Salinitas lebih besar dari seberapa besar air limbah garam tinggi dan pengolahan biokimia air limbah garam tinggi, pertama-tama kita harus memahami apa itu air limbah garam tinggi, dan air limbah garam tinggi pada sistem biokimia!
Apa yang dimaksud dengan air limbah garam tinggi
Air limbah berkadar garam tinggi mengacu pada total fraksi massa garam minimal 1% (setara dengan 10.000 mg/L) dari air limbah. Air limbah ini terutama berasal dari pabrik kimia serta pengumpulan dan pengolahan minyak dan gas. Air limbah ini mengandung berbagai macam zat (termasuk garam, minyak, logam berat organik, dan zat radioaktif). Air limbah yang mengandung garam dihasilkan dengan berbagai cara dan volume air meningkat setiap tahun. Penghapusan polutan organik dari air limbah garam sangat penting bagi lingkungan. Ketika metode biologis digunakan untuk pengolahan, konsentrasi zat garam yang tinggi memiliki efek penghambatan pada mikroorganisme, dan metode fisik dan kimia digunakan untuk pengolahan, yang menghasilkan investasi besar, biaya operasi yang tinggi, dan kesulitan dalam mencapai efek pemurnian yang diinginkan. Pengolahan air limbah tersebut dengan metode biologis masih menjadi fokus penelitian di dalam dan luar negeri.
Bahan organik dari air limbah organik dengan kandungan garam yang tinggi sangat bervariasi dalam hal jenis dan sifat kimiawi dari bahan organik yang terkandung sesuai dengan proses produksinya, tetapi garam yang terkandung sebagian besar adalah Cl-, SO42-, Na+, Ca2+ dan garam-garam lainnya. Meskipun ion-ion tersebut merupakan nutrisi penting untuk pertumbuhan mikroba, ion-ion tersebut berperan penting dalam meningkatkan reaksi enzim, menjaga keseimbangan membran dan mengatur tekanan osmotik dalam proses pertumbuhan mikroorganisme. Namun, jika konsentrasi ion-ion ini terlalu tinggi, maka akan menghambat dan meracuni mikroorganisme, kinerja utama: konsentrasi garam tinggi, tekanan osmotik tinggi, dehidrasi sel mikroba yang disebabkan oleh pemisahan protoplasma sel; efek pengendapan garam dari aktivitas dehidrogenase berkurang; ion klorida yang tinggi pada toksisitas bakteri; konsentrasi garam yang tinggi, kepadatan air limbah meningkat, lumpur yang diaktivasi mudah mengambang dan hilang, yang secara serius mempengaruhi efek pemurnian sistem pengolahan biologis.
Pengaruh salinitas pada sistem biokimia
1. Menyebabkan kematian dehidrasi mikroorganisme
Perubahan tekanan osmotik adalah penyebab utama dalam kasus konsentrasi garam yang tinggi. Bagian dalam bakteri adalah lingkungan semi tertutup, dan harus bertukar zat dan energi dengan lingkungan eksternal yang menguntungkannya untuk mempertahankan aktivitas kehidupannya, tetapi juga harus mencegah sebagian besar zat eksternal masuk untuk menghindari gangguan dan hambatan reaksi biokimia internalnya.
Konsentrasi garam meningkat, mengakibatkan konsentrasi larutan internal bakteri lebih rendah dari dunia luar, dan karena karakteristik air dari konsentrasi rendah ke gerakan konsentrasi tinggi, mengakibatkan hilangnya air dalam tubuh bakteri yang disebabkan oleh sejumlah besar perubahan lingkungan reaksi biokimia internalnya, dan pada akhirnya menghancurkan proses reaksi biokimia hingga gangguan kematian tubuh bakteri.
