高鹽廢水處理工藝技術(shù)研究進展

第第頁高鹽廢水處理工藝技術(shù)研究進展高鹽廢水處理工藝技術(shù)討論進展

11，2121，2

晁雷，邵雪，胡成，王林山，劉馨

〔1．遼寧省環(huán)境科學(xué)討論院，遼寧省流域污染掌握重點試驗室，遼寧沈陽110031；2．東北高校理學(xué)院，遼寧沈陽110819〕

要問題是廢水中的固體懸浮物會堵塞樹脂而失去效果，還有就是離子交換樹脂的再生需要激昂的費用且交換下來的廢物很難處理2．3

［8］

程，討論了含鹽工業(yè)廢水生化處理耐鹽污泥馴化的可行性、特點及其生物學(xué)過程。結(jié)果說明，以鹽分作為選擇壓力可以馴化出具有高降解活性的耐鹽污泥，他們在結(jié)論中提出，以鹽分作為選擇壓力，在含鹽量為4．5%環(huán)境中能夠馴化出具有高降解活性的耐鹽污泥2．5．2

［16］

。

膜分別技術(shù)是利用膜對混合物中各組

膜分別工藝

分選擇透過性能的差異來分別、提純和濃縮目標(biāo)物質(zhì)的新型分別技術(shù)。目前常用的膜技術(shù)有超濾、微濾、電滲析及反滲透。其中的超濾、微濾用于高鹽廢水的處理時，不能有效去除污水中的鹽分，但可以有效截留懸浮固體〔SS〕及膠體COD；電滲析〔electrodialysis〕和反相滲透〔RO〕技術(shù)是最有效和最常用的脫鹽技術(shù)，另外，反滲透技術(shù)還能去除部分溶解性有機物，這是其他脫鹽技術(shù)不能夠達(dá)到的，但是由于其處操作閱歷不足，反滲透技術(shù)在城市污水處理及工理成本高、

業(yè)廢水處理方面的應(yīng)用受到了肯定限制

［9］

。

SBR及其改良工藝。序批式活性污泥法〔SBR〕及其

結(jié)構(gòu)改良工藝是一種不同于傳統(tǒng)活性污泥的廢水處理工藝，形式簡約，運行方式敏捷多變，有較強的抗沖擊負(fù)荷技能，具有一系列連續(xù)流系統(tǒng)無法比擬的優(yōu)點。

Glass利用SBR反應(yīng)器討論了高鹽高氨氮污水的處理，試驗結(jié)果說明，在pH值為9．0、硝酸氮質(zhì)量濃度為0．8210

4

mg/L、TDS〔溶解性總固體〕為18%條下，污泥經(jīng)過馴化能夠

4

脫氮，而未經(jīng)馴化的污泥在0．5410mg/L時，即完全停止

。膜技術(shù)法的缺

點是假設(shè)廢水中有機物濃度高時，膜易被污染，從而導(dǎo)致操作過程難以正常運轉(zhuǎn)。況且噸級廢水進行膜處理成本高，企業(yè)難以承受。2．4之一

加熱蒸發(fā)工藝

［10］

反硝化反應(yīng)

［17］

。

楊健等采納SBR法處理高含鹽石油發(fā)酵工業(yè)廢水，在

4

廢水中TDS〔溶解性總固體〕為〔5．0～6．0〕10mg/L時，鹽

蒸發(fā)工藝是現(xiàn)代化工單元操作方法COD度對馴化后的活性污泥處理系統(tǒng)沒有明顯的抑制作用，和BOD去除率分別在90%和95%以上。經(jīng)過馴化的污泥主細(xì)菌群落形態(tài)相對要以菌膠團和少量原生動物為主，較少

［18］

，即用加熱的方法，使溶液中的部分溶劑汽化并得以

以提高溶液的濃度，或為溶質(zhì)析出制造條件。暴曬蒸去除，

發(fā)是種低成本的技術(shù)，通過濃縮含鹽廢水中的鹽分和有機物來達(dá)到減小廢水體積的目的，但是這種方法最終得到的固體無法重復(fù)利用。多效蒸發(fā)器雖在化工行業(yè)應(yīng)用鹽純度不高，

較多，但對含鹽廢水處理的案例較少，沒有勝利閱歷可供參且各企業(yè)含鹽廢水的水質(zhì)差異較大，蒸發(fā)處理效果和處考，

理費用亦有所不同。另因廢水本身的非常性和成分的繁復(fù)

