高鹽腌制廢水處理工藝

1、高鹽腌制廢水處理工藝在國(guó)內(nèi)農(nóng)副食品加工行業(yè)中，醬腌制行業(yè)在最近幾年中快速發(fā)展，但是腌制廢水具有鹽 度大、有機(jī)污染物濃度高等特點(diǎn)，以前，多采用物理化學(xué)工藝處理高鹽廢水。 例如：電絮凝、 吸附和反滲透，但由于投資成本高、運(yùn)行費(fèi)用高，還有二次污染的風(fēng)險(xiǎn)，工程應(yīng)用困難較大。 此外，新型耐鹽菌和嗜鹽菌的篩選、開(kāi)發(fā)使之成為處理含鹽廢水的一種技術(shù)手段，但由于添 加耐鹽菌后破壞原有的微生物群落結(jié)構(gòu)，不具備長(zhǎng)效的穩(wěn)定性，需要周期性添加，增加運(yùn)行 成本。因此，結(jié)合目前先進(jìn)的耐鹽微生物馴化方法和生化處理工藝，建立穩(wěn)定高效的耐鹽微 生物群落結(jié)構(gòu)的污水處理工藝是解決高鹽廢水污染的重點(diǎn)。目前，國(guó)內(nèi)外已有學(xué)者嘗試將SBR、

2、生物濾池、UASB等成熟的污水處理工藝應(yīng)用到高鹽廢水處理領(lǐng)域，獲得了一些寶貴的經(jīng)驗(yàn) 和研究成果，為后續(xù)的研究奠定了基礎(chǔ)。經(jīng)調(diào)查分析，蔬菜腌制廢水中的主要污染物分為兩大類：水溶性和非水溶性成分。水溶 性成分主要包括糖類、果膠、有機(jī)酸、水溶性纖維素、水溶性色素、酶、部分含氮物質(zhì)和礦 物質(zhì)；非水溶性物質(zhì)主要包括纖維素、半纖維素、木質(zhì)素、原果膠、淀粉、色素、礦物質(zhì)和 有機(jī)酸鹽等。除部分色素和纖維素屬于難降解成分外，其他污染物都具有較好的可生化性。生物接觸氧化法兼有活性污泥法及生物膜法的特點(diǎn)，池內(nèi)具有較高的容積負(fù)荷可達(dá)2.03.0kg/ (m3d)，另外接觸氧化工藝不需要污泥回流，無(wú)污泥膨脹問(wèn)題，運(yùn)行管

3、理較活性污泥法簡(jiǎn)單，對(duì)水量水質(zhì)的波動(dòng)有較強(qiáng)的適應(yīng)能力，適用于含鹽有機(jī)廢水的處理。筆者采用厭氧一生物接觸氧化復(fù)合工藝處理成分復(fù)雜的實(shí)際腌制廢水?？疾觳煌础⑷芙庋?、鹽度等因素對(duì)COD處理效果的影響。研究工藝的可行性及存在的問(wèn)題，為工藝的 進(jìn)一步改進(jìn)和耐鹽微生物的群落結(jié)構(gòu)分析和構(gòu)建提供依據(jù)。1材料與方法1.1材料與儀器腌制廢水來(lái)源于某腌制食品加工有限公司的排污口，其主要水質(zhì)指標(biāo)為：COD 4 2006250 mg/L、NH3-N 30 50 mg/L、鹽度（NaCI） 20 00027 000 mg/L、pH 4.55。初始菌源：A某制藥廠提供的耐鹽污泥（鹽度為 3 000 mg/L）; B遼寧

4、省環(huán)境科學(xué)研 究院生活污水實(shí)驗(yàn)處理裝置中的活性污泥。處理裝置：由遼寧省環(huán)境科學(xué)研究院自行設(shè)計(jì)加工，工藝流程如圖1所示，實(shí)驗(yàn)設(shè)備主要結(jié)構(gòu)如圖2所示，工藝參數(shù)如表1所示。注：處理規(guī)模為18 L/d ;采用組合式軟性填料。1.2分析方法COD:取水樣，離心去除懸浮物，用稀釋法和 HgSO4隱蔽排除Cl-干擾，再用重鉻酸鉀 法（GB/T119141989）分析 COD 指標(biāo)。鹽度（NaCl）:取水樣，離心去除懸浮物，使用美國(guó)哈希公司HQ40d系列多參數(shù)數(shù)字化分析儀測(cè)試水中鹽度。pH :取水樣，離心分離，取上清液，用美國(guó)哈希公司HQ40d系列多參數(shù)數(shù)字化分析儀得水的酸堿度。BOD5 :取水樣后離心，取上

