含盐有机废水处理的超强生物工艺

随着工业的快速发展，化工、制药、食品等行业的含盐有机废水日常排放量每年都在增长。一般会使用化学、物理和生物方法来处理这类废水，可是高浓度含盐有机废水不能通过单一的生物强化法工艺完成处理。为了达到废水处理的预期效果，生物强化法的结合处理已成为行业的最新选择。实践表明，该组合处理方法大大提高了系统的耐盐性和稳定性，出水效果显著提高，其中废水的COD去除率很高。为了提高处理效果，可以把生物强化法作为参考，结合其他过程处理方法对有机废水进行协同处理。如减少盐含量和有机物浓度，优先通过物理和化学方法预处理，再利用生物强化法做后续的生化处理，创建一个更好的微生物生活环境，从而提高污水处理系统的效率。因此，通过对微生物进行一些淘汰和培养，可以提高废水中微生物对盐的高度适应能力，在各项应用中开展高盐度有机废水的生化处理。

一、生物强化法在废水处理中的应用

生物强化技术是指在传统生物处理中引入特定微生物，增加有效浓度，增强降解能力，从而提高对有机物的去除率。生物强化技术包括厌氧技术和好氧技术两种，具体应用如下。

1.厌氧技术在含盐有机废水处理中的应用

厌氧微生物以细菌、放线菌和支原体为主，在一些报道中也发现了厌氧真菌。厌氧微生物在自然界中广泛分布，在人类环境和人体中存在着多种厌氧微生物，它们与人类密切相关。一种思考方式是，生命有很多种形式，一部分被氧气的存在扼杀了，所以没有时间留下痕迹，这种情况是一种可能性。但是著名的厌氧微生物，也就是不需要氧气就能生存的有机体会继续存在，生存的方法之一就是适应这种新的环境。厌氧处理技术能节约电力能源消耗，产生生物能，污泥产量少，操作简单，在能源日益稀缺的今天更加适用。

厌氧生物处理中细菌分解的有机物是不需要分子氧呼吸的，所以不必向系统提供氧气，而好氧细菌降解的有机物是需要分子氧呼吸的，必须提供分子氧才能完成。1kgBOD5废水的氧化，需要消耗0.5～1kW/h的电能，因此厌氧技术可节约能耗。厌氧生物技术相比好氧生物技术不需要氧气的转移，也不需要伴随大量的合成微生物，从而降低了剩余合成污泥的处置成本，是污泥减量的方法之一。

氮、磷等营养物是细胞的重要元素，如废水中缺乏氮、磷等元素，利用生物处理废水必须添加氮、磷以满足细菌合成细胞的需要。近十年来，厌氧处理已成为高浓度废水处理最常用的技术。厌氧处理技术的研究较多，主要集中在厌氧反应器的设计和微生物特性分析方面。厌氧消化技术在减少固体废弃物和传统污水灌溉中具有重要作用。特别是许多厌氧反应器的成功使用，有效地提高了水中污染物的去除率。降解复杂的大分子有机污染物的第一步是将其水解成微生物可利用的小单体。如果有机污染物主要以大分子的形式存在，那么水解往往是整个消化过程中的限速步骤，也是影响污染物降解的关键因素。因此，对于中高浓度有机废水，提高厌氧阶段有机物的去除效率有利于后续好氧处理的顺利进行。如何加强厌氧处理工艺、提高污染物的去除率是环境研究的重点之一。厌氧处理工艺的强化方法可分为高效厌氧反应器的开发与应用和厌氧处理的生物强化两种。