［11］

性，蒸出的氯化鈉和混合鹽的品質(zhì)需待驗證。物化方法由

。

生物接觸氧化工藝。生物膜法具有較強的抗毒性和

2．5．3

可以維持較高的污泥齡，生物相相對穩(wěn)定，耐沖擊負(fù)荷技能，

容積負(fù)荷較高，水力停留時間較常規(guī)活性污泥法大為縮短。

L．An等采納了兩段式接觸氧化法對含鹽廢水進行了試驗討論，考察了鹽度、有機負(fù)荷和進水水質(zhì)等因素對處理效果的影響，結(jié)果說明，鹽度和有機負(fù)荷對系統(tǒng)有明顯的抑制作用，要保持較好的出水水質(zhì)，需要掌握鹽度和有機負(fù)荷。

4

同時也得出了污泥經(jīng)過馴化后，當(dāng)鹽濃度為3．510mg/L，

于運行費用較高，還會帶來二次污染，因此常被用于廢水預(yù)處理階段。2．5

生物處理工藝

廢水的生物處理是指利用自然界廣

泛存在的大量微生物氧化、分解、吸附廢水中有機物從而凈化廢水的方法。生物降解不僅能氧化分解一般的有機物并將其轉(zhuǎn)化為穩(wěn)定的無機物，而且還具有轉(zhuǎn)化有毒有害有機污是有機化合物在自然界中去除和再循環(huán)的重要染物的技能，途徑和方式勢

［13－14］

［12］

BOD負(fù)荷為0．95～2．80kg/〔m3d〕時，鹽度對處理系統(tǒng)的

4

BOD負(fù)荷0．95～2．9影響很小，當(dāng)污水鹽度2．510mg/L，［19］

kg/〔m3d〕時，鹽度幾乎對處理效果不產(chǎn)生影響。

張明生等采納生物接觸氧化法處理高含鹽廢水，考察了鹽濃度連續(xù)上升時系統(tǒng)對COD去除率的影響及抗沖擊技能。結(jié)果說明，進水硫代硫酸鈉的濃度在573～14812mg/LCOD去除率91%～95%；時，出水COD濃度小于500mg/L，當(dāng)生物接觸氧化系統(tǒng)受到?jīng)_擊時，復(fù)原較快，一般3～5個周期后即可復(fù)原正常2．5．4

［20］

。微生物用于降解、轉(zhuǎn)化物質(zhì)有如下優(yōu)

：個體小，比表面積大，代謝速率塊；種類繁多，分布

廣泛，代謝類型多樣；降解酶專一性強，且許多酶是在污染物的誘導(dǎo)下產(chǎn)生的；微生物繁殖快，易變異，適應(yīng)性強等。這些特點使得微生物在降解、轉(zhuǎn)化物質(zhì)方面有著巨大的潛力，因此生物技術(shù)成為了討論重點，被國內(nèi)外討論者廣泛應(yīng)用于高鹽有機廢水處理工藝之中，并取得了很大的討論進展。2．5．1

傳統(tǒng)活性污泥工藝。傳統(tǒng)活性污泥法是普遍采納的

生物處理方法之一，通過活性污泥的馴化過程培育出具有良好有機物降解性能的耐鹽微生物是處理高鹽有機廢水的重要前提。

Hamoda和A1-Adar采納活性污泥法處理含鹽廢水〔10g/L和30g/L〕的討論發(fā)覺，在高鹽度環(huán)境中生物活性和有機物去除率均有提高污泥的絮凝性。

何健等通過比較在高鹽和低鹽條件下活性污泥馴化過

［15］

。

厭氧及其改良工藝。Thongchai等在厭氧/缺氧/有

氧反應(yīng)系統(tǒng)里，試驗中厭氧、兼氧、好氧的水力停留時間分別2h、12h，為2h、利用人工合成廢水討論了NaCl對該反應(yīng)系統(tǒng)的影響，發(fā)覺在未馴化的污泥系統(tǒng)中當(dāng)NaCl濃度從0上

4

COD和氮的去除率分別從97%降到升到3．010mg/L時，

60%和從88%降68%；而在馴化后的污泥系統(tǒng)中當(dāng)NaCl濃

44

COD和氮的度從0．510mg/L上升到3．010mg/L時，

去除率為從90%降到71%和從85%降到70%，甚至其耐鹽

4

最高可達(dá)到7．010mg/L。氧汲取率〔SOUR〕在穩(wěn)定狀態(tài)

，微生物生長沒有受到抑制，相反促下，隨鹽度的增加而增加。且總氮的去除率減削較小，這說明硝化細(xì)菌比異養(yǎng)菌更能適應(yīng)高鹽環(huán)境

