搜索
废水中高浓度钠盐对活性污泥法系统的影响杨健郭长虹废水中高浓度钠盐对活性污泥法系统的影响杨健同济大学环境工程学院,上海郭长虹许昌市环境监测站,许昌肠摘要废水中高浓度钠盐抓化钠和硫酸钠等对活性污泥系统所产生的不利影响在文献中有不少报道通过比较分析文献与最新试验结果得知当废水中钠盐浓度不大于时,只要活性污泥系统的进水盐度避免大幅度急剧增加,系统中的活性污泥经过一段时间的驯化以后能够逐渐适应高盐度废水环境,并且处理系统的去除率亦不会受到严重影响。耐盐微生物的培养驯化是高含盐量废水活性污泥法处理的最重要的步骤,可使废水中钠盐对该系统所产生的不利影响降低到最低程度。关健词撅化钠硫酸钠抑制作用活性污泥驯化一、、〔。!了日、一。、。飞。了、!、、。、、、!!∀#∃∃%&∃#&∋(&,alinitywastewaterwastobetreatedwith、,et一vat-edsludgetreatment.Wh‘Ietheproeesswasaffeeted、l:ghtly,proporacelimarionrnethodsminirnizenegat一voeffeet、:,ndtheproeesswouldyieldagoodqualityeffiuent.KeywordsSodiumchlorideSodiumsulfateInhibitionAetivateds皿udgetreatmentAeelimation1引言海产品、奶制品加工,化工、制药、食品罐装以及石油发酵等工业部门排放有机工业废水含有高浓度的无机盐类(主要为氯化钠和硫酸盐等)。此外,沿海地区海水渗人城市下水道也往往使城市污水中含有高浓度的抓化钠和硫酸盐;由于有机废水通常采用活性污泥法工艺进行处理,因此废水中无机钠盐对活性污泥法处理工艺性能的影响和抑制作用正越来越受到人们的关注。2废水中高浓度钠盐对活性污泥法系统的不利影响废水中钠盐含量的高低直接影响水的活度,从而导致水的渗透压发生改变。一般城市污水厂活性污泥所需的活度在0.990~0.995之间,活度数值过高会导致微生物细胞渗水过多破碎,过低则造成细胞内水份外渗造成失水而失去活性。此外,废水中某些钠盐高浓度时还会对微生物产生明显的毒害抑制作用;另一方面,由于不同微生物对于渗透压的调节能力以及微生物体内酶对渗透压变化幅度的适应能力不同,微生物对于水环境渗透压的适应能力亦有所不同。1931年,微生物学家Winslow和Haywood指出适当的氯化钠浓度(0.005mol/I一O·25m()I/IJ亦0.2929/I之一14.6129/I一)能促进水中大肠杆菌的生长,但当水中盐浓度增加到Inlol/l(沼·148g/IJ)时,氯化钠则对该细菌产生严重的毒害作用而使其全部死亡Ll。1940年Doudoroff发现当盐度在低浓度范围内逐渐增加时,像大肠杆菌和枯草芽抱杆菌这样的淡水微生物的数量保持相对恒定。但当盐度达到某一临界值后继续进一步提高时,淡水微生物的数量开始明显减少圈。1962年美国的三位学者Stewart,I沙udwig和Kearns研究了废水中盐度的变化对延时曝气生物处理系统的影响贾。1977年Hoekenbury。burstein和Jambro报道了他们对于几种含盐有机工业废水的试验结果。这些废水含有氯化钠和硫酸钠等钠盐,试验结果表明废水中这些高浓度的溶解性固体会造成活性污泥法污染防治技术第11卷第4期1998年比月研究报告系统有机物去除率降低,而出水悬浮物浓度增力醉七。47.5%。同时该活性污泥生物相和微生物相对数里笔者利用城市污水厂的活性污泥对高含盐量烷相应发生重大变化,曝气20小时后原先十分活跃的烃发酵废水进行试验研究,废水的含盐量及有机物大量轮虫,有柄纤毛虫和其他高级的原生动物迅速含量见表1。