手機版
在化工、製藥、ranliaodeshengchanguochengzhong，chanshengdefeishuichuhanyougaonongdudeyoujiwuwai，haihanyougaonongdudeyanleiwuzhi，caiyongshengwufajinxingchuli，gaonongdudeyanleiwuzhiduiweishengwujuyouyizhizuoyong，caiyongwuhuafachuli，touzida，yunxingfeiyonggao，qienanyidadaoyuqidejinghuaxiaoguo。caiyongshengwufaduicileifeishuijinxingchuli，rengshimuqianguoneiwaiyanjiudezhongdian。benwenjieshaoleyannongduduiweishengwudeyizhizuoyong，shiyanjundetexing、培馴方法，並介紹了采用生物法處理含鹽有機廢水的研究及應用現狀。
1 鹽濃度對生物處理的影響
高含鹽量有機廢水的有機物根據生產過程不同，所含有機物的種類及化學性質差異較大，但所含鹽類物質多為Cl-、SO42-、Na+、Ca2+等deng鹽yan類lei物wu質zhi。雖sui然ran這zhe些xie離li子zi都dou是shi微wei生sheng物wu生sheng長chang所suo必bi需xu的de營ying養yang元yuan素su，在zai微wei生sheng物wu的de生sheng長chang過guo程cheng中zhong起qi著zhe促cu進jin酶mei反fan應ying，維wei持chi膜mo平ping衡heng和he調tiao節jie滲shen透tou壓ya的de重zhong要yao作zuo用yong。但dan是shi若ruo這zhe些xie離li子zi濃nong度du過guo高gao，會hui對dui微wei生sheng物wu產chan生sheng抑yi製zhi和he毒du害hai作zuo用yong，主zhu要yao表biao現xian：鹽濃度高、滲透壓高、微生物細胞脫水引起細胞原生質分離；鹽析作用使脫氫酶活性降低；氯離子高對細菌有毒害作用；鹽濃度高，廢水的密度增加，活性汙泥易上浮流失，從而嚴重影響生物處理係統的淨化效果。
高鹽環境對生化處理有抑製作用，表現為微生物代謝酶活性受阻，致使生物增長緩慢, 產率係數低。早在1940年，Ingram[1]對杆菌研究發現，當NaCl濃度＞10 g/L時，能夠使微生物的呼吸速率降低。Lawton[2]研究表明，當NaCl濃度＞20 g/L時，會導致滴濾池BOD去除率降低；在此濃度下，活性汙泥法的BOD去除率降低，同時汙泥中的絮凝性變壞，出水SS升高，硝化細菌受到抑製。處理含高濃度鹵代有機物廢水的實驗表明，BOD的去除率隨著鹽濃度的增加而降低。Davis[3]采用活性汙泥係統，處理含鹽濃度高達12%的廢水中試實驗結果證明，廢水中的TOC去除率較低，且實驗運行相當困難。
Kargi[4]等利用間歇生物反應器研究了鹽的抑製作用及動力學常數， Shim[5]等研究了高鹽環境下化工廢水的生物處理， Li[6]等討論了鹽度對二階段接觸氧化法處理含鹽廢水的影響。一些學者認為，在高鹽度環境中，微生物生長沒有受到抑製, 相反一些嗜鹽細菌的生長得到了相應的促進, 使反應器內微生物濃度增加，降低了汙泥負荷, 提高了汙泥的絮凝性。Woolard[7]等在序批式生物膜反應器( SBR) 中培養的嗜鹽微生物處理含鹽量1%－15%的合成含酚廢水,當含鹽量高達15%(150 g/L)時，對酚的去除率依然在99%左右。Hamoda[8]等采用活性汙泥法處理含鹽廢水(10 g/L 和30 g/L)，生物活性和有機物去除率均有提高，當NaCl 濃度分別為0、10、30 g/L 時，TOC 去除率分別為96.3%、98.9%、99.2%。由此可見, 嗜鹽微生物比普通微生物對高鹽度環境有更強的適應能力。
2 嗜鹽微生物的特征及其馴化
2.1 嗜鹽微生物的分類、特征及機理
在一定濃度鹽溶液中，生長良好的微生物，稱為嗜鹽菌。依據嗜鹽濃度的不同，嗜鹽菌可分為輕度嗜鹽菌、中度嗜鹽菌和極端嗜鹽菌。抑製細菌生長的鹽濃度，不同細菌差別很大，如大腸杆菌是6%，枯草杆菌是9%，嗜鹽菌在10%以上也能增殖。
