（环境科学专业论文）高盐废水的生物处理研究.pdf

摘要 水比例的盐度冲击影响较小，对7 0 的高盐度冲击需要恢复4 个周期；对无盐环境 冲击，则需要5 个周期才能接近未受冲击前水平。 3 、本论文还对碘化钾碱性高锰酸钾法测定化学需氧量( c o d o h k i ) 与重铬酸 价法测定( c o d c ，) 的关联性进行了研究，并总结了不同c o d 浓度下的k 值，即 k = c o d o h k i c o d e ，。试验结果表明在一定范围内，随着c o d o h k i 浓度的增大，k 值 逐渐减小。当c o d o h k i 浓度大于1 0 0 m g l 时，k 值则稳定在1 5 左右。 关键词：高盐废水盐度冲击有机物降解氨氮去除率k 值 青岛大学硕士学位论文 a b s t r a c t i nt h i sp a p e r , t h eo r g a n i c sd e g r a d a t i o nr a t ea n dn l - h + - nr e m o v a le f f i c i e n c ya r e s t u d i e di nh i 曲s a l i n i t yw a s t e w a t e r ( t h ew a s t e w a t e rc o n t a i n5 0 s e a w a t e r ) b ys b r p r o c e s s t h er e s e a r c h e si n c l u d et h ec o m p a r i s o no ft w od i f f e r e n tm o d e so fs l u d g e a c c l i m a t i o n ，a n dt h ee f f e c t so fi n f l u e n tc o n c e n t r a t i o no fc o d c ra n dn i - h + 一n 、 t e m p e r a t u r e 、t h ev a l u eo fp ha n ds t o c ks a l i n i t yo nt h ew h o l ea c t i v a t es l u d g es y s t e m a r ea l s os t u d i e d 1 、i nt h eo r g a n i cd e g r a d a t i o n ，w h e nt h ei n f l u e n tc o d c rc o n c e n t r a t i o ni s3 0 0 m g l ， t h em o d eo fa c c l i m a t i o nd i r e c t l ya n dt h em o d eo fa c c l i m a t i o nw i t hs a l i n i t yg r a d sb o t h c a r lr e a c h8 5 c o dc rr e m o v a le f f i c i e n c y b u tt h ef o r m e rn e e d2 8a c c l i m a t i o np e r i o d s ( e v e r yp e r i o d si n c l u d e s10 h ) ，a n dt h el a r e rn e e d4 2a c c l i m a t i o np e r i o d s w h e ns l u d g e a c c l i m a t i o na c c o m p l i s h e d ，m i c r o o r g a n i s mp h a s ei sa b u n d a n c e ，e x c e p tz o o g l o e ab a c t e r i a a n df i l a m e n t o u sb a c t e r i a ，f e wp r o t o z o aa r ee x i ti na c t i v a t es l u d g e ，t h es l u d g es e t t l i n g p e r f o r m a n c ei m p r o v e d ，a n ds l u d g ev o l u m ei n d e x ( s v i ) d e c r e a s e dw i t ht h ei n c r e a s eo f s a l i n i t y i nt h es t e a d yh i g hs a l i n i t ys l u d g es y s t e m ，w i t ht h ei n f l u e n tc o n c e n t r a t i o nc o d e r i n c r e a s i n g ，t h ed e g r a d a t i o nr a t ed r o p s w h e nt h ei n f l u e n tc o d o c o n c e n t r a t i o