Влияние хлорид-ионов на бактерии при очистке сточных вод и меры противодействия

Микроорганизмы хорошо растут при изотоническом давлении, например, в растворе NaCl массой 5-8,5 г/л. При низком осмотическом давлении (p(NaCl)=0,1г/л) большое количество молекул воды в растворе проникает внутрь микроорганизма, вызывая в тяжелых случаях набухание и разрыв микробных клеток, что приводит к гибели микроорганизма. Под высоким осмотическим давлением (p(NaCl)=200 г/л) большое количество молекул воды микроорганизма проникает в организм (т.е. происходит обезвоживание), вызывая в клетке плазмолиз.

Единичной структурой микроорганизмов является клетка, а клеточная стенка эквивалентна полупроницаемой мембране. Когда концентрация хлорид-ионов меньше или равна 2000 мг/л, осмотическое давление, которое может выдержать клеточная стенка, составляет 0,5-1,0 атмосферы. Даже если клеточная стенка и цитоплазматическая мембрана обладают определенной прочностью и эластичностью, осмотическое давление, которое может выдержать клеточная стенка, не будет превышать 5-6 атмосфер.

Однако когда концентрация хлорид-ионов в водном растворе превышает 5000 мг/л, осмотическое давление возрастает примерно до 10-30 атмосфер. Под таким высоким осмотическим давлением большое количество молекул воды микроорганизмов проникнет в раствор за пределы организма, вызывая обезвоживание клеток и плазмолиз, а в тяжелых случаях микроорганизмы погибают. Данные инженерного опыта показывают, что когда концентрация хлорид-ионов в сточных водах превышает 2000 мг/л, активность микроорганизмов подавляется, а скорость удаления ХПК значительно снижается; когда концентрация ионов хлорида в сточных водах превышает 8000 мг/л, это приводит к расширению объема осадка, на поверхности воды появляется большое количество пены, и микроорганизмы погибают один за другим.

Проявления торможения активности ила

При резком изменении концентрации хлорид-ионов в биохимической системе карбонизационные и нитрификационные свойства ила быстро ослабевают или даже исчезают, что приводит к значительному снижению скорости удаления ХПК и накоплению нитритов в процессе нитрификации. Даже если содержание растворенного кислорода в сточных водах увеличится, эффект не очевиден. Другими словами, активный ил имеет определенную толерантность к концентрации хлорид-ионов. Когда концентрация хлорид-ионов превышает определенное значение, способность системы к деградации снижается до тех пор, пока система не потеряет свою обрабатывающую способность.

Внезапные изменения содержания ионов хлорида больше влияют на систему, чем постепенные изменения содержания ионов хлорида. По мере увеличения ионов хлорида скорость разложения органических веществ снижается, поэтому низкое значение F/M (отношение питательных веществ к активному илу по массе) больше подходит для очистки сточных вод, содержащих ионы хлорида.

Хлорид-ионы изменяют состав микроорганизмов в иле, изменяют седиментацию ила и СС стоков, что приводит к серьезным потерям ила, уменьшению концентрации активного ила, увеличению индекса ила, уменьшению 30-минутной седиментации. ставка.

По результатам микроскопического исследования активного ила биологическая фаза при низкой солености относительно богата большим разнообразием нитчатых бактерий, хлопьев и простейших. Частицы активного ила крупные, хлопья закрытые, хлопья имеют определенную степень компактности. С увеличением концентрации хлорид-ионов в поступающей воде, когда содержание хлорид-ионов внезапно увеличивается с исходных 150 мг/л до 1000 мг/л, нитчатые бактерии и простейшие практически не существуют, а хлопья становятся более плотными. В это время хлопья становятся мелкими и ненормально компактными. Разложение органических веществ в сточных водах в основном завершается совместным действием большого количества микроорганизмов сточных вод. Увеличение хлорид-ионов приводит к уменьшению количества микроорганизмов в активном иле, тем самым снижается скорость деградации органического вещества.

