高鹽廢水生物處理可行性分析

1、隨著水資源的短缺，廢水（含高鹽廢水）的處理及回收利用越來越受到人們的重視。高含鹽量廢水是指含有有機物和至少3.5%的總?cè)芙夤腆w物TDS的廢水。這些廢水主要來源于海水直接利用過程中排放；某些工業(yè)行業(yè)的排放，如化學(xué)試劑的生產(chǎn)、 石油、印染等企業(yè)；以及其他含鹽廢水排放，如大型船艦上的污水等等。在這些廢水中除含有有機污染物外，還含有大量的無機鹽，如 Cl-、SO2 -4、Na+、Ca2 +等離子。雖然這些離子都是微生物生長所必需 的營養(yǎng)元素，但濃度過高，會抑制微生物的生長，從而使廢水無法達到理想的處理效果，是目前難處理的廢水之一。目前，含鹽有機廢水主要采用兩種處理方式：非生物法（物理、化學(xué)）和生物法。

2、由于此類廢水的溶解性有機物含量高，一般物理、化學(xué)方法難以處理并且處理成本高，而生物處理法因具有經(jīng)濟、高效、無害的特點，應(yīng)該是首選的處理方法。在利用生物處理法處理高鹽廢 水時，往往由于廢水中鹽濃度過高，對微生物的生長會產(chǎn)生抑制作用，使傳統(tǒng)的生物處理法受到了極大的限制。因此，加強在高鹽環(huán)境中仍能降解污染物的特殊微生物，即嗜鹽微生物的研究探討顯得尤為必要。本文從鹽度對生物處理系統(tǒng)有機物去除率和對脫氮、除磷效果影響等三個方面，綜述了高鹽廢水生物處理的研究進展情況， 分析了高鹽廢水生物處理的可行性， 指明了高鹽廢水生 物處理今后的研究方向，以期為今后高效處理高鹽度廢水提供有益的資料。1高鹽度對生物處理系

3、統(tǒng)有機污染物的降解效率的影響國內(nèi)外關(guān)于鹽度對有機物降解效率影響的報道很不一致。多數(shù)人認為，高鹽環(huán)境對生化處理有抑制作用。在高鹽度環(huán)境下，微生物代謝酶活性受阻，生物增長緩慢，產(chǎn)率系數(shù)低。In gram通過對桿菌的研究發(fā)現(xiàn)，當(dāng)NaCl濃度10g/L時，微生物呼吸速率降低。Lawt onGW的研究表明，當(dāng) NaCl濃度20g/L時，會導(dǎo)致滴濾池 BOD去除率降低，實驗表明，BOD的去除率隨著鹽濃度的增加而降低。DavisEM報告，使用活性污泥系統(tǒng)，對含鹽濃度高達12%勺廢水進行中試處理實驗，實驗結(jié)果證明，廢水中的TOC去除率僅為28%43% 而且試驗運行困難。但也有一些學(xué)者研究得出相反的結(jié)論。他們認

4、為，高鹽度不會降低廢水生物處理的有機物去除率，適當(dāng)?shù)暮}量可以提高污泥絮凝性，還對生物處理系統(tǒng)起到穩(wěn)定作用。Woolard等把嗜鹽微生物在序批式生物膜反應(yīng)器（SBR）中培養(yǎng)，處理含鹽量1%15%的合成含酚廢水，即使含鹽量高達15% （150g/L），對酚的去除率依然在 99眩右。Hamoda和Al-Atlar 對活性污泥法處理含鹽廢水 （10g/L和30g/L）的研究發(fā)現(xiàn)，在高鹽度環(huán)境中生物 活性和有機物去除率均有提高，TOC去除率在NaCl為0g/L、1Og/L、30g/L時分別為96.3%、98.9%、99.2%,他們認為在高鹽度環(huán)境中，微生物生長沒有受到抑制，相反促進了一些嗜鹽細菌的生長