ni s l1o o m r g l ，t h ee f f l u e n ti s18 4 m g l t h es a l i n i t ys t o c ke f f e c to f3 0 p r o p o t i o n s e a w a t e ro nc o dc ，r e m o v a le f f i c i e n c yi nt h es t e a d ys y s t e mi sl i g h t t h es a l i n i t y s t o c ko f7 0 p r o p o r t i ns e a w a t e rn e e d3c y c l e st oc o m eb a c kt h ei n i t i a l i z a t i o n ，a n dn o s e a w a t e rn e e d5c y c l e s 2 、i nn h 4 + nr e m o v a l ，w h e l lt h ei n f l u e n tc o n c e n t m t i o ni s4 5 m g l ，t h er e m o v a l e f f i c i e n c yo ft w oa c c l i m a t i o nm o d e sb o t hc a l lr e a c ha b o v e9 7 b u tt h ep e r i o do f a c c l i m a t i o nw i t hs a l i n i t yg r a d sm o d ei sl o n g e rt h a na n o t h e ro n e t h ef o r m e rn e e d3 5 a c c l i m a t i o np e r i o d sa n dt h el a t t e rn e e d2 8a c c l i m a t i o np e r i o d s i n1 1 1 es t e a d yh i g hs a l i n i t ys l u d g es y s t e m 、w i t ht h ei n f l u e n tn h 4 + - nc o n c e n t r a t i o n i n c r e a s i n g ，t h er e m o x ，a le f f i c i e n c yd r o p sw h e nt h ei n f l u e n tn h 4 + - nc o n c e n t r a t i o ni s 10 5 m g l t h er e m o xa le f f i c i e n t a l lt o4 5 u n d e rt h eh i g hn i - 1 4 + nl o a d ，i n c r e a s i n g t h ev a l u eo f p h t h ee f f i c i e n c yi si m p r o v e d w h e nt h ev a l u eo f p hi s8 3 ，t h ea m m o n i a a b s t r a e t n i t r o g e nr e m o v a le f f i c i e n c yc a i lr e a c ht o7 6 6 w i t ht h et e m p e r a t u r er a n g ef r o m2 0 。c t 0 3 0 w i t ht h et e m p e r a t u r ei n c r e a s i n gt h er e m o v a le f f i c i e n c yo f n h 4 + - ni s i m p r o v e d t h es a l i n i t ys t o c ke f f e c to f3 0 p r o p o t i o ns e a w a t e ro nn h 4 + - nr e m o v a l e f f i c i e n c yi nt h es t e a d ys y s t e mi sl i g h t t h es a l i n i t ys t o c ko f7 0 p r o p o r t i ns e a w a t e r n e e d4c y c l e st oc o m eb a c kt h ei n i t i a l i z a t i o n ，a n dn os e a w a t e rn e e d5c y c l e s 3 、t h ep a p e ra l s os t u d i e dt h en e wc o d c rd e t e r m i n a t i o nm e t h o d - - p o t a s s i u m i o d i n ea l k a l i n ep o t a s s i u mp e r m a n g a n a t ed e t e r m i n a t i o n ，a n dr e s e a r c hd i f f e r e n tt h e v a l u eo fk ，v i z ，c o d o h m c o d c r 。