NaCl盐度对活性污泥处置系统的影响

NaCl盐度对活性污泥处理系统的影响

摘要：海水冲厕是一项具有重大节水意义的工程。针对所产生的含盐生活污水的处理,试验研究NaCl盐度对活性污泥处理系统的综合影响。分别研究不同盐度驯化下活性污泥的生长、有机物降解和去除情况、SBR反应系统内溶解氧随时间的变化以及污泥沉降性等。试验结果表明,NaCl盐度影响了微生物的生长,降低有机物降解速率和去除率,但是却增强了细胞的溶胞作用和微生物的呼吸作用。

关键词：海水冲厕活性污泥含盐污水盐度

1 引言

海水代用在城市生活中主要用于冲洗道路和器具、冲洗厕所、消防和游泳等方面。其中以海水冲厕应用最广,用水量最大[1]。针对这些实践所产生的含盐污水的处理,国内外采用各种处理工艺进行研究Hamoda和Al Atar [2]利用完全混合式反应器研究了盐度对活性污泥处理效率的影响;Lawton和Eggert [3]利用滴滤池研究盐度对生物膜的影响;Mills和Wheatland [4]使用渗滤器处理含盐生活污水;Steward [5]等用延时曝气系统处理含盐废水。然而,研究的结果不很一致。为此有必要研究盐度对活性污泥处理系统的

综合影响。

2 试验器材与方法

采用实际生活污水,用NaCl将进水配成0、5、1015、20、25、30和35ｇ/Ｌ等盐度水平。试验采用3个平行的SBR反应器,3个反应器接种等量的来自市政污水处理厂二沉池的回流污泥,分别以3个不同的进水CODcr浓度进行驯化,即人为的将进水CODcr浓度调为740mg/Ｌ(称为高有机物浓度)、320mg/Ｌ(称为中有机物浓度)、150mg/Ｌ(称低有机物浓度)。然后按逐渐升高的NaCl盐度(以下简称盐度)对3个反应系统进行盐度驯化,在每个盐度水平驯化结束后的稳定运行期间进行试验。研究不同盐度驯化下活性污泥生长、有机物去除率、溶解氧浓度及出水悬浮固体浓度。试验保证污泥浓度基本相同。充分供

气。温度控制在(20±2)℃。

3 试验结果与分析

3.1 盐度对活性污泥生长的影响

图1　各盐度下生长曲线

从图1可以看出盐度对活性污泥生长的影响。随着盐度的增加,各盐度驯化稳定运行系统的生长曲线的适应期变长、对数增长期的生长速率变慢、减速生长期的历时变长。适应期变长可能是由于接种到新鲜培养基上后,微生物并不能立即生长繁殖,要经过一定时间的调整和适应,以合成多种酶,并完善体内的酶系统和细胞的其它成分。而在高盐环境下酶的合成受到限制,合成速度下降或微生物产生新的酶系统,这些都要耗费时间。尽管在对数生长期微生物处在过剩的营养状态下,有最大的能量水平,以最大的速度生长。但对数增长期增长速率变慢,这可能由于高盐环境下微生物一方面要抵御外在的不良环境,需要耗费能量调整自身的代谢途径或分泌胞外多聚物抵御外界不良的环境因子的作用;另一方面,需要能量合成自身生长所需的物质。这样造成能量的分配,使用于生长繁殖的能量相对减少,造成自身生长速率变小,世代时间变长。减速生长期历时变长可能是由于微生物利用底物的速率下降和高盐条件下微生物的存活率下降共同导致营

养物质的剩余所致。

3.2 盐度对系统溶解氧的影响

图2是SBR反应器内曝气处理期间DO随时间的变化曲线。可以看出DO的时间曲线总体趋势大体相同,大体上出现两个平台和两个跳跃,两个平台和两个跳跃交替分布。由于溶解氧浓度是供氧速率和耗氧速率的差值,所以在供氧速率相同的情况下,溶解氧浓度间接的反映了耗氧的情况。DO时间曲线的第2个平台标志着易降解有机物降解的结束,此时微生物的内源呼吸的耗氧速率与供氧速率相等,DO出现新的平衡,进入内源呼吸期。对于第2个平台,随着盐度的升高溶解氧的水平值也变低。这表明耗氧速率随盐度的升高而增加。由于在内源呼吸期微生物的耗氧主要用于内源呼吸,所以随着盐度的升高,微生物的呼吸速率加快。造成这种现象的原因可能是由于高盐对处理微生物的抑制作用导致的呼吸作用加强的缘故。Ludzack和Noron [6]的研究表明,随着盐度的增长,处理系统的比耗氧速率也增长。而且,研究发现驯化的活性污泥系统的比耗氧速率高于相同盐度下未经驯化的污泥系统。总之,在高的渗透压条件下,微生物耗氧速率增加。耗氧速率的增加不是为了有机物的降解,而是为了能够抵御高盐环境所产生的阻害作用。

图2　各盐度下SBR内DO时间曲线

3.3 盐度对有机物降解的影响

从图3～6可以看出盐度对有机物去除率的影响。总体上随着盐度的上升,有机物的去除率下降。但既使在盐度达到35ｇ/Ｌ的情况下,中、高有机物浓度处理系统只要驯化时间足够长,盐度保持稳定,去除率仍可达到70%以上。可见处理高盐污水时,驯化活性污泥是系统处理取得成功的一个必要的因素,活性污泥只有经过一定时间的驯化才能使处理效果稳定。这一结果与杨健和王士芬使用SBR处理高含盐石油发酵废水得出的结论相似,但和张雨山等研究的结果不同。张雨山等用传统活性污泥法处理含盐污水,活性污泥虽然经过驯化,但是当海水占生活水100%时,处理失败。这一结果的不同可能和不同反应器有关。由于采用不同的处理单元,微生物对盐度的耐受程度也不一样。SBR本身具有耐冲击和存在浓度梯度的优点是一个不容忽视的原因。在高盐驯化过程中,一方面活性污泥微生物生态进行选择,能够适应高盐环境的微生物生存下来,使自身的酶系统适应恶劣环境,并将这种变异遗传给子代,使种族得以繁殖;另一方面,高盐驯化刺激了海盐菌的生长。由于海洋盐菌能够忍耐高的盐度,且多数为异氧型菌自身不具备合成能力,其所需的营养物质必须通过外界获得。且随着盐度的升高,其营养需求也增高。但是在高盐条件下,一方面,一些不适应高盐环境的细菌迅速死亡溶解,使废水中营养物质充足;另一方面,生活污水本身就具有十分丰富的营养。所以能满足海洋菌对营养的需求。在营养充足的条件下,海洋菌生长和繁殖很快,成为高盐条件下的优势菌属。驯化过程给海洋菌的充足的选择时间。由此可见,活性污泥的驯化过程就是使代谢方式逐渐适应高盐

环境,并使耐盐菌大量繁殖的过程。