由淡水環境到高鹽環境時，由於菌種選擇的結果能適應高鹽的菌種很少，輪蟲、固gu著zhe及ji遊you泳yong性xing纖xian毛mao蟲chong等deng原yuan生sheng動dong物wu迅xun速su死si亡wang，穩wen定ding以yi後hou遊you泳yong性xing纖xian毛mao蟲chong可ke以yi重zhong新xin出chu現xian。低di鹽yan到dao高gao鹽yan時shi，微wei生sheng物wu有you一yi個ge適shi應ying期qi，鹽yan濃nong度du的de變bian化hua可ke能neng引yin起qi微wei生sheng物wu代dai謝xie途tu徑jing的de改gai變bian。細xi菌jun馴xun化hua過guo程cheng就jiu是shi使shi代dai謝xie方fang式shi逐zhu漸jian適shi應ying高gao鹽yan環huan境jing，並bing使shi耐nai鹽yan菌jun大da量liang增zeng殖zhi的de過guo程cheng，但dan這zhe需xu要yao一yi定ding的de時shi間jian，急ji劇ju地di變bian化hua鹽yan濃nong度du或huo馴xun化hua時shi間jian過guo短duan都dou會hui使shi細xi菌jun受shou到dao抑yi製zhi。因yin此ci，把ba握wo鹽yan濃nong度du的de變bian化hua程cheng度du和he馴xun化hua時shi間jian是shi十shi分fen重zhong要yao的de[9]。
高鹽環境生物隨著高鹽生態係統中離子組成，鹽濃度、pH值、氧氣、養(yang)分(fen)供(gong)應(ying)等(deng)方(fang)麵(mian)的(de)變(bian)化(hua)而(er)展(zhan)現(xian)出(chu)複(fu)雜(za)的(de)微(wei)生(sheng)物(wu)多(duo)樣(yang)性(xing)。為(wei)了(le)能(neng)在(zai)高(gao)鹽(yan)環(huan)境(jing)中(zhong)生(sheng)存(cun)，各(ge)種(zhong)嗜(shi)鹽(yan)菌(jun)具(ju)有(you)不(bu)同(tong)的(de)適(shi)應(ying)環(huan)境(jing)機(ji)理(li)。嗜(shi)鹽(yan)厭(yan)氧(yang)菌(jun)，嗜(shi)鹽(yan)硫(liu)還(hai)原(yuan)菌(jun)以(yi)及(ji)嗜(shi)鹽(yan)古(gu)菌(jun)是(shi)在(zai)細(xi)胞(bao)內(nei)積(ji)累(lei)高(gao)濃(nong)度(du)鉀(jia)離(li)子(zi)(4－5 mol/L)的平衡高滲環境。嗜鹽真核生物、嗜鹽真細菌和嗜鹽甲烷菌的嗜鹽機理是在胞內積累大量的小分子極性物質，如甘油、單糖、氨基酸及它們的衍生物。這些小分子極性物質在嗜鹽、耐(nai)鹽(yan)菌(jun)的(de)胞(bao)內(nei)構(gou)成(cheng)滲(shen)透(tou)調(tiao)節(jie)物(wu)質(zhi)，幫(bang)助(zhu)細(xi)胞(bao)從(cong)高(gao)鹽(yan)環(huan)境(jing)中(zhong)獲(huo)得(de)水(shui)分(fen)，而(er)這(zhe)些(xie)物(wu)質(zhi)在(zai)細(xi)胞(bao)內(nei)能(neng)夠(gou)被(bei)快(kuai)速(su)的(de)合(he)成(cheng)和(he)降(jiang)解(jie)。因(yin)此(ci)，這(zhe)種(zhong)機(ji)製(zhi)克(ke)服(fu)了(le)高(gao)鹽(yan)環(huan)境(jing)下(xia)微(wei)生(sheng)物(wu)對(dui)環(huan)境(jing)滲(shen)透(tou)壓(ya)的(de)改(gai)變(bian)而(er)具(ju)有(you)較(jiao)強(qiang)的(de)適(shi)應(ying)能(neng)力(li)[9]。
2.2 嗜鹽微生物的馴化