2. Proses penyerapan bahan mikroba terganggu dan terhambat hingga mati.
Membran sel memiliki karakteristik permeabilitas selektif, untuk menyaring zat-zat yang berbahaya bagi aktivitas kehidupan bakteri dan menyerap zat-zat yang bermanfaat bagi aktivitas kehidupannya. Proses penyerapan ini secara langsung dipengaruhi oleh konsentrasi larutan di lingkungan eksternal, kemurnian zat, dll. Penambahan garam menyebabkan lingkungan penyerapan bakteri terganggu atau terhalang, yang pada akhirnya menyebabkan terhambatnya aktivitas kehidupan bakteri atau bahkan kematian. Situasi ini sangat bervariasi tergantung pada situasi individu bakteri, spesies, jenis garam, dan konsentrasi garam.
3. Toksisitas dan kematian mikroorganisme
Beberapa garam akan masuk ke dalam bakteri dengan aktivitas kehidupannya, menghancurkan proses reaksi biokimia internalnya, dan beberapa di antaranya akan berinteraksi dengan membran sel bakteri, mengakibatkan perubahan sifat-sifatnya dan tidak lagi berperan sebagai pelindung atau tidak lagi menyerap zat-zat tertentu yang bermanfaat bagi bakteri, yang akan mengakibatkan terhambatnya aktivitas kehidupan bakteri atau kematian organisme. Garam logam berat merupakan contohnya, dan beberapa metode bakterisida menggunakan prinsip ini.
Penelitian menunjukkan bahwa dampak salinitas tinggi pada pengolahan biokimia terutama tercermin dalam aspek-aspek berikut:
(1) Dengan meningkatnya salinitas, pertumbuhan lumpur aktif terpengaruh. Perubahan kurva pertumbuhannya dimanifestasikan dalam: periode adaptasi menjadi lebih lama; laju pertumbuhan periode pertumbuhan logaritmik menjadi lebih lambat; durasi periode pertumbuhan yang melambat menjadi lebih lama.
(2) Salinitas meningkatkan respirasi mikroba dan lisis sel.
3) Salinitas mengurangi biodegradabilitas dan degradabilitas bahan organik. Hal ini mengurangi laju pembuangan dan laju degradasi bahan organik.
Sistem biokimia dapat menahan seberapa tinggi konsentrasi garam
Menurut "Standar Kualitas Air untuk Pembuangan Limbah ke Saluran Pembuangan Perkotaan" (CJ-343-2010), kualitas limbah yang dibuang ke saluran pembuangan perkotaan harus memenuhi ketentuan Kelas B (Tabel 1) saat memasuki instalasi pengolahan air limbah untuk pengolahan sekunder, yang mengandung 600 mg/L klorida dan 600 mg/L sulfat.
Menurut "Kode Desain Drainase Luar Ruang" (GBJ 14-87) (GB50014-2006 dan garam versi 2011 tidak disebutkan secara spesifik) Lampiran III "struktur pengolahan biologis ke dalam air konsentrasi zat berbahaya yang diizinkan", konsentrasi natrium klorida yang diizinkan adalah 4000mg/L.
Data pengalaman teknik menunjukkan bahwa: ketika konsentrasi ion klorida dalam air limbah lebih besar dari 2000mg / L, aktivitas mikroorganisme akan ditekan, laju penghilangan COD akan berkurang secara signifikan; ketika konsentrasi ion klorida dalam air limbah lebih besar dari 8000mg / L, maka akan mengakibatkan perluasan volume lumpur, permukaan air yang dibanjiri sejumlah besar gelembung, mikroorganisme akan terbunuh satu per satu.
Dalam keadaan normal, kami percaya bahwa konsentrasi ion klorin lebih besar dari 2000mg / L, garam kurang dari 2% (setara dengan 20.000mg / L) tidak mempengaruhi efek perawatan sistem biokimia, Anda dapat menggunakan metode lumpur aktif, namun, menurut jika domestikasi yang masuk akal, garam 3%-4% menggunakan metode lumpur aktif untuk mencapai standar stabilitas juga telah ditemukan (komunitas memiliki keberhasilan debugging 5%). Kasus), tetapi perlu diingat bahwa salinitas air umpan untuk memastikan stabilitas, tidak dapat berfluktuasi terlalu banyak, jika tidak, sistem biokimia tidak dapat menahan keruntuhan!
