La salinità superiore a quanto è alta l'acqua di scarico salata e il trattamento biochimico delle acque reflue ad alta salinità, dobbiamo prima capire cosa è l'acqua di scarico ad alta salinità, e l'acqua di scarico ad alta salinità sul sistema biochimico!
Che cos'è l'acqua di scarico ad alto contenuto di sale
Le acque reflue ad alto contenuto di sale si riferiscono alla frazione di massa salina totale di almeno 1% (equivalente a 10.000mg/L) delle acque reflue. Provengono principalmente da impianti chimici e dalla raccolta e lavorazione di petrolio e gas. Queste acque reflue contengono una varietà di sostanze (tra cui sale, olio, metalli pesanti organici e sostanze radioattive). Le acque reflue contenenti sale sono generate in un'ampia gamma di modi e il loro volume aumenta ogni anno. La rimozione degli inquinanti organici dalle acque reflue saline è fondamentale per l'ambiente. Quando si utilizzano metodi biologici per il trattamento, l'alta concentrazione di sostanze saline ha un effetto inibitorio sui microrganismi e si ricorre a metodi fisici e chimici per il trattamento, che comportano grandi investimenti, alti costi operativi e difficoltà nel raggiungere l'effetto di depurazione desiderato. Il trattamento di queste acque reflue con metodi biologici è ancora al centro della ricerca in patria e all'estero.
La materia organica delle acque reflue organiche ad alto contenuto di sali varia notevolmente in termini di tipo e proprietà chimiche della materia organica contenuta a seconda del processo di produzione, ma i sali contenuti sono per lo più Cl-, SO42-, Na+, Ca2+ e altri sali. Sebbene questi ioni siano nutrienti essenziali per la crescita microbica, svolgono un ruolo importante nel promuovere le reazioni enzimatiche, nel mantenere l'equilibrio di membrana e nel regolare la pressione osmotica nel processo di crescita dei microrganismi. Tuttavia, se la concentrazione di questi ioni è troppo elevata, inibisce e avvelena i microrganismi; le prestazioni principali sono: alta concentrazione di sale, alta pressione osmotica, disidratazione della cellula microbica causata dalla separazione del protoplasma cellulare; effetto di precipitazione salina dell'attività della deidrogenasi ridotto; ioni cloruro elevati sulla tossicità batterica; alta concentrazione di sale, la densità delle acque reflue aumenta, i fanghi attivi sono facili da galleggiare e perdere, il che compromette seriamente l'effetto depurativo del sistema di trattamento biologico.
L'effetto della salinità sul sistema biochimico
1. Porta alla morte del microrganismo la disidratazione
La variazione della pressione osmotica è la causa principale in caso di elevata concentrazione di sale. L'interno dei batteri è un ambiente semichiuso e deve scambiare sostanze ed energia con l'ambiente esterno a suo favore per mantenere la sua attività vitale, ma deve anche impedire l'ingresso della maggior parte delle sostanze esterne per evitare interferenze e ostruzioni delle sue reazioni biochimiche interne.
La concentrazione di sale aumenta, con il risultato che la concentrazione della soluzione interna batterica è inferiore a quella del mondo esterno e, a causa delle caratteristiche dell'acqua, il movimento da una bassa concentrazione a un'alta concentrazione determina la perdita di acqua nel corpo batterico, causando un gran numero di cambiamenti nel suo ambiente interno di reazione biochimica e, in ultima analisi, distruggendo il processo di reazione biochimica fino all'interruzione della morte del corpo batterico.
2. Il processo di assorbimento del materiale microbico viene interferito e bloccato fino alla morte.
La membrana cellulare ha la caratteristica della permeabilità selettiva, al fine di filtrare le sostanze dannose per le attività vitali dei batteri e assorbire le sostanze benefiche per le loro attività vitali. Questo processo di assorbimento è direttamente influenzato dalla concentrazione della soluzione nell'ambiente esterno, dalla purezza della sostanza, ecc. L'aggiunta di sale provoca un'interferenza o un blocco dell'ambiente di assorbimento batterico, che alla fine porta all'inibizione dell'attività vitale dei batteri o addirittura alla loro morte. Questa situazione varia notevolmente a seconda della situazione individuale dei batteri, della specie, del tipo di sale e della concentrazione di sale.
3.Tossicità e morte dei microrganismi
Alcuni sali entrano nei batteri con le loro attività vitali, distruggendo il loro processo di reazione biochimica interna, e altri interagiscono con la membrana cellulare dei batteri, con conseguente cambiamento delle loro proprietà e non svolgono più un ruolo protettivo o non assorbono più alcune sostanze benefiche per i batteri, il che porta all'inibizione dell'attività vitale dei batteri o alla morte degli organismi. I sali di metalli pesanti ne sono un esempio e alcuni metodi battericidi sfruttano questo principio.
Le ricerche dimostrano che l'impatto dell'elevata salinità sul trattamento biochimico si riflette principalmente nei seguenti aspetti:
(1) Con l'aumento della salinità, la crescita dei fanghi attivi ne risente. Il cambiamento della sua curva di crescita si manifesta in: il periodo di adattamento diventa più lungo; il tasso di crescita del periodo di crescita logaritmica diventa più lento; la durata del periodo di crescita decelerata diventa più lunga.
(2) La salinità aumenta la respirazione microbica e la lisi cellulare.
3) La salinità riduce la biodegradabilità e la degradabilità della materia organica. Diminuisce il tasso di rimozione e di degradazione della materia organica.