t h er e s u l ts h o w st h a tt h ev a l u eo fki sd e c r e a s e d w i t ht h ei n c r e a s i n go ft h ec o n c e n t r a t i o no fc o d o h k f w h e nt h ec o n c e n t r a t i o no f c o d 0 8 k i a b o v e1 0 0m g l ，t h ev a l u eo f ki sl e v e lo f f t o1 5 k e y w o r d s ：h i g hs a l i n i t yw a s t e w a t e r ；s t o c ks a l i n i t y ；o r g a n i c sd e g r a d a t i o n n b 4 + - nr e m o v a le f f i c i e n c y ：t h ev a l u eo fk i i 青岛大学硕士学位论文 第一章绪论 1 1 淡水资源危机及海水利用现状 1 1 1 水资源结构与分布 存在于地球上的气态、液态和固态的水构成了自然地理环境的重要组成部 分。水是分布最广而又十分重要的自然资源，它孕育和滋养了地球上的一切生物， 并从各个方面服务于人类。水的用途大致可分为以下几个方面：生活用水、工业 用水、农业用水、渔业用水、交通运输用水等。一般情况下，与人类生活和生产 密切相关的前三种用水不能大规模取用海水，而只能取之于淡水。地球上的水约 为l _ 3 8 1 0 9 一，覆盖着近3 4 的地球表面。此外，地球上的水还在不停的循环运 动着，进行着相互间的补给。从这个角度出发，可认为水是“取之不尽、用之不 竭”的自然资源。但是水资源中淡水资源却很少，仅占总水量的2 5 3 ，而目前 能供人类直接取用的淡水资源仅占o 2 2 ，再加上自然水资源的季节变化和地区 差异，以及自然水体遭受普遍污染等原因，致使可供直接取用的优质水资源日益 短缺，难以满足人们生活和工业农业生产的日益增长的要求u j 。 我国淡水资源主要来自于降水，而且在地区上分布很不均匀。总格局是， 南方多，北方少，东南多，西北少。在时间上分布的更不均匀，多数降水集中在 夏季7 、8 、9 三个月份。我国西北、华北以及沿海地区缺水严重。干旱灾害频繁， 可利用水资源量占天然水资源量的比重较小。相对于淡水资源短缺的现状，我国 海水资源十分丰富，拥有渤海、黄海、东海、南海四大内海域，海岸线总长为 1 8 0 0 0 k m ，濒临海滨的省、自治区、直辖市共有1 2 个，地级市4 6 个，县级市5 0 个【2 】。这些沿海城市地方经济发展迅速、需水量较大，也是主要的缺水地区，但 拥有丰富的海水资源。因此如果实行海水直接利辟j ，能够实现大规模的开源节流， 缓解沿海地区淡水紧缺的局面。 1 1 2 淡水资源短缺及解决途径 水资源紧缺己是世界性危机，目前有1 0 0 多个国家缺水，严重缺水的国家2 6 个。我国是水资源较丰富的国家之一，水资源总量为2 8 1 2 4 4 l m 3 ，河川径流量 ( 2 7 2 8 ) x1 0 陀f f l 3 ，居世界第六位。然而由于我国人口众多，人均占有水资 源量仅2 3 4 0 m 3 ，仅列世界的第1 1 0 位，约占世界人均占有量的四分之一j 。我国也 是淡水资源较为贫乏的国家，人均水资源仅为世界人均占有量的1 4 ，世界排名 8 8 位。由于城市化进程的加快和经济的迅速发展，城市的需水量增长速度惊人， 第一章绪论 水的供求矛盾在我国许多地方成为制约工农业发展的瓶颈。我国目前有1 8 个省 ( 市、区) 人均水资源少于或接近于1 0 0 0m 3 ( 人类生存的基本保障线) 。全国6 6 7 座城市2 0 0 座城市缺水，缺水量6 0 多亿立方米，造成工业损失2 0 0 0 多亿元 4 】据 预测，我国从2 1 世纪开始将全面进入水资源危机阶段，尤其是中国经济发达的沿 海地区存在着严重的缺水危机，主要沿海大中城市都不同程度地存在缺水问题， 华北沿海的大中城市缺水更严重。 沿海工业城市中人均水资源量大部分低于5 0 0 立方米( 大连、天津、连云港、 上海的人均水资源量甚至低于2 0 0 立方米1 ，属于严重缺水的城市。从大连、天 津、青岛、上海、深圳，一直到北海，缺水的范围、程度大同小异。沿海1 4 个 开放城市日缺水量约为4 0 0 x1 0 4 立方米厌。以青岛市为例，青岛市属中国北方 严重缺水地区之一，人均水资源占有量仅3 4 2 立方米，曾多次出现城市供水严重 不足的局面，一度在全市实行居民限时限量供水，部分企业因供水不足而停产或 限产。近几年，在城市建设高速发展的同时，严重缺乏的淡水资源已成为制约青 岛国民经济发展的重要因素。总之，长期以来的淡水资源危机问题，已成为制约 我国沿海地区经济和社会发展的“瓶颈”【5 】。解决沿海地区淡水资源危机，己迫在 眉睫。