線(xiàn)儀表測得某一時(shí)間氯離子濃度高，但進(jìn)行針對性的稀釋的可操作性較差。故該方法更適用于產(chǎn)生高氯離子濃度廢水的工廠(chǎng)企業(yè)。
3、選擇合理的工藝流程
冷拉方鋼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(lái)降低后序好氧段的耐受氯離子濃度的范圍。
4、提高生化系統do
適當提高生化系統中的溶解氧，以活性污泥的活性。
5、排放剩余污泥
加大剩余活性污泥的排放，確保污泥的生長(cháng)在對數生長(cháng)期，以提高污染物的去除效率。
6、投加營(yíng)養源
提高溶解氧的同時(shí)，污泥的新陳代謝加快。為污泥的新陳代謝，應確保營(yíng)養的充足，如有需要可適當投加一定營(yíng)養源，來(lái)污泥的活性。
氯離子影響機理
高濃度氯離子對廢水生物處理的毒害作用主要是通過(guò)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(dòng)。
微生物在等滲透壓下生長(cháng)良好，如微生物在質(zhì)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(zhì)壁分離。
微生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(shí)，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(zhì)膜有一定的堅韌性和彈性，細胞壁可承受的滲透壓也不會(huì )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(shí)，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(huì )大量滲透到體外溶液中，造成細胞失水而發(fā)生質(zhì)壁分離，嚴重者微生物死亡。工程經(jīng)驗數據表明：當廢水中的氯離濃度大于2000mg/l時(shí)，微生物的活性將受到抑止，cod去除率會(huì )明顯下降；當廢水中的氯離子濃度大于8000mg/l時(shí)，會(huì )造成污泥體積膨脹，水面泛出大量泡沫，微生物會(huì )相繼死亡。
抑制污泥活性的表現
當生化系統氯離子濃度大幅度突變時(shí)，污泥的碳化性能和硝化性能會(huì )很快減弱甚至消失，導致cod去除率明顯下降，硝化過(guò)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(shuō)，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(guò)一定值時(shí)，系統降解能力下降，直至系統失去處理能力。
氯離子突然變化比氯離子逐漸變化對系統的干擾更大。隨著(zhù)氯離子的升高，有機物降解速率下降，因此低f/m(養料與活性污泥在質(zhì)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(lái)看，低鹽度時(shí)顯示其中生物相比較豐富，絲狀細菌、菌膠團、原生動(dòng)物種類(lèi)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(zhù)來(lái)水氯離子濃度的升高，當氯離子突變由原來(lái)的150mg/l增至1000mg/l時(shí)，絲狀菌及原生動(dòng)物基本不存在，而菌膠團變得更為密實(shí)，此時(shí)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。
如何消除氯離子的影響？
1、活性污泥的馴化
通過(guò)逐步提高生化進(jìn)水氯離子含量，微生物會(huì )通過(guò)自身的滲透壓調節機制來(lái)平衡細胞內的滲透壓或保護細胞內的原生質(zhì)，這些調節機制包括聚集低分子量物質(zhì)來(lái)形成新的胞外保護層，調節自身的代謝途徑，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(guò)一定時(shí)間的馴化處理高氯離子廢水，雖然活性污泥通過(guò)馴化可以提高系統耐氯離子范圍，提高系統的處理效率，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(shí)，微生物的適應性會(huì )立刻消失.馴化只是微生物適應環(huán)境的暫時(shí)生理調整，不具有遺傳特性。這種適應性的敏感對污水處理的很不利。
活性污泥的馴化時(shí)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(chǎn)生毒害，使部分微生物死亡，表現為負增長(cháng)，在馴化后期適應了改環(huán)境的微生物開(kāi)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%。
2、稀釋高氯離子濃度的廢水
為降低進(jìn)生化系統氯離子的濃度，可將進(jìn)水進(jìn)行稀釋?zhuān)孤入x子低于毒域值，生物處理就不會(huì )受到抑制。它的優(yōu)點(diǎn)是方法簡(jiǎn)單，易于操作和管理；缺點(diǎn)是增加了處理規模、基建投資和運行費用。針對洋里污水廠(chǎng)而言，由于進(jìn)水量大且連續運行，即使通過(guò)在線(xiàn)儀表測得某一時(shí)間氯離子濃度高，但進(jìn)行針對性的稀釋的可操作性較差。故該方法更適用于產(chǎn)生高氯離子濃度廢水的工廠(chǎng)企業(yè)。
3、選擇合理的工藝流程
冷拉方鋼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(lái)降低后序好氧段的耐受氯離子濃度的范圍。
4、提高生化系統do
適當提高生化系統中的溶解氧，以活性污泥的活性。
5、排放剩余污泥
加大剩余活性污泥的排放，確保污泥的生長(cháng)在對數生長(cháng)期，以提高污染物的去除效率。
6、投加營(yíng)養源
提高溶解氧的同時(shí)，污泥的新陳代謝加快。為污泥的新陳代謝，應確保營(yíng)養的充足，如有需要可適當投加一定營(yíng)養源，來(lái)污泥的活性。