试验结果表明该活性污泥处理高盐度死亡,尚存丝状细菌,菌胶团和少量低级原生动物;水时出现明显的盐度中毒现象,曝气24小时后曝气铭小时后尚存少量丝状细菌,菌胶团变得稀(:()D去除率仅为45.8写,并且延长曝气时间后少,原生动物全部消失;曝气72小时后丝状细菌亦C()D下降十分缓慢,再延长48小时后COD仅下降全部消失,只剩下更为稀少的菌胶团表l高盐度工业废水水质水质项目Na浓度g/L(pH除外)C()DB()D5.(〕28pH6然综上所述,废水中高浓度的钠盐对活性污泥系统的不利影响主要有以下三个方面:(l)导致活性污泥生物相及微生物种群比例发生重大变化,原生动物种类和数量大幅度减少甚至全部消失;(助导致活性污泥结构松散,沉降性能恶化,处理系统出水悬浮物浓度增加;(3)造成活性污泥法系统有机物去除率下降。3耐盐活性污泥的驯化及其重要性与上述见解不同的是,1965年美国的化学家Iudzack和公共卫生工程师N(ran在实验中发现当废水中盐(氯化钠)含量低于8.跳g/I,一13.199/I,进水为间隙方式时(每周五天),该处理系统的活性污泥并未受到明显的抑制影响;同时在该实验中他们观察到活性污泥在低负荷条件下运行并具有良好的凝聚性能时,它们的耐盐和适盐能力相对比较强;但是当废水的盐度每周发生急剧变化时(变化范围从0.19/IJ至20,09/I护或从20.09/IJ降至01g/I,),系统的出水水质急剧恶化。此时的镜检结果表明:在高盐度条件下活性污泥中仍有大量游泳性纤毛虫呈现,而有柄纤毛虫虽然个数尚多,但体形较小而且不够活跃七几一:1966年及1968年Kineannon和Gaudy研究了盐度的经常性负荷和冲击负荷对于间歇式和连续流活性污泥法处理系统的影响后得出下列结论:高浓度钠盐冲击负荷会严重降低废水处理系统的有机物去除率,但活性污泥经驯化后能逐渐恢复该系统的有机物去除率。这两位学者在报告中还认为在低盐环境中生长的微生物适应高盐度冲击负荷的能力要强于在高盐环境中生长的微生物适应低盐度冲击负荷的能力上‘一”·。1974年美国VirginIslands学院的微生物学家Burnett针对高浓度含盐废水和普通生活污水交替2()()投加对于活性污泥法处理系统的影响进行研究后指出,这种交替投加方式会造成该系统B()D去除率降低,出水浑浊度和悬浮物浓度增加,并造成活性污泥中原生动物种群的变化。他还发现当活性污泥系统从单纯处理生活污水转变为处理海水和生活污水的混合污水时会引起活性污泥中轮虫、有柄纤毛虫和游泳型纤毛虫的迅速死亡,同时造成处理系统B()l)去除率的降低和二沉池澄清效果的恶化t勺。1979年美国Vanderbilt大学的两位学者Yucel和Wes卜y发表了他们考察钠盐对于活性污泥系统影响的试验结果。他们发现只要活性污泥受到适当的驯化,废水中钠盐对活性污泥系统所产生的影响可降低到最低程度,并可获得满意的废水处理效果。例如当进水氯化钠浓度达到359/I左右时,废水处理系统出水的悬浮物浓度仍可低于10mg/I,相应的BOD:浓度可低于5mg/I井’‘。1995年阿联酋UA.E.大学的Hamoda和Al一Attar报告了他们最新的试验结果。他们使用活性污泥完全混合反应器分别对未含盐废水、含盐量109/I砂的废水和含盐量3。g/I一的废水在不同泥龄(3一20天)和不同有机负荷(。.5一2.0)kgCOD/kgVSS·d条件下进行了平行对照试验。Hamoda和AI一Attar发现在稳定条件下上述高盐度并未对经驯化后的活性污泥系统产生明显的抑制影响,但却在很大程度上使系统中的活性污泥浓度增加,并显著改变了活性污泥中微生物种群的组成比。上述研究成果表明,废水中高浓度钠盐对于活性污泥法所产生不利影响的程度与水中盐度变化的快慢程度密切相关:只要处理系统的进水盐度避免大幅度地急剧增加,系统中的活性污泥经过一段时间的驯化以后能够逐渐适应高盐度环境,并且其絮凝性能亦不会受到影响。对于浓度相对恒定的高盐度有机废水而言,活性污泥的驯化是处理系统取得废水中高浓度钠盐对活性污泥法系统的影响杨健郭长虹成功的最重要因素。