目前解决我国淡水资源短缺的途径有f 4 】：除降低工业用水，提高水的和用 效率；实行科学灌溉，减少农业用水；实行跨流域调水；合理利用地下水：节约 生活用水，实现污水资源化之外，大力开发利用海水资源，实行海水直接利用， 对拥有丰富海水资源的沿海城市能够实现大规模的开源节流，缓解淡水紧缺的局 面。 1 1 3 国内外海水利用现状 海水直接利用是指将海水经简单的处理( 不包括海水淡化) 或不经处理直接 代替淡水用于工农业生产和人民生活。世界上许多国家和地区都在加快对海水的 直接利用以缓解所面临的缺水问题，并取得了许多成果。目前，海水的利用主要 为直接利用，占海水利用的9 0 以上，海水直接利用己成为沿海城市解决淡水资 源的一条有效途径。如1 9 9 5 年日本直接利用海水就已超过1 2 1 0 “m 3 ，2 0 0 0 年 美国1 3 工业用水取自海水，西欧六国为每年2 5 1 0 m 3 吼海水的直接利用主 要表现为以下几个方面： ( 1 ) 工业冷却水 城市用水中，工业用水占7 0 8 0 ，而工业用水中又有7 0 一8 0 为工业冷却 水。目前，工业冷却水是海水在工业上直接利用的主要用水，广泛用于电力、钢 铁、化工、机械、纺织等行业。海水用作工业冷却水己有几十年的历史，其中日 本、美国、前苏联及西欧的一些国家，是海水用量较大、应用历史较长的国家， 西欧六国n 2 0 0 0 年海水用量已达n 2 5 0 0 1 0 s m 3 【。我国应用海水作工业冷却水， 青岛大学硕士学位论文 也已有7 0 余年的历史，例如，青岛电厂1 9 3 5 年建厂时就用海水作冷凝器冷却降温 和冲灰用，日用海水量达7 0 0 0 0 m 3 。目前山东省已有电力、化工、橡胶、纺织、 机械、塑料、食品等行业使用海水，年利用量从8 0 年代的3 5 1 0 8 m 3 增3 日n 1 2 1 0 8 m 3 ，其中青岛市年利用量就达7 7 x1 0 8 m 3 。大连市用海水用作工业冷却水，年 用量也在5 x1 0 8 m 3 以上，截止至u 2 0 0 1 年9 月，该市已建成海水泵站5 0 座，共有2 3 家单位利用海水。上海石化总厂和天津大港电厂年海水用量均在几亿立方米以上 【。”。但与国外相比，我国还有很大差距。 ( 2 ) 工业生产用水 在建材、印染、化工等行业，海水可以直接作为生产用水。近来随着社会经 济的迅猛发展，创业和竞争环境的优化，海产品加工企业数量增多，生产量急剧 上升。在海产品加工厂解冻、冲洗鱼体等加工工艺和其他工艺环节都可以用海水 代替淡水，这样既能够提高产品的质量，又节约了大量淡水资源。 ( 3 ) 农业灌溉用水 开发能使用海水灌溉的农作物，一直是沿海缺水地区努力的方向。选择适宜 的农作物和排水良好的砂质土壤是实行海水灌溉的基础。 一 ( 4 ) 城市生活用水 海水作为城市生活用水，主要用于冲洗道路和器具、冲洗厕所、消防、游泳 等方面，其中以海水冲厕应用最广、用水量最大。人类利用海水冲厕已有较长的 历史，如中国香港在本世纪5 0 年代末已开始大规模应用海水冲厕，它也是世界上 目前唯一以海水作为主要冲厕水的城市。另外，我国的大连、天津、烟台、青岛 等城市，其沿海的一些工厂己有零星的或小规模的海水冲厕的应用，如青岛市结 合创建“海水利用示范城市”的机遇，并借鉴香港海水冲厕经验，提出了建设青 岛海水冲厕示范工程的规划设计，有望成为我国第二个大规模利用海水冲厕的城 市。国家“十五”重大科技攻关课题“大生活用海水技术示范工程研究”已批准 立项，定点青岛，在青岛市南姜小区和浮山新区，建成海水冲厕示范小区。n 2 0 15 年，青岛市将在更大范围内实施海水冲厕，使冲厕海水用量达到4 万立方米f _ l 。 我国沿海地区现有居住人口2 亿多，若1 0 的居民采用海水冲厕，每年可节约淡水 5 亿多立方米，其节水意义十分重大【8 】。 ( 5 ) 其它用水 海水还可以用于其他方面，很多电厂用海水作为冲灰水，节省了大量的淡水。 近来的研究表明，海水用作烟气洗涤水，可以将烟气中的s 0 2 吸收，再经曝气， 氧化为硫酸盐，经济有效地实现烟气脱硫，既节约了淡水资源，又消除s 0 2 对大 气环境的污染。 总之，我国直接利用海水历史悠久，目前年取用量为7 0 多亿m ，主要用作火 电、核电、化工、石化等工业的冷却用水。沿海城市在工业上利用海水也已经有 第一章绪论 较长的历史和相当的规模，相关的主要技术和配套设施也较为成熟，并在不断取 得改进和创新。 1 2 高盐废水生物处理研究现状 1 2 1 高盐废水的产生 高盐废水是指总含盐量( 以n a c i 含量计) 至少为1 的废水，主要包括含盐 工业废水、含盐生活污水和其他含盐废水。根据含盐废水来源可将含盐废水分为 9 1 ： ( 1 ) 海水直接利用过程中排放的废水 主要包括海水作为工业冷却水，广泛适用于电力、钢铁、化工、机械、纺 织、食品等行业。用作工业生产用水。在建材、印染、化工、海产品加工等行 业的某些工艺中，海水可以直接作为生产用水。城市生活用水。用于冲洗道路 和厕所，消防以及游泳娱乐等方面。 ( 2 ) 工业废水 一些工业行业在生产过程中会排放出大量含盐有机废水，包括化学试剂的生 产，石油、天然气的开采。