5、，使反應(yīng)器內(nèi)微生物濃度增加，降低了有機負荷，也提高了污泥的絮凝性。由此可見，嗜鹽微生物比普通微生物對高鹽度環(huán)境有更強的適應(yīng)能力，以嗜鹽微生物為主的生物處理系統(tǒng)更具穩(wěn)定性。2高鹽度對生物處理系統(tǒng)脫氮效果的影響高鹽度會對硝化菌和反硝化菌產(chǎn)生抑制，但許多研究結(jié)果表明，如果污泥在高鹽環(huán)境中有足夠的馴化時間，使硝化菌和反硝化菌大量增殖，系統(tǒng)就能有較好的脫氮效果。但關(guān)于鹽度對硝化反硝化的影響還存在一些不一致甚至自相矛盾的結(jié)論。2.1高鹽度對硝化反應(yīng)的影響鹽會抑制硝化菌的生長，硝化反應(yīng)對鹽濃度和鹽沖擊都敏感。RoseMF等處理含鹽廢水時發(fā)現(xiàn)50g/L的NaCI系統(tǒng)中氨的去除率為 48%而沒有NaCI的系統(tǒng)氨

6、的去除率高達 94% ChenG H等發(fā)現(xiàn)鹽度在4.12g/L的NaCI有利于硝化，但超過這個濃度會下降。2.2高鹽度對反硝化反應(yīng)的影響許多研究證實高鹽環(huán)境中可以進行反硝化反應(yīng)，如vanderHoekP等發(fā)現(xiàn)NaCl或Na2 CO3為30g/L時能夠進行反硝化反應(yīng)。大部分的研究結(jié)果表明反硝化效率隨著進水鹽度增加而降 低，但是YoshieS等通過試驗得出鹽度為10%勺反硝化活性高于鹽度為2%勺反硝化活性，2%鹽度下嗜鹽菌反硝化菌和非嗜鹽反硝化菌可能共存，并且互相競爭底物，然而10%鹽度下可能會導(dǎo)致嗜鹽菌反硝化菌占統(tǒng)治地位，從而提高了反硝化效率。分析其產(chǎn)生對立結(jié)論的原因可能是：（1）系統(tǒng)的構(gòu)造和實

7、驗條件（如：溫度、pH、廢水中含有抑制微生物的化合物等 ）的差異;（2）系統(tǒng)微生物種類，如使用單一或混合的微生物，馴 化或沒有馴化的微生物；（3）鹽加入系統(tǒng)的方式，如突然加入或逐漸加入。另外，還有研究表明，在硝化反應(yīng)過程中，硝化細菌對鹽度比亞硝化細菌更敏感，在達到一定鹽度后硝化過程中會出現(xiàn)亞硝酸鹽的大量積累。由于反硝化菌能夠直接將NO-2 -N還原，生物脫氮可經(jīng)過 NH+4川NO-2 -N探N2這樣的途徑完成（即短程硝化反硝化生物脫 氮）。短程硝化反硝化生物脫氮工藝可以減少硝化階段的需氧量，并且可以節(jié)省反硝化階段 的有機碳源，因此，可以通過控制溫度、pH值、溶解氧、游離氨以及污泥齡等條件來抑制

8、硝化菌的活性或減少硝化菌的數(shù)量，以實現(xiàn)短程硝化 。3高鹽度對生物處理系統(tǒng)除磷效果的影響國內(nèi)外關(guān)于高鹽條件下生物除磷的研究不多，從已有的報道來看，高鹽環(huán)境下的除磷效果并不理想。IntrasungkhaN等采用SBR反應(yīng)器將進水鹽度由低逐漸升高研究了鹽度對氮磷去除的影 響。鹽度大于5g/L時，磷的去除率大幅度下降，無法進行生物除磷。UygurA等研究發(fā)現(xiàn)，當(dāng)廢水中含鹽濃度從 0g/L增加到60g/L時，PO3 +4 -P的去除率由84%降到22%李玲玲研究發(fā)現(xiàn)， 聚磷菌在含鹽環(huán)境中經(jīng)過長期馴化， 也能適應(yīng)高鹽環(huán)境： 廢水中含鹽 濃度低于32.5g/L時，經(jīng)過37 h的好氧吸磷階段，可使出水PO3+