Насколько содержание хлорид-ионов в системе биохимической очистки сточных вод повлияет на микроорганизмы

(1) Увеличение солености влияет на рост активного ила. Изменения кривой его роста проявляются в: удлинении периода адаптации; темпы роста логарифмического периода роста замедляются; продолжительность периода нарастания замедления становится больше;

(2) Соленость усиливает дыхание микроорганизмов и лизис клеток;

(3) Засоление снижает биоразлагаемость и разлагаемость органических веществ. Скорость удаления и скорость разложения органических веществ снижаются. Хотя увеличение времени аэрации может повысить эффективность удаления органических веществ, через определенное время увеличение скорости удаления органических веществ с увеличением времени аэрации происходит медленно. С экономической точки зрения метод увеличения скорости удаления высокосоленой органики за счет увеличения времени аэрации нецелесообразен;

(4) Неорганические соли усиливают осаждение активного ила. По мере увеличения солености индекс ила уменьшается;

(5) Очистка сточных вод с высоким содержанием солей и акклиматизация активного ила являются необходимыми средствами для успеха системы очистки. Процесс акклиматизации активного ила — это процесс постепенной адаптации метаболизма микроорганизмов к среде с высоким содержанием соли и предоставления возможности солеустойчивым бактериям размножаться в больших количествах.

Как устранить влияние хлорид-ионов?

01 Одомашнивание активного ила

Постепенно увеличивая содержание хлорид-ионов в биохимическом потоке, микроорганизмы уравновешивают внутриклеточное осмотическое давление или защищают протоплазму в клетках посредством собственных механизмов регуляции осмотического давления. Эти механизмы регуляции включают агрегацию низкомолекулярных веществ с образованием нового внеклеточного защитного слоя, регуляцию собственных метаболических путей, изменение генетического состава и т. д.

Таким образом, обычный активный ил может очищать сточные воды с высоким содержанием хлорид-ионов в определенном диапазоне хлорид-ионов в течение определенного периода одомашнивания. Хотя активный ил может улучшить диапазон толерантности системы к ионам хлорида и повысить эффективность очистки системы за счет одомашнивания, микроорганизмы в одомашненном активном иле имеют ограниченный диапазон толерантности к ионам хлорида и чувствительны к изменениям окружающей среды. При внезапном изменении среды хлорид-ионов адаптивность микроорганизмов немедленно исчезает. Одомашнивание представляет собой лишь временную физиологическую адаптацию микроорганизмов к окружающей среде и не имеет генетических особенностей. Такая адаптивная чувствительность очень неблагоприятна для очистки сточных вод.

Время акклиматизации активного ила обычно составляет 7-10 дней. Акклиматизация может улучшить толерантность микроорганизмов ила к концентрации соли. Концентрация активного ила снижается на ранней стадии акклиматизации, поскольку увеличение содержания солевого раствора токсично для микроорганизмов, вызывая гибель некоторых микроорганизмов, демонстрируя отрицательный рост. На более позднем этапе акклиматизации микроорганизмы, приспособившиеся к окружающей среде, начинают размножаться, поэтому концентрация активного ила увеличивается. На примере удаления ХПК активным илом в 1,5% и 2,5% растворах хлорида натрия показатели удаления ХПК на раннем и позднем этапах акклиматизации составляют 60%, 80% и 40%, 60% соответственно.

02 Разбавленные сточные воды с высокой концентрацией хлорид-ионов

Чтобы снизить концентрацию ионов хлорида, попадающих в биохимическую систему, приток можно разбавить так, чтобы содержание ионов хлорида было ниже порогового значения токсичности, и биологическая очистка не была бы ингибирована. Его преимуществами являются простые методы, простота эксплуатации и управления; его недостатками являются увеличение масштабов лечения, инвестиции в инфраструктуру и эксплуатационные расходы. Для очистных сооружений Янли из-за большого объема притока и непрерывной работы, даже если концентрация хлорид-ионов высока в определенный момент времени, измеренная онлайн-инструментами, работоспособность целевого разбавления оставляет желать лучшего. Поэтому этот метод больше подходит для заводов и предприятий, производящих сточные воды с высокой концентрацией хлорид-ионов.

03 Выберите разумную последовательность операций

Выбирайте разные процессы очистки для разных концентраций хлорид-ионов и соответствующим образом выбирайте анаэробные технологические потоки, чтобы уменьшить диапазон толерантности к концентрации хлорид-ионов на последующей аэробной стадии.

04  Увеличьте растворенный кислород в биохимической системе и соответствующим образом увеличьте содержание растворенного кислорода в биохимической системе, чтобы обеспечить активность активного ила.

05  Сброс остаточного ила

Увеличьте сброс остаточного активного ила, чтобы гарантировать, что ил растет в логарифмическом периоде роста, чтобы повысить эффективность удаления загрязняющих веществ.

06 Добавьте источник питательных веществ

При увеличении растворенного кислорода метаболизм ила ускоряется. Чтобы обеспечить метаболизм ила, следует обеспечить достаточное питание. При необходимости можно добавить определенный источник питательных веществ, чтобы обеспечить активность. у осадка.