Il sistema biochimico è in grado di sopportare un'elevata concentrazione di sale
Secondo gli "Standard di qualità dell'acqua per lo scarico delle acque reflue nelle fognature urbane" (CJ-343-2010), la qualità delle acque reflue scaricate nelle fognature urbane deve essere conforme alle disposizioni della classe B (Tabella 1) quando entrano nell'impianto di trattamento delle acque reflue per il trattamento secondario, in cui sono presenti 600 mg/L di cloruro e 600 mg/L di solfato.
Secondo il "Codice di progettazione degli scarichi all'aperto" (GBJ 14-87) (GB50014-2006 e la versione 2011 del sale non è specificatamente indicata), appendice III "strutture di trattamento biologico nell'acqua concentrazione ammissibile di sostanze pericolose", la concentrazione ammissibile di cloruro di sodio è di 4000mg/L.
I dati dell'esperienza ingegneristica dimostrano che: quando la concentrazione di ioni cloruro nelle acque reflue è superiore a 2000 mg/l, l'attività dei microrganismi viene soppressa e il tasso di rimozione del COD si riduce significativamente; quando la concentrazione di ioni cloruro nelle acque reflue è superiore a 8000 mg/l, si verifica l'espansione del volume dei fanghi, la superficie dell'acqua viene inondata da un gran numero di bolle, i microrganismi vengono uccisi uno dopo l'altro.
In circostanze normali, riteniamo che la concentrazione di ioni cloro sia superiore a 2000mg/L, il sale sia inferiore a 2% (equivalente a 20.000mg/L) non influisce sull'effetto di trattamento del sistema biochimico, è possibile utilizzare il metodo a fanghi attivi, tuttavia, secondo se l'addomesticamento di un ragionevole, l'uso del sale 3%-4% del metodo a fanghi attivi per raggiungere lo standard di stabilità è stato anche incontrato (la comunità ha un successo di debug 5%). Caso), ma tenere presente che la salinità dell'acqua di alimentazione per garantire la stabilità, non può fluttuare troppo, altrimenti il sistema biochimico non può sopportare il collasso!
Misure per il sistema biochimico di trattamento delle acque reflue ad alto contenuto salino
1. Addomesticamento dei fanghi attivi
A condizione che la salinità sia inferiore a 2g/L, le acque reflue saline possono essere trattate mediante addomesticamento. Aumentando gradualmente la salinità dell'acqua di alimentazione biochimica, i microrganismi bilanceranno la pressione osmotica intracellulare o proteggeranno il protoplasma intracellulare attraverso i propri meccanismi di regolazione della pressione osmotica, che comprendono l'aggregazione di sostanze a basso peso molecolare per formare un nuovo strato protettivo extracellulare, la regolazione delle proprie vie metaboliche e la modifica della propria composizione genetica.
Pertanto, i normali fanghi attivi possono essere addomesticati per un certo periodo di tempo per trattare acque reflue ad alto contenuto di sale entro un certo intervallo di concentrazione salina. Sebbene i fanghi attivi possano aumentare il range di tolleranza salina del sistema e migliorarne l'efficienza di trattamento attraverso l'addomesticamento, i microrganismi dei fanghi attivi addomesticati hanno un range di tolleranza salina limitato e sono sensibili ai cambiamenti dell'ambiente. Quando l'ambiente dei cloruri cambia improvvisamente, l'adattamento dei microrganismi scompare immediatamente． L'addomesticamento è solo un adattamento fisiologico temporaneo dei microrganismi per adattarsi all'ambiente e non ha caratteristiche genetiche. La sensibilità di questo adattamento è molto sfavorevole al trattamento delle acque reflue.
Il tempo di addomesticamento dei fanghi attivi è generalmente di 7-10 giorni, l'addomesticamento può migliorare il grado di tolleranza dei microrganismi dei fanghi alla concentrazione salina, l'addomesticamento delle prime fasi di addomesticamento dei fanghi attivi è diminuito, a causa dell'aumento della soluzione salina che produce tossicità per i microrganismi, cosicché alcuni microrganismi muoiono, mostrando una crescita negativa, nell'addomesticamento tardivo i microrganismi adattati al cambiamento dell'ambiente iniziano a riprodursi, cosicché la concentrazione dei fanghi attivi aumenta. Prendendo come esempio la rimozione del COD da parte dei fanghi attivi in una soluzione di NaCl da 1,5% e 2,5%, la rimozione del COD nelle fasi iniziali e tardive dell'addomesticamento è stata rispettivamente di 60% e 80% e 40% e 60%.
2. Diluizione dell'acqua in ingresso
Per ridurre la concentrazione di sale nel sistema biochimico, l'acqua in ingresso può essere diluita in modo che il sale sia inferiore al valore del dominio tossico e il trattamento biologico non venga inibito. Il vantaggio è che il metodo è semplice, facile da utilizzare e da gestire; lo svantaggio è che aumenta la scala del trattamento, gli investimenti infrastrutturali e i costi operativi.
3.Selezione di batteri resistenti al sale
I batteri tolleranti al sale sono una specie di batteri in grado di tollerare un'alta concentrazione di sale, è un termine generale, l'industria è per lo più sottoposta a screening per l'arricchimento di ceppi specializzati, il sale più alto può tollerare circa 5% può essere un funzionamento stabile, è anche considerato una specie di trattamento delle acque reflue ad alto contenuto di sale di un mezzo biochimico!
4. Selezionare un flusso di processo ragionevole
Per diverse concentrazioni di ioni cloruro contenuto di scegliere diversi processi di trattamento, la selezione appropriata di processo anaerobico per ridurre la gamma di ioni cloro dopo la sezione aerobica della concentrazione di tolleranza.
Quando la salinità è superiore a 5 g/L, l'evaporazione e la concentrazione sono i metodi più economici ed efficaci per rimuovere il sale. Altri metodi, come la coltivazione di batteri contenenti sale, hanno il problema di essere difficilmente utilizzabili nella pratica industriale.