化工生产在制造化学药剂，如杀虫剂、灭草剂等，印 染，腌制和造纸过程中会产生大量的含盐废水。另外，开发石油、天然气也会产 生高盐废水。这些废水中含有高浓度的盐，油，有机酸，重金属和放射性元素。 ( 3 ) 其他含盐废水 大型船舰上的污水是高含盐生活污水。某些地下水异常地区的天然水比一般 淡水的含盐量还多，如河北平原部分地区浅层地下水为咸水，总溶解固体浓度可 达5 m g l 左右。另外，废水最少化也产生大量含盐废水。虽然废水最少化主张从 源头减少废物量，但其过程无法控制废物的产生。结果，废物总体积减少了，但 其中的有机物和无机物浓度升高了。 1 2 2 高盐废水生物处理的研究现状及进展 海水的含盐量很高，因此含盐废水进入污水处理系统后必然会对污水生物处 理系统带来一定影响。目前，国内外学者采用了不同的处理工艺研究了含盐废水 生化处理系统中盐度对有机物和去除率的影响；赫度对硝化脱氮效率的影i l 吼赫 度对系统稳定性的影响：盐度对活性污泥微生物生态的影响；嗜盐菌的培养：盐 度对系统耗氧率和基质利用率的影响等，并得出了一系列含盐废水生化处理系统 的设计参数。但得出的结论由于采用的工艺不同和研究水质的不同而很不一致， 有些结论甚至互相矛盾，主要分歧在于高盐度的废水处理效果上。下面就不同处 青岛大学硕士学位论文 理工艺对高盐废水的处理效果进行比较研究： ( 1 ) 传统活性污泥法 传统活性污泥法是普遍采用的生物处理方法之一，通过活性污泥的驯化过程 培养出具有良好有机物降解性能的耐盐微生物是处理高盐有机废水的重要前提。 2 0 世纪6 0 年代，s t e w a r t ，l u d w i n g 和k e a r n s 使用延时曝气系统处理船舰产 生的污水。研究表明使用延时曝气系统处理船舰产生的污水认为无论是在稳定盐 度条件下还是在变化盐度条件下均可取得较好的处理效果。证明该工艺处理船舰 产生的污水是可行的。在正常水力负荷和有机负荷下，即使受到严重的盐度冲击， 系统出水水质仍不至于恶化【l 。 2 0 世纪6 0 年代，l u d z a c k 和n o r a n 则调查了盐度对活性污泥处理系统的影 响。结果表明在高盐条件下，污泥的絮凝性变差，出水悬浮固体浓度升高，有机 污染物去除率降低，同时发现微生物的呼吸速率随着盐度的升高而变快【l “。 1 9 6 8 年，k i n c a n o n 和g a u g y 发现在适宜n a c i 浓度下( 8 1 0 9 l ) ，能维 持反应器内较高的污泥浓度，并建议城市污水处理厂可通过适当措施使n a c l 浓 度维持在8 9 l 左右【1 2 1 。 1 9 8 6 年，b o u s h y 曾用活性污泥法做过不同污泥负荷的系统对高盐度耐受力 的小规模实验，他们在结论中指出：在2 5 0 0 0 m g l 盐度下稳定运行的活性污泥系 统，其b o d 。去除率比原来不含盐下的值低1 0 ，硝化率也只有原来的1 0 左右 0 3 1 。 1 9 8 9 年，r y u c e t o k u z 研究盐度为3 5 9 l 的含盐废水时发现，盐度对活性 污泥处理系统仅有轻微影响，出水s s 和氧吸收率均没有明显变化，且盐度增加 有利于提高反应器污泥浓度【l 。 1 9 9 5 年，m f t i a m o d a 等在应用活性污泥处理系统处理含盐废水的研究中发 现：高盐环境下生物活性和有机物去除率均有所提高，t o c 去除率在氯化钠浓度 为0 9 i 。、1 0 9 l 、3 0 9 l 时，分别为9 6 3 、9 8 9 、9 9 2 。结果显示在高盐环 境下微生物生长没有受到抑制，相反促进了一些嗜盐菌的生长，使反应微生物浓 度增加，降低了有机负荷，也提高了污泥的絮凝性。经动力学分析得到，随着盐 度的增加，基质降解常数减少，而污泥量增加1 15 。 1 9 9 5 年，陈郭健在高盐度、高氨氮肠衣废水的治理研究中经过简单的絮凝 预处理后，进行p a c s b r 生化处理。在原水口c i ，n h 4 + 一n ，c o d c r 浓度分别高 达9 0 0 0 m g ，1 4 5 m g 1 。和2 0 0 0 m g 1 时，预处理c o d c r 可去除3 0 以上。生化 法取得了9 5 以上的n h 4 + - n 去除率及9 0 左右的c o d c r 去除率。脱氮效果显著， c l 一对系统的生化能力无明显影响i i6 j 。 1 9 9 6 年，h a m d a 和a l - a z l 8 r 利用完全混合式反应器研究了n a c l 浓度为1 0 9 l 和3 0 9 l 对活性污泥工艺处理效率的影响。k a r g i 和u y g u r 发现盐杆菌 第一章绪论 ( h a l o b a c t e r ) 补充到活性污泥系统后对于c o d e r 具有很好的处理效果，当废水 的盐度为5 时，c o d e r 的去除率仍然可达8 0 左右【1 7 l 。 1 9 9 3 年，顾晓梧研究了活性污泥法的耐盐度能力。n a c l 浓度逐步提高到 1 0 0 0 0 m g l 时，出水c o d m n 值仍可维持在5 0 m g l 以内。