笔者1997年曾利用驯化活性污泥的方法对上述高含盐量烷烃发酵废水(表1)进行了试验研究,活性污泥的驯化方法如图1所示:因一因一固一团一网一画一画牛图l耐盐活性污泥驯化方法试验中取处理城市污水的回流活性污泥按图1所示的方法进行培养驯化。驯化培养基由米浴水,尿素和磷酸二氢钾按反应液营养配比要求组成。在驯化过程中逐渐增加含盐废水的数量,同时相应减少培养基的数量,直至停止投加培养基。污泥培养驯化成熟后,逐渐增加废水进水的有机负荷和含盐量,直至有机负荷达1.0kgCOD/kgVSS·d。活性污泥驯化前后对废水中有机物处理效果的比较见图2。从图2中显示的结果表明驯化污泥的有机物去除率比未驯化污泥显著提高:在驯化活性污泥与含盐废水充分混合接触的数小时内废水中大部分有机物即被去除,COD值自3340mg/IJ迅速降至800mg/IJ以下;曝气20小时后废水COD去除率可稳定在90%以上。以上试验结果证实TIJudzaek,Noran,Burnett,Yueel和Wesley的观点:盐度的急剧变化对微生物的抑制作用要比逐渐变化大得多,只要废水中钠盐浓度增加得足够缓慢,使系统中的活性污泥有足够的时间受到适当的驯化,废水中钠盐对活性污泥系统所产生的影响可以降低到最低程度。誉40003500.3(,戈)(J25()()2‘,(川150010005000.普通污泥.驯化污染1020304050607080,(rl址月资间(hJ图2两种活性污泥处理效果的比较4耐盐活性污泥的性能和生物相观察1966年及1968年Kineannon和Gaudy根据试验结果指出,在废水中氯化钠浓度为309/IJ和45g/I,的条件下驯化后的活性污泥往往结构松散,不易絮凝。根据笔者1997年对上述高含盐量烷烃发酵废水的试验结果,经高盐度(509/IJ左右)驯化的耐盐活性污泥具有其独特的生物相特征。该污泥接种时取自城市污水厂,镜检结果显示其中生物相十分丰富,原生动物中的钟虫、循纤虫等纤毛虫数量众多,十分活跃;并且菌胶团中附着大量丝状细菌。驯化活性污泥经4一6周培养后逐渐成熟,其外观颜色由深褐色逐渐转变为浅棕黄色,但其中絮凝颗粒细小紧密,无机成分多,Ml碑VSS/MIJSS值在0.55一065之间。当废水中钠盐浓度超过309/I声,有机负荷超过0.6kgCOD/kgVSS·d时,曾发现活性污泥结构松散,不易沉降;但采取适当技术措施后污泥絮凝性能迅速改善,污泥沉淀性能优异,SVI数值在0.55~0.80之间,在整个试验阶段从未发生过污泥膨胀现象。活性污泥驯化前后生物相观察结果见表2。从驯化前后活性污泥中细菌种类变化的角度进行分析,最明显的现象是驯化活性污泥中丝状细菌的消失,此现象与反应器在运行期间从未发生过污泥膨胀的情况是相一致的。对驯化污泥中的细菌进行分离培养观察其菌落形态,发现其细菌种类明显少于接种污泥,而细菌总数却有所增加。显然驯化活性污泥中微生物种类和各种微生物之间的相对数量都发生了重大变化。值得注意的是驯化活性污泥中尚存一些耐盐性能较好的原生动物,例如纤毛虫中的裂口虫(/1、PhiePt“5SP.)和漫游虫(Litonotu、SP.)。同时,实验证明裂口虫和漫游虫在该高盐度工业废水处理系统中具有明显的水质指示作用:当他们在活性污泥中出现时处理效果就好,出水澄清度高;反之则出水浑浊,处理效果下降。由于裂口虫以捕食游离细菌和摄取可溶性有机物为主,并能分泌勃液使细菌活化,促使细菌絮凝,所以它们对于驯化活性污泥中菌胶团的形成,活性污泥的沉淀性能以及出水水质都具有重要作用。驯化活性污泥中钟虫、循纤虫和丝状细菌均已消失,其原因显然是由于它们对盐度的提高无法适应所致。循纤虫是活性污泥微生物中敏感性最高的一种,其数量的急剧减少可作为出现冲击负荷或有毒物质抑制的重要表证。宁锐二二污染防治技术第11卷第4期1998年12月研究报告表2活性污泥驯化前后生物相观察结果比较接种活性污泥驯化活性污泥丝状细菌,菌胶团,原生动物种类丰富,其中原生动物以钟虫,循纤虫为主,并有轮虫,螺旋虫等混合液中活细菌总数为(l护一1