Woolard[10]采用一種含鹽量為15%的溶液作為實驗用廢水，其中含有140 g/L NaCl；2 g/L KCl； 0.5 g/L MgSO4；7.6 g/L MgCl2；0.2 g/L NaHCO3和1.7 g/L CaCl2，其他營養元素比如氮、磷、鐵等以NH4Cl、K2HPO4和FeCl2·4 H2O的形式分別加入培養基中。在室溫下培養，經過篩選，得到所需的微生物對苯酚的去處效果顯著。宋應民[11]等則采取漸進的方式來馴化汙泥，取400 mL活性汙泥於1 000 mL燒杯中，加入經複合的優勢菌液50 mL，連續曝氣24 h，加入10 mL高含鹽化工有機廢水；5 h後再加入20 mL廢水，18 h後加入20 mL廢水，經過5 h，再加入20 mL廢水；第三天加入30 mL廢水。從第四天起每天上、下午各加入25 mL廢水，至累計加入200、300、400 mL時，各鏡檢水樣一次。至第九天，共加入高含鹽化工有機廢水400 mL為止。得到的汙泥處理效果顯著。
此(ci)外(wai)，還(hai)有(you)其(qi)他(ta)一(yi)些(xie)馴(xun)化(hua)汙(wu)泥(ni)的(de)方(fang)法(fa)，具(ju)體(ti)步(bu)驟(zhou)不(bu)盡(jin)相(xiang)同(tong)，但(dan)是(shi)原(yuan)理(li)相(xiang)似(si)，都(dou)是(shi)利(li)用(yong)微(wei)生(sheng)物(wu)對(dui)環(huan)境(jing)的(de)逐(zhu)漸(jian)適(shi)應(ying)，優(you)勝(sheng)劣(lie)汰(tai)，最(zui)終(zhong)獲(huo)得(de)高(gao)效(xiao)、優質菌種。但是，上述馴化方法所需時間長，操作較為繁瑣。更加廉價，方便，快捷的方式還有待進一步的研究和發現。
3 高含鹽有機廢水生物處理技術
3.1 好氧微生物法
在實際的工程應用中，Ludzack[12]和 Noran的研究表明，當氯化物的含量高於5－8 g/L的(de)時(shi)候(hou)，將(jiang)對(dui)傳(chuan)統(tong)的(de)好(hao)氧(yang)廢(fei)水(shui)處(chu)理(li)工(gong)藝(yi)產(chan)生(sheng)影(ying)響(xiang)。盡(jin)管(guan)鹽(yan)的(de)含(han)量(liang)對(dui)生(sheng)物(wu)活(huo)性(xing)存(cun)在(zai)著(zhe)致(zhi)命(ming)性(xing)的(de)影(ying)響(xiang)，但(dan)活(huo)性(xing)汙(wu)泥(ni)對(dui)高(gao)含(han)鹽(yan)環(huan)境(jing)的(de)適(shi)應(ying)並(bing)非(fei)不(bu)可(ke)實(shi)現(xian)。工(gong)程(cheng)上(shang)通(tong)常(chang)采(cai)用(yong)從(cong)低(di)含(han)鹽(yan)量(liang)逐(zhu)漸(jian)增(zeng)加(jia)的(de)方(fang)式(shi)來(lai)培(pei)養(yang)微(wei)生(sheng)物(wu)，以(yi)使(shi)之(zhi)適(shi)應(ying)高(gao)含(han)量(liang)的(de)環(huan)境(jing)，使(shi)廢(fei)水(shui)得(de)到(dao)淨(jing)化(hua)。Doudoroff[13]研究表明，埃希氏菌群在生長的停滯期對NaCldeshiyingnenglizuiqiang。yanjiubiaoming，yannongdupinfangaibianbiqizhujiangaibianduiweishengwunengchanshenggengjiabulideyingxiang，qieyannongdudedafudugaibianjianghuidaozhixibaozhideshifang，congershikerongCOD上升[14-19]。雖然可以證明通過馴化活性汙泥可適應高鹽環境，但是一個主要的瓶頸是此類適鹽係統的正常運行通常需要在5%含鹽量以下[20-24]。
Kargi[25]和Dincer於1997年開始使用逆流床反應器研究鹽濃度對好氧生物處理的影響。反應器中采用活性汙泥接種，人工合成廢水由溶解蜜糖、尿素、磷酸二氫鉀和氯化鈉組成，濃度為50 g/L，COD∶N∶P的比例為100∶10∶1。研究發現，當鹽度從零上升到5%的時候，出水COD去除率從85%降至59%。此後，又進行了包括好氧生物轉盤在內的一係列創造性的實驗，得出嗜鹽菌是改善好氧處理工藝的最佳途徑。
3.2 厭氧生物法