当n a c l 浓度继续增加， 污泥凝聚性能越来越差，到n a c i 浓度为2 0 0 0 0 m g l 时，出水甚为混浊，c o d m 。 去除率仅有5 0 【1 8 】。 1 9 9 8 年，杨健等对处理高盐度废水的活性污泥驯化进行了探讨。取城市污 水厂的回流污泥按一定步骤进行驯化，直到c o d e r 有机负荷达到 1 0 k g ( k g v s s d ) ，含盐量3 5 0 0 0 m g l 。结果表明：驯化污泥的有机物去除效果 明显好于未驯化污泥的有机物去除效果，驯化污泥具有良好的有机物吸附和氧化 能力，c o d c r 去除率可稳定在9 0 以上。未驯化的污泥则出现明显中毒现象。驯 化污泥经4 6 周的培养后逐渐成熟，外观颜色变为浅棕黄色，s v l 值在5 5 8 0 之间，污泥絮凝颗粒细小紧密【1 9 1 。 1 9 9 9 年，孟庆凡在高含盐环氧丙烷废水生化处理的研究中采用活性污泥法 与生物膜法串联工艺处理环氧丙烷废水。在进水c o d e r 为1 0 0 0 m g l 左右，盐含 量3 5 9 l ，p h6 1 2 范围内，c o d e r 去除率达8 8 以上，b o d 5 去除率可达9 9 以上【2 0 】。 1 9 9 9 年，张雨山和王静等采用完全混合式连续流活性污泥反应器研究了海 水冲厕对城市污水处理的影响，结果表明，进水中海水比例小于3 6 时，c o d c r 去除率保持在8 0 以上。海水比例超过4 8 时，出水c o d e r 超过5 0 m g l 。研究 还表明，活性污泥对盐度的变化非常敏感，且低盐度下对盐度变化的耐冲击力较 高盐度下强。另外，随着盐度的提高，污泥沉降性能越来越好1 2 ”。 2 0 0 0 年，何健等采用逐步提高有机负荷盐浓度的方法，驯化出耐高盐度的 活性污泥。在进水氯化钠浓度为2 6 8 0 0 4 7 2 0 0 m g l 之间时，保持较高的污泥浓 度可使反应器c o d e r 容积负荷达到0 6 k g ( m 3 d ) ，c o d e r 和苯乙酸去除率达 到9 5 以上“。 2 0 0 0 年，冯叶成、占新民等进行了活性污泥处理系统耐含盐废水冲击负荷 性能的研究。实验结果表明：冲击负荷大于1 0 9 l 后，盐对活性污泥产生影响， 活性污泥o c r 降低约3 5 ，t o c 去除率降低约3 0 1 2 。 2 0 0 0 年，王静采用完全混合活性污泥法研究了大生活用海水进入城市污水 处理系统后，海水盐度对曝气池中n h 4 + - n 去除率的影响。实验结果表明，污水 中海水提高到2 4 时，n h 4 + - n 去除率有所降低；海水盐度达到3 6 时，n h 4 + - n 去除率明显降低【2 。 2 0 0 1 年，刘正在高含盐废水生物处理技术探讨中通过对不同来源的污泥在 曝气池中进行驯化处理高含盐废水中的有机物。研究表明，废水含盐较高给生物 青岛大学硕士学位论文 处理带来一定的难度。废水中盐浓度的变化是导致高含盐废水生物处理失败的关 键，因此在流程的选择和参数的控制上应注意控制盐浓度波动的范围，以减少冲 击【2 鄂。 2 0 0 2 年，刘祥凤，李青山，乌锡康进行了驯化活性污泥处理高含盐量有机 废水的研究。结果表明，驯化活性污泥可以有效地处理高含盐量有机废水，在 n a , s o , 合量小于2 0 0 0 0 m g l 范围内，驯化污泥可以正常降解废水中的有机物，指 示剂苯酚的去除率稳定在9 0 以上。通过驯化可以大大增强微生物抵御盐抑制 的能力，在好氧系统中甜菜碱的抗钠毒性作用不明显1 2 “。 2 0 0 2 年，王静，张雨山采用完全混合活性污泥法研究了大生活用海水进入 城市污水系统后，随着污水中海水比例的增加，代谢单位重量有机物所需的氧量 和污泥自身氧化需氧率也呈增大趋势1 2 7 】。 ( 2 ) s b r 工艺 序批式活性污泥法是一种不同于传统活性污泥法的废水处理工艺，结构形式 简单，运行方式灵活多变，有较强的抗冲击负荷能力，具有一系列连续流系统无 法比拟的优点。 1 9 9 4 年，c r w o o l a r d 从大盐湖分离出嗜盐菌，分别在序批式反应器和序 批式膜反应器中培养，试验结果表明，嗜盐菌并不需要很复杂的营养物质，要维 持酚的降解，只需要1 5 的盐、氨、磷和铁。质量分数为1 1 5 的合成酚废水 经过1 2 h ( 反应时间为7 h ) 处理后，酚的去除率为9 9 左右。出流悬浮物较高， s v i 为1 0 0 ，s s 为5 0 m g l 左右1 2 8 1 。 1 9 9 9 年，杨健采用s b r 活性污泥法处理高含盐石油发酵工业废水，废水的 t d s 为5 0 0 0 0 m g l ，c o d c r 为3 0 0 0 6 0 0 0m g l 。研究发现高含盐量对驯化后的 耐盐活性污泥并无明显抑制作用。c o d c r 有机负荷达到1 o k g ( k g v g s _ d ) ，c o d c r 去除率稳定在9 0 以上，b o d ；去除率稳定在9 5 以上。经过驯化的污泥主要以菌 胶团和少量原生动物为主，细菌群落形态相对较少。 