高含盐废水处理方法

高含盐废水处理方法

生物处理是目前废水处理最常用的方法之一,它具有应用范围广、适应性强等特点。化工废水如染料、农药、医药中间体等含盐较高的废水则给生物处理带来一定的难度。这类废水含盐较高,污染严重,必须处理才能排放。况且,此类废水成分复杂,不具备回收价值,采用其他处理方法成本较高,因此生物处理仍是首选的方法。无机盐类在微生物生长过程中起着促进酶反应,维持膜平衡和调节渗透压的重要作用。但盐浓度过高,会对微生物的生长产生抑制作用,主要抑制原因在于①盐浓度过高时渗透压高,使微生物细胞脱水引起细胞原生质分离;

②高含盐情况下因盐析作用而使脱氢酶活性降低;③高氯离子浓度对细菌有毒害作用;④由水的密度增加,活性污泥容易上浮流失。为此,高含盐废水的生物处理需要进行稀释,通常在低浓度下(盐浓度小于1%)运行,造成水资源的浪费,处理设施庞大、投资增加,运行费用提高。随着水资源的日趋紧张,国家出台的保护水资源各项法规和收费的实施,给高含盐废水处理的企业带来了负担。

许多研究表明,生物方法可以处理高含盐废水。但由低盐到高盐,微生物有一个适应期。从淡水环境到高盐环境时,由于盐的变化可能引起微生物代谢途径的改变,菌种选择的结果使适应高盐的菌种较少,只有当微生物经培养驯化后,才能产生适应高盐的菌种,以耐受一定的盐浓度。

我们曾对含CaCl2和NaCl的废水生物处理进行过专门研究,取得了较好的结果,以下介绍高含盐废水生物处理的研究和经验。

1 污泥的来源与驯化

盐1%以下能很好生长的微生物为非好盐微生物,而在1%～2%以上均能生存增殖的微生物为耐盐微生物。高含盐废水生物处理关键是要驯化出耐盐微生物。

我们分别选用普通污水处理厂的活性污泥和高含盐废水排放沟边土壤中耐盐微生物进行试验将普通污泥倒入含CaCl21%左右的曝气池中,经过半个月驯化,镜检微生物菌胶团结

构紧密,原生动物有钟虫、豆形虫、浮游虫等,多而活跃。经逐步驯化至耐盐为3%。将含盐废水排放的沟边土壤与废水混合搅拌后,取悬浮液倒入曝气池,镜检菌胶团结构良好,色泽透明有大量的豆形虫,非常活跃。用实际工业废水在不同盐浓度下经过3个月试验,两种方法培养的微生物试验结果分别见表1和表2。

由表1和表2可以看出,以上2种方法均可驯化和培养出耐盐的微生物,均能达到在高含盐条件下去除废水中有机物的目的。

在含NaCl的氯丁橡胶废水生物处理试验中对驯化后的微生物进行菌分离,其优势菌种为假单孢杆菌,其数量占菌数量的80%以上。而处理不含盐的氯丁橡胶废水的菌种主要是细菌和真菌,这表明微生物在含盐废水的驯化过程中,优势菌属发生了较大的变化,分离出的优势菌种可以在更高的盐浓度下生长。表3是耐盐菌种驯化前后的结果。

从表3可以看出,经过一定时间的驯化,微生物耗氧速率大大提高。

2 微生物的耐盐程度

抑制细菌生长的盐浓度,不同细菌差别很大。如大肠杆菌是6%,枯草杆菌是9%,嗜盐菌在10%以上也能增殖,因此生物方法可以处理高含盐废水。由淡水环境到高盐环境时,由于菌种选择的结果能适应高盐的菌种很少,轮虫、固着及游泳性纤毛虫等原生动物迅速死亡,稳定以后游泳性纤毛虫可以重新出现。低盐到高盐时,微生物有一个适应期,由高盐到低盐适应期更长,盐浓度的变化可能引起微生物代谢途径的改变。细菌驯化过程就是使代谢方式逐渐适应高盐环境,并使耐盐菌大量增殖的过程,但这需要一定的时间,急剧地变化盐浓度或驯化时间过短都会使细菌受到抑制,因此把握盐浓度的变化程度和驯化时间是十分重要的。活性污泥法处理含盐废水时,若盐浓度变化过大则可能导致处理效率和微生物活性的急剧下降。图1是处理环氧丙烷废水时,CaCl2浓度突然变化对微生物脱氢酶的影响。当CaCl2浓度从2%突