［21］

進了一些嗜鹽菌的生長，使反應(yīng)微生物濃度增加，也提高了。

4

周健等采納ASBBR反應(yīng)器作為高鹽〔1．010

mgCl－/L〕、高有機物濃度〔COD為4000mg/L〕榨菜廢水的

厭氧處理單元，考察了掛膜密度、負(fù)荷、水溫等對去除COD的影響。結(jié)果說明，當(dāng)水溫為30℃、掛膜密度為50%時，出水COD滿意徑直排放和后續(xù)脫氮工藝對碳源的要求。當(dāng)水溫為10℃時，反應(yīng)器對COD的去除率較30℃時下降了32%，將掛膜密度提高到70%可使COD去除率增加約4．5%

［22］

目前，耐鹽酵母菌處理含鹽廢水的實例還較少，其耐鹽機理還沒有徹底弄清，有待于進一步討論。用酵母菌初步降是處理高有機物、高含鹽廢水的可行有效解再用細(xì)菌處理，的方法3．2．2

［32］

。

利用嗜鹽菌〔耐鹽菌〕強化處理高鹽有機廢水。嗜

。極具應(yīng)用前景的微生物資源，近年來鹽菌作為一類新型的、

它們具有極為非常的結(jié)構(gòu)組成、生理受到人們的廣泛關(guān)注，

使嗜鹽菌能夠在高鹽環(huán)境下正常生存和生功能和代謝機制，

長。由于嗜鹽菌可以減小甚至清除高鹽濃度對有機廢水生使其在高鹽廢水處理工藝中具有寬闊的物處理系統(tǒng)的沖擊，

國內(nèi)外學(xué)者對嗜鹽菌在高鹽有機廢水處應(yīng)用前景。近年來，

理上的應(yīng)用討論主要集中于其對高鹽有機廢水的強化處理，即通過投加優(yōu)勢菌來有效改善系統(tǒng)的處理效果，下面就對不

嗜鹽菌之所以能

同處理工藝下不同學(xué)者利用嗜鹽菌處理含鹽有機廢水的討論進行比較：

C．R．Woolard等用從大鹽湖分別出的一種中度嗜鹽菌經(jīng)過7個月的運行，處理含鹽質(zhì)量分?jǐn)?shù)為15%的苯酚廢水，

苯酚平均去除率達(dá)到99．5%。出水懸浮固體質(zhì)量濃度約50

［33］

mg/L，低于一般污泥處理的含鹽廢水出水的懸浮固體。

由以上討論可看出，對于鹽度小于5%〔NaCl〕的含鹽有利用經(jīng)馴化后的污泥進行生化處理是可行的。機廢水而言，

近年來，污泥馴化的討論方向已由對傳統(tǒng)活性污泥的馴化研這必將進一步提高究漸漸轉(zhuǎn)移到結(jié)合更加有效的處理工藝，

提高反應(yīng)器的容積負(fù)荷以生化處理工藝的抗鹽度沖擊技能，及對有機物的去除效率。33．1

生物處理工藝機理及其強化方法生物法處理含鹽廢水工藝的機理

夠在高鹽環(huán)境中良好生長，是由于嗜鹽菌非常的生理結(jié)構(gòu)和細(xì)胞中所含的物質(zhì)使之需要鹽才能得以生長。嗜鹽菌能在這積累鉀離子的嗜鹽菌蛋白質(zhì)中含有高比例的酸性氨基酸，些氨基酸殘基在蛋白質(zhì)的表面形成負(fù)電屏蔽，從而促進了蛋白質(zhì)的穩(wěn)定性；在嗜鹽古細(xì)菌的細(xì)胞膜外有一個呈六角形排由于磺酸基團的存在使列的由磺化的糖蛋白組成的S單層，

S層呈負(fù)電性，因此使組成亞基的糖蛋白得到屏蔽愛護，在高鹽環(huán)境中保持穩(wěn)定

［23］

李維國等在SBR反應(yīng)器中利用從某曬鹽池鹽水中分別獲得的一株嗜鹽菌對高鹽制革廢水進行處理試驗。結(jié)果表在含鹽9．3%時，該菌株具有強化高鹽制革廢水處理的功明，

可能。將分別篩選的嗜鹽微生物與生物活性碳技術(shù)相結(jié)合，“嗜鹽生物活性碳”構(gòu)建技術(shù)，來強化高鹽制革廢水的處理

［34］

。嗜鹽菌特別是極端嗜鹽菌具有靈活

使得其能在高濃度的氯化鈉環(huán)境中的排鈉吸鉀的生理特性，

生存。嗜鹽菌是也可以通過在細(xì)胞內(nèi)積累一些被稱為相容性溶質(zhì)〔compatiblesolutes〕的物質(zhì)來反抗細(xì)胞外的高滲透壓，維持細(xì)胞的形態(tài)、結(jié)構(gòu)和生理功能，這些相容性溶質(zhì)是一些如糖、糖醇、其他的醇類、氨基酸、高度水溶性的小分子物質(zhì)，