5、清液過(guò)濾，用稀釋與接種法（ GB/T 74881987）分析濾液 的 BOD5。1.3實(shí)驗(yàn)方法1.3.1鹽度梯度逐級(jí)馴化馴化采用逐級(jí)提升鹽度的馴化方法。廢水取自某腌制食品加工廠的生產(chǎn)廢水，初始污泥 分別選擇用某制藥廠耐鹽污泥和一般活性污泥。分別通過(guò)稀釋原水的方法配制成不同鹽度的多個(gè)等級(jí)的進(jìn)水。相應(yīng)的水中COD也發(fā)生變化。每一級(jí)馴化采用連續(xù)進(jìn)水方式，初始時(shí)各單元中廢水水質(zhì)相同，每天監(jiān)測(cè)一次缺氧池和 二級(jí)接觸氧化池出水的 COD，直至COD穩(wěn)定(COD的變化小于100 mg/L)。1.3.2 pH的單因素考察在保持進(jìn)水水質(zhì)和水量不變的情況下，調(diào)整進(jìn)水pH進(jìn)行實(shí)驗(yàn)研究，每隔24 h取樣分析, 待運(yùn)行

6、穩(wěn)定后，選取水質(zhì)參數(shù)作為參考，考察pH對(duì)廢水處理效果的影響及處理過(guò)程中廢水pH的變化情況。1.3.3鹽度的單因素考察利用稀釋后鹽度為10 000 mg/L，COD為2 700mg/L的腌制廢水，分別加入不同量的 NaCI,配制成COD為2 700 mg/L，不同鹽度的模擬廢水，該系列廢水中，污染物的成分和 濃度均相同。將不同鹽度的廢水按先后順序逐一通入處理裝置中，待運(yùn)行穩(wěn)定后，監(jiān)測(cè)厭氧 池和二級(jí)接觸氧化池出水的 COD?？疾禧}度對(duì)反應(yīng)器運(yùn)行效果的影響。1.3.4停留時(shí)間的單因素考察在保持進(jìn)水鹽度為20 000 mg/L，COD為4 150mg/L不變的情況下，逐漸調(diào)整進(jìn)水流量 (Q),使停留時(shí)

7、間逐步增大，考察腌制廢水COD去除率的變化情況。2結(jié)果與討論2.1耐鹽微生物體系的選擇以不同污泥為接種源馴化后的耐鹽微生物體系對(duì)腌制廢水COD的去除情況如表2所示在相同鹽度和馴化方法下對(duì)兩種不同污泥馴化 5個(gè)周期，共45 d后，監(jiān)測(cè)COD的變化。由 表2可見(jiàn)，體系A(chǔ)的COD去除率在各種鹽度條件下都高于體系 B。由于實(shí)驗(yàn)中其他條件均 相同，可以推斷COD去除率差異主要是由兩種微生物體系的群落結(jié)構(gòu)差異造成的；制藥廠 污泥由于長(zhǎng)時(shí)間處理3 000 mg/L鹽度的污水，其中的微生物具有了一定的耐鹽性，較體系 B 有一定優(yōu)勢(shì)。因此，后續(xù)研究主要圍繞體系 A展開(kāi)。表2微生物A、B體系處理效果實(shí)驗(yàn)使用微生物

8、A體系，在進(jìn)水鹽度低于13 000mg/L，進(jìn)水COD低于3 000 mg/L時(shí)， 出水COD450mg/L，達(dá)到食品行業(yè)廢水排入污水處理廠的排放標(biāo)準(zhǔn) （遼寧省污水綜合排放標(biāo) 準(zhǔn)，DB 21/16272008）。體系B在進(jìn)水鹽度低于10 000 mg/L，進(jìn)水COD低于2 700 mg/L 時(shí)，出水才能達(dá)到上述排放標(biāo)準(zhǔn)?？梢?jiàn)，隨著進(jìn)水鹽度和COD的增加，最終去除率呈現(xiàn)下降趨勢(shì)，由第一馴化周期的87% 下降到第五周期的79%,這說(shuō)明鹽度的增加還是對(duì)微生物的代謝功能產(chǎn)生了一定的抑制作用。2.2 pH的變化及影響在進(jìn)水COD為3 000 mg/L，鹽度為10 000 mg/L的連續(xù)運(yùn)行條件下，實(shí)驗(yàn)發(fā)