1 9 9 9 年，c h a r l e sg l a s s 利用s b r 反应器研究了高盐高氨氮污水的处理。在 p h 值分别为7 5 和9 时，逐步将硝酸氮的浓度从2 7 0 0 m g l 增加到8 2 0 0 m g l ，同 时t d s 从5 、1 6 增到1 8 ( 5 0 m g l 、1 6 0 m g l 、1 8 0 m g l ) 。实验结果表明，在 p h 值为9 时，硝酸氮质量浓度为8 2 0 0 m g l ，t d s 为1 8 条件下污泥经过驯化 能够脱氮，而未经驯化的污泥在5 4 0 0 m g l 时，即完全停止反硝化反应。在p ll 值 为7 5 时，即使是驯化污泥，当硝酸氮质量浓度为5 4 0 0 m g l 时即完全停止反硝 化反应。盐度增加导致脱氮率减小d o l 。 2 0 0 2 年，梁晨辉，吉风蓉，庞春霞等在改进型s b r 法处理高盐度有机磷农 药废水的研究中介绍了分流预处理一改进型s b r 好氧生化法处理高盐度有机磷 农药废水的工艺流程、工艺参数和处理效果。废水处理运行结果：c o d c r ，t p ， 第一章绪论 n h 4 + - n 平均去除率分别大于9 9 ，8 5 ，9 5 3 1 1 。 2 0 0 3 年，崔有为、张国辉等采用s b r 工艺进行了海水冲厕污水生物处理可 行性研究，实验用n a c l 模拟海水的盐度，研究得出结论：生物处理n a c l 质量浓 度为 2 5 9 l 时，处理效果恶化，出水水质无法满足二级排放标 准【3 2 l 。 2 0 0 3 年，李琳琳，林冰，徐金枝等利用c a s s 法处理含盐废水的研究中采用 鱼品加工厂生产废水掺定比例的海水作为实验用水，通过含盐量的不断增加研 究系统的耐盐性，通过含盐量的降低和升高研究系统的抗盐度波动性。实验表明， 当废水中c 1 的质量浓度超过4 5 0 0 m g l 后，c a s s 生化处理系统的抗海水浓度波 动能力减弱，遇到相同浓度梯度的冲击时，所需的恢复时间较长【3 。 2 0 0 3 年，于德爽等采用s b r 工艺小试实验对海水盐度对短程硝化反硝化的影 响进行研究。结果表明，在大生活用水范围内的海水盐度情况下仍可实现短程硝 化反硝化，但不同海水盐度情况下的氨氮去除率与氨氮负荷有关【3 4 】。 ( 3 ) 滴滤池 1 9 5 7 年，l a w t o n 和e g g e r t 研究了盐度对滴滤池的影响。研究表明盐度对滴 滤池的处理效率有影响。当将盐度突然加至2 0 0 0 0 m g l 以上时，b o d 5 去除呈现 负值。当滴滤池在2 0 0 0 0 m g l 以上的盐度条件下成功驯化后，突然变到无盐环境， b o d 5 去除再次出现负值现象吲。 2 0 0 0 年，l y a n g 和c t l a i 用生物滤池和滴滤塔处理高盐度石油废水。原 水t o g 浓度逐渐增加到1 0 0 0m g l ，盐度逐渐增加到3 4 、3 6 、4 ( 3 4 9 l 、 3 6g l 、4 0g l ) ，水力停留时间为1 8 h ，t o c 容积负荷为1 5 k g ( m 3 d ) ，t o c 去除率可达到9 5 f 3 6 】【3 7 。 2 0 0 0 年，d a l e 等报道了生物滤池处理含有高赫度及高有机浓度的石化废水 的小试情况。在高盐度时，生物膜生长缓慢，且对b o d 5 的去除率也降低p 。 2 0 0 1 年，d i n c e r 和k a r g i 利用生物转盘系统处理不同盐浓度( 0 1 0 ) 废 水，探讨了盐度与c o d c r 去除率之问的关系。研究发现：升高无机盐浓度，c o d c r 的去除率降低，当无机盐的浓度为5 和l o 时，c o d c r 的去除率分别降低到 8 5 和6 0 3 9 】。 ( 4 ) 两段接触氧化 两段接触氧化法具有较强的抗毒性和耐冲击负荷能力，可以维持较高的污泥 龄，生物相相对稳定，水利停留时间大为缩短。 1 9 9 3 年，a nl i 和g ug u o w e i 采用两段式接触氧化法处理含盐有机废水。实 验研究了影响处理效果的几个因素：盐度、有机负荷和进水水质等。结果表明， 盐度和有机负荷对系统有明显的抑制作用，要保持较好的出水水质，必须控制盐 青岛大学硕士学位论文 度和有机负荷【4 0 】。 1 9 9 7 年，尤作亮等采用两段接触氧化处理含盐质量浓度为2 5 m g l 和3 5 m g l 的有机废水，经微生物驯化，当进水b o d 5 小于4 0 0 m g l 时，去除率为9 0 以上， 但系统b o d 5 去除率随有机物负荷加大而逐渐降低【4 ”。 1 9 9 9 年，刘洁玲等采用两段式接触法处理高含盐环氧丙烷皂化废水，两段 式接触水力停留时间为1 0 小时，a 段生物膜量为2 8 8 3 3 3m g l ，b 段生物膜量 为9 4 4 8 2m g l 。实验结果表明，在含盐量为2 变化幅度小于2 5 时，不需要 专门的耐盐菌种，c o d c r 总去除率为8 0 8 6 ，处理后的出水达到国家 g b 8 9 7 8 1 9 9 6 排放标准d 2 1 。 