氨基酸的衍生物，通常不阻礙細(xì)胞的其他代謝途徑，它們可從而保持細(xì)胞以在高NaCI濃度中保持細(xì)胞內(nèi)的低水活度，內(nèi)酶的活性

［24］

。

由以上討論可看出，高含鹽廢水不經(jīng)稀釋和預(yù)除鹽就能嗜鹽菌可用來處理含鹽質(zhì)量分?jǐn)?shù)＞5%的徑直被嗜鹽菌降解，

對鹽有非常的適應(yīng)性和廢水。嗜鹽菌在高鹽濃度下生長良好，

因此適合用來處理高含鹽廢水。近年來，隨著討論的不需要，

嗜鹽菌強化對象漸漸多樣化，涌現(xiàn)了嗜鹽菌強化生物斷深入，

活性碳、嗜鹽菌強化好氧顆粒污泥等新技術(shù)，其與更加高效的必將具有寬闊的應(yīng)用前景。污水處理工藝相結(jié)合，4

結(jié)語

綜合上述國內(nèi)外學(xué)者的討論狀況可以發(fā)覺，無論是采納只要采納工藝參數(shù)、接種嗜鹽菌還是采納馴化活性污泥法，

合適的掌握條件，是能夠有效去除有機物的，同時也能夠取得肯定的氮、磷的去除。不同的討論者采納不同的工藝，不不同的運行條件以及不同的馴化或接種方式，得同的水質(zhì)，

這說明鹽度對微生物系統(tǒng)的影響絕不是單出了不同的結(jié)論，

一的，而是與其他許多因素相關(guān)聯(lián)，這些因素不同，鹽度的影針對響也是不一樣的。目前很多討論者都局限在配水試驗，某種特定的水質(zhì)特征，這樣得出的結(jié)果是沒有普遍性的。因此針對不同的水質(zhì)進行工藝討論是很有須要的。

另外，馴化污泥處理高鹽有機廢水中對于如何進一步解馴化周期長、技術(shù)工程應(yīng)用等難題，有待于進決工藝啟動慢、

一步的討論。現(xiàn)今的多數(shù)討論中，優(yōu)勢菌的強化對象依舊是污泥，其在強化前仍需進行周期較長的馴化，而徑直以從高尚未見諸報鹽環(huán)境中取得的高鹽污泥為強化對象的討論，因此同樣需要進一步的深入討論。道，

〔下轉(zhuǎn)第19404頁〕

，由于嗜鹽菌具有這些非常的生理功能，因此

決斷了它在高鹽廢水處理工藝中的獨特優(yōu)勢，被國內(nèi)外學(xué)者廣泛應(yīng)用于高含鹽有機廢水處理中。3．23．2．1

生物處理工藝強化方法

投加酵母菌強化處理含鹽廢水。耐鹽酵母菌已被應(yīng)

高糖環(huán)用于如醬油生產(chǎn)的發(fā)酵行業(yè)。這些酵母菌能在高鹽、境中生長良好。有些酵母菌甚至還能在飽和鹽濃度下生長

［25］

。與嗜鹽菌不同，酵母菌通常不依靠鹽生存。當(dāng)它們

［26］

細(xì)胞萎縮受到鹽水沖擊時，細(xì)胞體積復(fù)原強的耐鹽性

［27－28］［29］

。一旦它們長時間地適應(yīng)后，

。對數(shù)生長期細(xì)胞比穩(wěn)定期細(xì)胞具有更

。耐鹽酵母菌可以用來處理高有機物，高含

鹽廢水。它比一般的好氧或厭氧細(xì)菌處理效果更好。在高鹽條件下，酵母菌的基質(zhì)利用率，污泥最大比增長率，半速率常數(shù)以及營養(yǎng)物去除技能更高。

Shin等用酵母菌Rhodotorularubra處理泡菜生產(chǎn)廢水，48h后可以完全除去廢水的酸度，BOD5由11000mg/L降到

［30］

＜3200mg/L，去除率為70%。

Chio等用耐高滲透壓酵母菌處理泡菜生產(chǎn)廢水，廢水BOD5由1210mg/L降到120mg/L，去除率達(dá)到了90%。NaCI濃度為10%時，酵母菌生長沒有受到抑制；當(dāng)NaCI＞

［31］12%時，生長速度減慢。

一步推動了蘇州市農(nóng)業(yè)面源污染治理，促進了生態(tài)農(nóng)業(yè)的快

表1

Table1

采樣點

Samplingsites

生態(tài)溝渠塘Ⅰ進水口Ⅰ生態(tài)溝渠塘Ⅰ出水口WateroutletofzoologychannelpondⅠ生態(tài)溝渠塘Ⅱ進水口WaterinletofzoologychannelpondⅡ生態(tài)溝渠塘Ⅱ出水口Wateroutletofzo