9、現(xiàn)進(jìn)水pH在 57之間變化對(duì)工藝的影響較小，對(duì) COD去除率影響不大。這主要?dú)w因于厭氧池提高了整個(gè)處理工藝的穩(wěn)定性。但隨著進(jìn)水pH的變化，出水pH也發(fā)生一定的變化。具體情況如表 3所示。由表3可見(jiàn)，在A、B兩個(gè)耐鹽微生物體系中，出水的 pH都有較大的變化，但是兩者差別比較小。原水初始pH=5時(shí)，廢水中含有部分醋酸。在進(jìn)水時(shí)使用NaOH調(diào)節(jié)pH 后,形成醋酸鹽，在后續(xù)的生化處理過(guò)程中，醋酸逐漸被微生物代謝，使出水pH增大。鑒于進(jìn)水pH對(duì)工藝處理效果影響不大，而且加堿中和會(huì)增大腌制廢水的鹽度，給廢水處理帶來(lái)更 大的困難，后續(xù)鹽度和停留時(shí)間的單因素考察實(shí)驗(yàn)進(jìn)水pH=5。2.3鹽度對(duì)厭氧和好氧段的影響

10、在進(jìn)水COD為3 000 mg/L,鹽度從10 000 mg/L增加到20 000 mg/L時(shí)，考察了出水COD的變化情況。為了更直觀地說(shuō)明鹽度增加對(duì)各段工序處理能力的影響，考察的是各段工藝的實(shí)際運(yùn)行負(fù)荷。具體情況如圖 4所示。由圖4可見(jiàn)，隨著進(jìn)水鹽度的增加，厭氧段的處理能力逐步下降，當(dāng)鹽度大于16 000 mg/L 時(shí)，鹽度對(duì)厭氧段處理能力的影響增大。這可能是由于鹽度的增加，導(dǎo)致體系中的生存環(huán)境 超過(guò)微生物的耐受范圍，抑制了厭氧微生物胞內(nèi)的酶活性，導(dǎo)致代謝速率降低，某些微生物 開(kāi)始衰亡。同時(shí)，隨著進(jìn)水鹽度的增加，好氧段的處理能力也逐步下降，當(dāng)鹽度大于16 000 mg/L時(shí)， 鹽度對(duì)好氧段處

11、理能力的影響程度加大。但與厭氧段相比，其所受鹽度的影響較小。鹽度的 增加會(huì)導(dǎo)致污泥中絲狀菌的增加，降低污泥的沉降性，在相同的曝氣情況下，污泥流失增多， 污泥齡減小，從而導(dǎo)致好氧段的處理能力下降。2.4停留時(shí)間對(duì)COD去除率的影響在進(jìn)水鹽度為20 000 mg/L，COD為4 150 mg/L條件下，考察了停留時(shí)間對(duì) COD去除率的影響由圖5可見(jiàn)，COD去除率隨停留時(shí)間的增大而增大，但 COD去除率增長(zhǎng)速率逐漸降低。當(dāng)停留時(shí)間大于2.5 d后，去除率增長(zhǎng)緩慢，基本保持在 82.5%83.5%o說(shuō)明在此范圍 內(nèi)增加停留時(shí)間，并不能有效地提高反應(yīng)器的處理效率?？紤]到工程應(yīng)用的能耗因素，選取 停留時(shí)間為2.5 do3結(jié)論試驗(yàn)結(jié)果表明，采用厭氧/接觸氧化工藝處理高鹽腌制廢水，接種制藥廠污泥馴化后得到 的微生物體系要略好于A/O活性污泥，這與微生物的群落結(jié)構(gòu)有很大的關(guān)系；隨著進(jìn)水鹽度由10 000 mg/L增加到20 000 mg/L,出水COD在300600 mg/L;鹽度變化對(duì)厭氧段的影 響大于好氧段；對(duì)整個(gè)工藝影響不大，可以保持相對(duì)穩(wěn)定運(yùn)行。在進(jìn)水鹽度為20 000mg/L，COD為4 150 mg/L時(shí)，整個(gè)工藝的最佳停留時(shí)間為2.5 d。使用制藥廠污泥馴化得到的體系， 當(dāng)進(jìn)水鹽度不高于13 000 mg/L，COD不高于3 000m