2.好氧技术在含盐有机废水处理中的应用

研究发现，当废水含盐量小于5g/L时，好氧颗粒污泥对COD的去除率可达92%，总氮去除率为60.2%。研究好氧颗粒污泥在2~20g/L条件下的脱氮除磷能力。在整个实验过程中，颗粒结构保持稳定，但当CODCr质量浓度为20mg/L时，亚硝酸盐氧化和除磷受到抑制。研究发现，在2.5%的盐度下，好氧颗粒污泥能长时间保持稳定，而在5%的盐度下，好氧颗粒污泥中微生物的活性受到抑制，系统中丝状菌大量增加导致系统崩溃。将14mg/L和30mg/L的SVI好氧颗粒污泥培养75d，当盐度为30g/L时，有机电荷比（OLR）达到1。虽然已有好氧颗粒污泥处理含盐废水的实验，但好氧颗粒污泥在含盐环境中的长期稳定运行及耐盐机理尚需进一步探索。此外，含盐废水也具有短期排放的特点，但好氧颗粒污泥短期影响盐度的废水处理研究较少。因此，好氧颗粒污泥承受短期盐度影响的能力和机理还需要进一步研究。

二、对比实验

1.实验准备

人工配制实验用水，用纯牛奶加盐模拟含有机盐的生产废水。牛奶的主要成分为：每100mL纯牛奶含有3g蛋白质、3.5g脂肪和7.9g非脂肪固体。使用前，将牛乳稀释35.5倍至COD约为3950mg/L。废水是一种白色乳化液。沉淀1d，有许多细小悬浮颗粒，浊度基本不变，仍为白色胶体状态。稀释后水质如表1所示。

该水样平均COD含量（质量浓度）为4188.88mg/L，属于高浓度有机废水，但BOD5含量与COD含量之比为0.696，属于易生化处理的废水。因为牛奶中的氮源形式主要是有机氮（蛋白质），NH3-N的内容不高，水的浊度已经超过仪器的检出限度，主要是因为在水中有许多微粒，使其成为白色的乳液。在实验废水中含有可溶性有机物，具有良好的生物降解性，应采用生物法处理。但若直接采用好氧生物处理，则废水中乳蛋白和乳脂物质的生物降解速度较慢。为了达到一级排放标准，应停留2d以上时间，因此采用厌氧/好氧联合工艺。厌氧/好氧脂肪酸含量对比如表2所示。

2.实验方法

实验中采用厌氧/好氧工艺，对厌氧污泥进行生物强化处理。厌氧部分取厌氧污泥，再加入适当浓度的模拟废水，将放入带塞的锥形瓶中，在35℃恒温器皿上进行厌氧培养。好氧部分取成熟活性污泥，加入适当浓度的模拟废水，置于35℃恒温器皿上进行好氧培养。每间隔2min记录COD强化效果，可以得到结果如图1所示。

经对比可知，厌氧强化样品的去除效果优于好氧处理。厌氧强化样品和浊度的去除率较好氧处理分别提高了28.5%和17.5%。由于废水中含有大量的蛋白质，在厌氧条件下发生氨化作用，导致NH3-N的积累，因此厌氧出水的含量高于原水，且厌氧出水与好氧出水相差不大。厌氧强化后，好氧工艺处理的最终出水低于厌氧空白，说明厌氧工艺的生物强化在一定程度上促进了后续好氧工艺的顺利进行。当厌氧悬浮污泥进入好氧过程时，对污泥的去除表现出明显的强化效果，含细菌的厌氧出水去除率是空白样厌氧出水的1.5倍。与空白样品相比，细菌的相对去除率提高了35.54%。

3.实验结论

不同盐浓度的废水受到冲击后，好氧颗粒污泥系统的污泥浓度变化不显著。好氧颗粒污泥系统在盐度冲击后，经过数周后COD的去除率可恢复到85.5%，而在盐度冲击后，COD的去除率则稳定在72.6%，不能恢复到盐度冲击前的水平。好氧颗粒污泥的最大耐盐性为35g/L。生物强化法处理含盐有机废水中分离出的细菌对模拟废水厌氧处理具有明显的生物强化效果。厌氧处理后，接种样品的COD去除率比未接种样品提高了35.54%。

三、结语

含盐有机废水中盐含量较高，会对传统的生化处理方法产生抑制作用，且高盐度会导致废水的渗透压较高，因此将生物强化法应用于含盐有机废水处理中。以微生物强化处理废水，以求提升废水处理效果。文中分析了厌氧技术和好氧技术处理废水的方法，并经过实验对比，验证了厌氧废水处理效果优于好氧处理技术。希望本文研究能够为含盐废水处理提供参考。