然升至3%时,微生物由于受抑制而使脱氢酶由4.18μgTF/(mgVSS·h)下降到0,出水的COD 也升高,经一段时间适应后,脱氢酶又逐渐恢复到原来水平。

从表4可以看出,在一定盐浓度范围驯化的微生物,在低盐或更高盐浓度条件下均难以正常生长,甚至不生长。

3 高含盐废水生物处理生物处理流程及参数的选择应根据含盐废水的特点考虑,应注意控制含盐废水处理的不利因素。

3.1 高含盐废水生物处理流程的选择

高含盐废水生物处理流程与普通生物处理流程基本一样,主要包括调节池、曝气池、二沉池、污泥回流、剩余污泥脱水、投加营养盐等。

(1)调节池。含盐废水调节池考虑的主要因素是废水盐浓度的变化,除生产波动周期、冲击因素外,应重点考虑水中盐浓度的变化和如何进行调整,低含盐水量的减少或过高含盐来水的冲击。

(2)曝气池。根据废水中含盐类型不同,曝气池选择也应有所不同。生物处理含CaCl2较高的废水,应采用传统曝气方式。钙离子能增加活性污泥的絮体强度,高CaCl2可使污泥中灰分达到40%～50%,污泥密度增加,曝气池中的污泥浓度可在20g/L以上。因此,应采用提升力较大的传统曝气、深井曝气、流化床曝气等曝气方法。曝气也应选用气泡较大、提升力较强的散流曝气器等曝气方式。不可采用气泡较小的微孔曝气器和可变孔曝气器,防止曝气孔被无机盐堵塞,不利于曝气池的搅动。曝气强度也应大于普通生物处理,在10 m3/(m2·h)左右,或用中心管来增加提升和搅拌能力。高含盐情况下氧的传递速度增加对高污泥浓度有利,只要菌胶团不解体,既使产生丝状菌,污泥也不会上浮流失。含磷营养盐应注意投加位置,以免产生的磷酸钙盐沉淀不仅影响使用效果,而且产生结垢易堵塞管线。含NaCl较高的废水生物处理时,污泥灰分含量低于含CaCl2废水,而含盐废水密度大,在污泥膨胀或曝气池受到冲击污泥解体时,菌胶团比含CaCl2废水容易上浮流失,因此含NaCl较高的废水生物处理最好采用生物膜法。

(3)二沉池。二沉池表面负荷应有一定的余量,主要是考虑废水密度增加,不利于污泥沉淀,尤其是含NaCl废水。处理水量较大时,特别是含CaCl2废水,最好采用周边传动式刮泥机,以适应污泥浓度高、密度大的特点。在采用传统活性污泥法处理高CaCl2废水时,应适当加大污泥回流量,以减少废水波动造成的冲击,提高系统的稳定性。

(4)污泥脱水。由于含CaCl2废水生物处理的剩余污泥含钙盐多,有利于脱水,可不用加絮凝剂。

经浓缩后的污泥浓度可大于50 g/L。剩余污泥量与普通废水处理的剩余污泥类似,设计参数可参考普通污泥脱水。

3.2 生物处理的控制

高含盐废水对生物处理不利,盐浓度的波动对生物处理影响更大。盐浓度越高,污泥驯化时间也越长,经驯化后菌群发生变化,菌胶团以嗜盐菌为主。经过驯化后的活性污泥在盐含量3%～5%,甚至更高情况下均能正常运行。但盐浓度的突然变化,对微生物的影响很大,可直接破坏正常运行,菌胶团解体,污泥上浮。如前所述,我们将生物处理CaCl2浓度从2%一下提高至3%测定微生物的脱氢酶受盐浓度变化的影响,脱氢酶降为0,随之而来出水COD增高,由于菌胶团的解体,出水COD甚至高于进水COD,经过一段时间(2个星期),处理效果才恢复原状。因此,高含盐废水的生物处理,盐浓度大幅度的变化是影响高含盐废水正常生物处理的主要原因。为此,应采取如下控制措施:①在调节池进、出口设电导仪,加强对盐浓度变化的监测和控制,使盐废水时,通过增加曝气池污泥浓度和加大污泥回流量,在一定范围内减少盐浓度波动带来的冲击。③污泥浓缩池应存有一定的剩余污泥,在曝气池受到冲击,污泥流失时,能迅速补充污泥,使生物处理很快恢复到正常水平。具体参见污水宝商城资料或

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4 高含盐废水的分析干扰

SS标准分析方法为重量法。高含盐废水SS分析在过滤时,废水中的盐也粘在恒重过的滤纸上,使结果偏高,造成很大的分析误差。因此,可用过滤后的污水将滤纸浸透后恒重,或各取50mL原水和过滤液,烘干后称重,两者差为含盐废水的SS。COD按照《水质—化学需氧量的测定—重铬酸盐法》(GB11914-89)的规定,“当氯离子含量超过1 000 mg/L时,COD的最低允许值为250 mg/L,低于此值结果的准确度就不可靠。”高含盐废水生物处理的氯离子含量在15 000 mg/L左右,推荐阅读《含油废水处理技术研究进展》

COD排放标准为100 mg/L,采用硫酸汞难以消除氯离子干扰。我们经过多年的研究对硫酸汞掩蔽、碘吸收、硝酸银沉淀、低重铬酸盐浓度等方法进行过对比,认为采用低重铬酸盐浓度方法测定,方法简便,并可减少氯离子的干扰。