Langkah-langkah untuk sistem biokimia untuk mengolah air limbah berkadar garam tinggi
1. Domestikasi lumpur aktif
Dalam kondisi salinitas kurang dari 2g/L, air limbah salin dapat diolah dengan domestikasi. Dengan meningkatkan salinitas air umpan biokimia secara bertahap, mikroorganisme akan menyeimbangkan tekanan osmotik intraseluler atau melindungi protoplasma intraseluler melalui mekanisme pengaturan tekanan osmotik mereka sendiri, yang meliputi agregasi zat dengan berat molekul rendah untuk membentuk lapisan pelindung ekstraseluler baru, mengatur jalur metabolisme mereka sendiri, dan mengubah komposisi genetik mereka.
Oleh karena itu, lumpur aktif normal dapat dijinakkan untuk jangka waktu tertentu untuk mengolah air limbah berkadar garam tinggi dalam kisaran konsentrasi garam tertentu. Meskipun lumpur aktif dapat meningkatkan kisaran toleransi garam sistem dan meningkatkan efisiensi pengolahan sistem melalui domestikasi, mikroorganisme dalam lumpur aktif yang dijinakkan memiliki kisaran toleransi garam yang terbatas dan sensitif terhadap perubahan lingkungan. Ketika lingkungan klorida berubah secara tiba-tiba, adaptasi mikroorganisme akan segera hilang. Domestikasi hanya merupakan penyesuaian fisiologis sementara mikroorganisme untuk beradaptasi dengan lingkungan dan tidak memiliki karakteristik genetik. Sensitivitas adaptasi ini sangat tidak menguntungkan bagi pengolahan limbah.
Waktu domestikasi lumpur aktif umumnya 7-10d, domestikasi dapat meningkatkan tingkat toleransi mikroorganisme lumpur terhadap konsentrasi garam, domestikasi konsentrasi lumpur aktif awal menurun, hal ini disebabkan oleh peningkatan larutan garam untuk menghasilkan toksisitas terhadap mikroorganisme, sehingga beberapa mikroorganisme mati, menunjukkan pertumbuhan yang negatif, pada akhir domestikasi mikroorganisme yang beradaptasi dengan perubahan lingkungan mulai berkembang biak, sehingga konsentrasi lumpur aktif meningkat. Mengambil contoh penyisihan COD oleh lumpur aktif dalam larutan NaCl 1,5% dan 2,5%, penyisihan COD pada tahap awal dan akhir domestikasi masing-masing adalah 60% dan 80% serta 40% dan 60%.
2. Pengenceran air yang berpengaruh
Untuk mengurangi konsentrasi garam dalam sistem biokimia, air yang masuk dapat diencerkan sehingga garam lebih rendah dari nilai domain toksik, dan pengolahan biologis tidak akan terhambat. Keuntungannya adalah metode ini sederhana, mudah dioperasikan dan dikelola; kerugiannya adalah meningkatkan skala pengolahan, investasi infrastruktur dan biaya operasi.
3. Pemilihan bakteri tahan garam
Bakteri toleran garam adalah sejenis bakteri yang dapat mentolerir konsentrasi garam yang tinggi adalah istilah umum, industri ini sebagian besar disaring untuk pengayaan strain khusus, garam tertinggi dapat mentolerir sekitar 5% dapat operasi yang stabil, juga dianggap sebagai semacam pengolahan air limbah garam tinggi dengan cara biokimia!
4. Pilih aliran proses yang wajar
Untuk konsentrasi kandungan ion klorida yang berbeda untuk memilih proses pengolahan yang berbeda, pemilihan proses anaerobik yang tepat untuk mengurangi kisaran ion klorin setelah bagian aerobik dari konsentrasi toleransi.
Ketika salinitas lebih besar dari 5g/L, penguapan dan konsentrasi adalah cara yang paling ekonomis dan efektif untuk menghilangkan garam. Metode lain seperti budidaya bakteri yang mengandung garam memiliki masalah pengoperasian yang sulit dalam praktik industri.