9、4 -P濃度低于0.5g/L; 當(dāng)含鹽量超過35g/L后，好氧吸磷速率明顯降低。目前， 對高鹽廢水中磷去除規(guī)律的研究較少，而且去除效果不理想，分析其原因，可 能與聚磷菌對鹽度更敏感和研究人員的馴化方法及馴化時間有關(guān)。聚磷菌受到高鹽度沖擊時，不能立刻通過調(diào)節(jié)自身新陳代謝而對高鹽環(huán)境產(chǎn)生適應(yīng)性，導(dǎo)致馴化時間短除磷功能大幅下降，甚至?xí)耆コ坠δ堋?高鹽廢水生物處理的可行性分析與今后研究方向適應(yīng)于淡水環(huán)境的微生物在受到高鹽度廢水沖擊時，其正常代謝功能會受到抑制。但在高鹽環(huán)境中，微生物會通過自身的滲透壓調(diào)節(jié)機制平衡細胞內(nèi)的滲透壓或保護細胞內(nèi)的原生質(zhì)，這些調(diào)節(jié)機制包括細胞聚集低分子量物質(zhì)，如氨基酸、

10、糖、甘氨酸三甲基內(nèi)鹽來形成新的保護層，調(diào)節(jié)自身新陳代謝，改變遺傳基因，因而通過選擇培養(yǎng)可以馴化出耐高鹽度 的菌種，系統(tǒng)可獲得較好的處理效果。國內(nèi)外大量的研究實驗證明一些特殊微生物在高鹽環(huán)境中照樣能降解有機污染物。1995年阿聯(lián)酋U.A.E.大學(xué)的HamodaM F等使用活性污泥完全混合反應(yīng)器分別對不含鹽 廢水、含鹽量1030g/L的廢水在不同泥齡（320d）和不同有機負荷（0.5 2.5kgCODCr/（kgVSS d）條件下進行平行對照實驗，結(jié)果發(fā)現(xiàn)鹽度對未經(jīng)馴化的活性污泥系統(tǒng)產(chǎn)生明顯的抑制影響，但經(jīng)過一段時間馴化后，系統(tǒng)的活性污泥濃度增加，并顯著改變 了活性污泥中微生物種群的組成，且對TO

11、C的去除率均達到96%以上。國內(nèi)學(xué)者也在這方面進行了相應(yīng)的研究。 安林等討論了鹽對二段接觸氧化法處理廢水的 影響;楊健用SBR法處理含鹽含油發(fā)酵工業(yè)廢水 ；梁展輝等對高鹽度有機廢水進行吹脫和冷 卻預(yù)處理后，再利用 SBBR （序批式生物膜反應(yīng)器）處理，都取得了良好效果。另外，在自然界高鹽環(huán)境如鹽湖、死海、鹽場和海洋中，也廣泛生存著耐極高鹽度的嗜鹽菌。一些研究表明將嗜鹽菌接種到污水處理構(gòu)筑物中，能有效的去除高鹽廢水中的有機物。如EstrellaAspe 等用海洋底泥接種可有效處理漁場廢水。耐鹽微生物和嗜鹽微生物的廣泛 存在為高鹽廢水的生物處理提供了保證。綜上所述，利用生物系統(tǒng)處理高含鹽量有機工業(yè)

12、廢水技術(shù)上是可行的，表明嗜鹽菌在含鹽有機廢水處理中的應(yīng)用有一定前景。但在實際工程中，利用生化法直接處理（指不經(jīng)過稀釋和預(yù)先提取鹽）高含鹽量生產(chǎn)廢水的應(yīng)用還遠遠不夠廣泛，要使生化法在含鹽有機廢水處理中真正得到廣泛的應(yīng)用，還需要做很多更深入的研究。（1）處理含鹽濃度很高的工業(yè)廢水時，所馴化的耐鹽微生物耐受鹽度范圍有限，且污泥需長期馴化，因此，直接利用生長在高鹽環(huán)境中的嗜鹽菌則是一種快速有效的方法。我們應(yīng)充分利用廣闊的鹽土和鹽水資源，從環(huán)境中篩選和分離出嗜鹽微生物，用分子生物學(xué)方法進行鑒定分類，富集培養(yǎng)出高效嗜鹽微生物，應(yīng)用于處理含高鹽有機廢水的實踐中。（2）無機鹽對微生物生長影響很大，高鹽環(huán)境下尤為如此。由于處理工藝、廢水水質(zhì)，運行條件，微生物馴