早於1965年，Kugelman[26]和McCarty就得出結論，Na+濃度超過10 g/L的時候，將強烈抑製甲烷的產生。然而，Omil[27]等於1995年的研究表明，活性產甲烷菌群對廢水鹽度的適應是可能的，其效率取決於讓菌群適應高含鹽量所采取的方法。此外，Feijoo[28]於1995年得出，汙泥中Na+的毒性取決於多種因素，其中尤為重要的一點是，汙泥的特征和對高含鹽水的逐漸適應性。
近jin年nian來lai，利li用yong嗜shi鹽yan微wei生sheng物wu厭yan氧yang消xiao化hua對dui廢fei水shui中zhong的de有you機ji物wu進jin行xing生sheng物wu降jiang解jie的de研yan究jiu和he應ying用yong越yue來lai越yue廣guang泛fan。不bu過guo相xiang比bi好hao氧yang生sheng物wu的de相xiang關guan研yan究jiu，研yan究jiu成cheng果guo還hai相xiang對dui較jiao少shao，其qi中zhong大da多duo數shu探tan索suo的de鹽yan濃nong度du在zai10－71 g/L之間，遠比好氧研究的範圍要小。
Aspé等[29]於2001年模擬了金屬元素鉬對厭氧消化的抑製作用，認為產甲烷階段是最受抑製的階段。後來，人們采用厭氧過濾器[30-32]；上流式厭氧汙泥床反應器[33]；厭氧接觸反應器[34]等工藝；處理海產品加工廢水，上述方式進行廢水處理時，COD去除率在70%到90%之間，其有機負荷率為1－15 kg COD m3/d。Lefebvre等[35]使用UASB技術研究皮革廠浸泡廢水的厭氧消化處理，適宜的工況限製在較低有機負荷下。限製了此類工藝的應用。
3.3 厭氧/好氧處理技術
由於單獨的好氧和厭氧工藝在處理工業廢水中COD去除率無法達到預期的效果，因此為了更好的處理廢水中的有機物，兩種方法的結合成了研究人員的又一選擇。Panswad[36]和Anan於1999年采用了好氧/缺氧/厭氧工藝對含有3%鹽分的合成廢水進行處理，COD去除率達到71%的。2006年，Lefebvre等處理皮革廢水實驗，UASB技術與活性汙泥後處理的結合改善了廢水處理工藝總體效果，COD去除率可達96%[35]。采用厭氧/好hao氧yang處chu理li工gong藝yi，物wu化hua手shou段duan的de使shi用yong主zhu要yao體ti現xian在zai廢fei水shui的de預yu處chu理li上shang，其qi目mu的de主zhu要yao在zai於yu降jiang低di廢fei水shui中zhong的de有you機ji物wu和he鹽yan度du，為wei微wei生sheng物wu處chu理li創chuang造zao良liang好hao的de環huan境jing。采cai取qu的de整zheng體ti工gong藝yi流liu程cheng：廢水首先經過調節池，然後經過物化的預處理(通常采用調節pH值、混凝、沉澱、電解、微電解等方法)，而後加入預先培養好的嗜鹽菌進行生物處理。
4 結 語
廢fei水shui中zhong較jiao高gao鹽yan濃nong度du對dui生sheng物wu處chu理li有you抑yi製zhi作zuo用yong，針zhen對dui利li用yong汙wu泥ni對dui高gao鹽yan濃nong度du的de適shi應ying性xing，對dui微wei生sheng物wu進jin行xing篩shai選xuan和he馴xun化hua，獲huo得de的de嗜shi鹽yan菌jun可ke承cheng受shou較jiao高gao鹽yan度du，使shi生sheng物wu處chu理li高gao含han鹽yan有you機ji廢fei水shui成cheng為wei可ke能neng。嗜shi鹽yan菌jun廉lian價jia，來lai源yuan廣guang，可ke以yi利li用yong許xu多duo有you機ji物wu(包括難降解和有毒物質)作zuo為wei碳tan源yuan，因yin此ci，利li用yong嗜shi鹽yan細xi菌jun處chu理li高gao含han鹽yan量liang有you機ji廢fei水shui有you廣guang闊kuo的de應ying用yong前qian景jing，研yan究jiu快kuai捷jie的de嗜shi鹽yan菌jun選xuan擇ze馴xun化hua方fang法fa，對dui實shi際ji應ying用yong和he理li論lun研yan究jiu均jun具ju有you重zhong要yao意yi義yi。