2 0 0 3 年，石建敏，黄新文，林春绵，周红艺等在对无机盐对生物接触氧化 处理法的影响中研究了无机盐分( n a c i 和n a 2 s 0 4 ) 对生物接触氧化处理法的影 响。结果表明：氯离子比硫酸根离子对微生物体更易致细胞壁破裂和原生质解体， 从而降低了活性污泥的活性，削减了其处理能力 4 3 o ( 5 ) a 2 o 工艺 a 2 0 工艺具有同时去除有机物浓度及脱氮除鳞功能，是最近水处理领域应用 和研究热点之一。 1 9 9 9 年，t h o n g c h a ia n dp a n s w a d 采用a 2 o 工艺利用接种和未接种驯化活 性污泥对含盐废水进行研究，实验中厌氧、兼氧、好氧的水力停留时间分别为： 2 h 、2 h 、1 2 h ，固体停留时间为1 0 d ，其进水c o d c r 、n 、p 分别为5 0 0 m g l 、2 5 m g l 、1 5m g l 。当氯化钠浓度从o g l 增加到3 0 9 l 时，发现未经驯化的污泥 c o d 去除率从9 7 降到6 0 ，驯化污泥c o d c r 去除率从9 7 降到7 1 。氧吸收率 ( s o u r ) 在稳定状态下，随盐度增加而增加。总氮去除率减小较小，说明硝化细 菌比异养菌更能适应高盐环境。系统在受到剂量高达7 0 m g l 的盐度冲击时，总 氮去除率减少到4 0 一6 0 。反硝化菌比硝化菌有更好的盐度耐受力【4 ”。 2 0 0 3 年，张延青等采用a 0 工艺对沿海城市海水利用后含海水污水对城市 污水处理厂生物处理系统可能造成的影响进行了实验研究。结果表明：当海水比 例超过4 5 ( 此时污水中的氯离子浓度约为8 5 0 0 m g l ) 时，生物处理系统受到明 显影响，生物活性受到抑制，且较难恢复正常，c o d c r 、氨氮的去除率明显降低， 出水水质已不能满足城市污水厂二级出水水质要求【4 “。 ( 6 ) 厌氧反应器 大量含盐有机废水( 如海产品加工废水) 采用厌氧处理更具有实用性。 1 9 8 8 年，a r j e nr i n z e m a 研究了u a s b 反应器中盐度对硝化的影响，p h 值为 6 5 7 2 时，盐度分别为5m g i 。、1 0 m g i 、1 4m g l 时，乙酸形成甲烷会减少 1 0 、5 0 、l0 0 【4 6 l 。 1 9 9 2 年，r m e n d e z 用厌氧处理加工海产品废水( c 1 一质量浓度为1 5 m g l ) ， 第一章绪论 不但可以处理来自多个工厂的海产品废水，而且在水质水量变化时，处理效果仍 很稳定。c o d e r 有机负荷在4 k g 旧d ) 时，去除率达到7 6 一8 0 【4 7 l 。 1 9 9 5 年，c u m e r s i n d of e r j o o 利用u a s b 研究v f a 的甲烷化反应。当钠离子 的质量浓度从3 m g l 增加到1 6 m g l ，硝化作用减少5 0 ，厌氧污泥显示了较高的 耐盐性。经过4 0 d 的硝化反应，当钠离子的质量浓度为2 i 5m g l 时，甲烷菌活 性增加了4 5 。当阴阳离子同时存在时，产生拮抗作用，从而影响了钠离子的毒 性1 4 8 】。 另外，国内外学者还对生物处理嗜盐菌的生理特性、嗜盐菌的培养驯化进行 了系统研究。这对于含盐污水的生物处理具有重要意义。通过嗜盐菌的研究可以 提高生物处理系统的耐盐极限，提高生物处理的效率，减少盐度冲击给生物处理 系统带来的影响。 从上述资料可以看出，由于处理工艺不同，含盐量不同，结论也不尽相同， 高浓度盐份会对微生物的正常代谢产生影响，该影响取决于废水水质、水质条件、 微生物是否驯化以及生物处理工艺不同等因素。在其他相同的条件下，间歇反应 器较连续运行反应器对高盐环境更具抵抗力，附着生长较悬浮状态对钠盐的耐受 力强，驯化后的微生物对钠盐的耐受力会更高。但具体结论仍存在分歧，需进一 步研究。 1 2 3 嗜盐菌研究现状 1 2 3 1 嗜赫菌的分类 根据细菌最佳生长所需的盐浓度( 一般以n a c l 计) 的不同，细菌可分为非嗜盐 菌、海洋细菌和嗜盐细菌。非嗜盐菌是指在含盐浓度不高于1 的介质中能良好 生长，在普通生物法的活性污泥以及在淡水和陆地生态系统中主要含有这种细 菌。海洋细菌，也称弱嗜盐菌，是指适于生长在含盐浓度为1 3 的介质中。 这种微生物既具有耐盐菌的特性，同时在高盐环境中又能和嗜盐菌共存。嗜盐细 菌是指只有在含盐的环境才能生长的微生物，在种属上可分为嗜盐杆菌属、嗜盐 球菌属、嗜盐碱杆菌属、小盒球菌属等。按最适宜生长所需的盐量，分为中度嗜 盐菌和极端嗜盐菌。中度嗜盐菌指在含盐浓度为3 1 5 的环境中能良好生长 的微生物，主要是真细菌群落。极端嗜盐菌是指在含靛浓度为1 5 3 0 的介质 中也能良好生长的微生物，最适宜生长浓度为2 0 2 5 ，甚至在饱和浓度中也 能生长【4 9 】。 1 2 3 2 嗜盐菌的生理特性与嗜盐机制 嗜盐菌之所以能够在高盐环境中良好生长，是因为嗜盐菌特殊的生理结构 和细胞中所含的物质使之需要盐才能得以生长。嗜盐菌的细胞内所含的k + 浓度是 细胞外的1 0 0 倍左右，而细胞外n