原生動物可以掠奪微生物而導(dǎo)致污水濁度降低,從而導(dǎo)致廢水中原生動物缺乏影響出水濁度。在濕地生態(tài)系統(tǒng)中高鹽度廢水會影響水中植物的正常代謝、光合作用以及呼吸作用等,植物的生長受到抑制,導(dǎo)致光合作用以及綠素的含量降低。
另外,當(dāng)未處理的高鹽度廢水進入地下水體后,會使地下水的硬度變大,對人們的日常和身體健康產(chǎn)生很大的迫害。長期飲用含高鹽度的水,會損壞牙齒以及危害人體健康,嚴(yán)重的甚至?xí)兄履I結(jié)石、膽結(jié)石等疾病。因此,高鹽廢水給人們的生活帶來的危害是不可忽視的。
2高鹽廢水研究現(xiàn)狀
2.1物理-化學(xué)法處理高鹽廢水
物理-化學(xué)法處理高鹽廢水的方法主要包括蒸發(fā)法、電化學(xué)、膜分離技術(shù)及離子交換技術(shù)等處理方法。
蒸發(fā)法的原理是從液態(tài)轉(zhuǎn)化為氣態(tài),利用產(chǎn)生的熱能將液體蒸發(fā),最后再回收冷卻水蒸汽的方法,此種方法的優(yōu)勢是得到的淡水水質(zhì)較好。
目前,海水脫鹽淡化技術(shù)經(jīng)過發(fā)展演化的蒸發(fā)法脫鹽技術(shù)被廣泛應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)中。多效蒸餾法是一項20世紀(jì)中期重要的脫鹽技術(shù),雖然工藝比較成熟并且運行穩(wěn)定,然而存在一些問題如能耗高、設(shè)備易腐蝕結(jié)垢等缺點。
20世紀(jì)70年代末,以色列研發(fā)了低溫多效蒸餾技術(shù),有效緩解了多效蒸餾法的缺點。利用多效蒸餾法可以獲得較大的產(chǎn)水量,但是高效率也代表著更高的單位產(chǎn)水量的成本和投資費用。郭衛(wèi)平研究表明,對于成分復(fù)雜以及污染性強的污染物,不適合用膜法脫鹽處理。
電化學(xué)直接氧化法是通過反應(yīng)過程中的污染物直接與電極電子傳遞,通過陽極的高電勢進行氧化降解廢水中的有機污染物和無機污染物。在氧化過程中,污染物不同導(dǎo)致被氧化的程度也不相同。好文閱讀:污泥膨脹的機理及影響因素都有哪些?
國外一些研究學(xué)者用電化學(xué)方法處理高鹽廢水,用石墨作為實驗電極材料,研討了電氧化方法的相關(guān)參數(shù)(鹽濃度、電流密度、時間、pH等)對去除有機物的作用及影響等,把處理過后的廢水應(yīng)用于制革工藝,事實表明電化學(xué)氧化工藝可以用于處理高鹽廢水。
膜分離技術(shù)包括反滲透膜技術(shù)、電滲析膜、超濾膜技術(shù)以及微濾膜技術(shù)等處理工藝類型,由于膜技術(shù)裝備的特殊性,一般需要預(yù)處理廢水,防止引起膜系統(tǒng)正常運作、盡量避免膜孔堵塞和膜面受損等問題。
趙則龍采用電滲析技術(shù)實現(xiàn)了對含有3-氯丙烯醇、氯化鈉和碳酸氫鈉等無機鹽生產(chǎn)廢水中的3-氯丙烯醇回收利用,同時優(yōu)化工藝從而達到對進水水質(zhì)的要求,可以滿足國家對鹽分和處理廢水的回收利用的指標(biāo)要求。
2.2生物法處理高鹽廢水
生物法處理高鹽廢水主要有:培養(yǎng)嗜鹽菌、SBR、活性污泥法、生物膜法以及厭氧處理系統(tǒng)等。微生物生長需要保持膜的平衡、維持細(xì)胞滲透壓以及促進酶促反應(yīng)等都需要一系列的鹽度;但是鹽度過高會抑制微生物的生長。
近幾年,一些學(xué)者研究表明,在高鹽濃度環(huán)境下耐鹽微生物可以生存,這為含鹽廢水處理方法提供了新的研究方向。
張培玉等在高鹽廢水的污泥中分離出異養(yǎng)硝化細(xì)菌ga2,并通過觀察這種菌株的形態(tài)和生化等現(xiàn)象,發(fā)現(xiàn)這種菌株可以同步實現(xiàn)硝化以及反硝化,并且可以獨立完成所有生物脫氮的過程。
李坤等在移動床生物膜反應(yīng)器(MBBR)中接種SEM復(fù)合耐鹽微生物菌劑,研究了5%~10%鹽度和懸浮填料掛膜的關(guān)系,研究表明,鹽度及無機鹽種類影響掛膜時間和掛膜效果。
李玲玲等研究表明,沒有經(jīng)過馴化的活性污泥,當(dāng)在高鹽度水平時對微生物的活性產(chǎn)生很大的影響,而活性污泥經(jīng)過經(jīng)過馴化后,耐鹽能力顯著提高,適用于低鹽度的活性污泥在高鹽度水平下仍具有較高的活性。
朱永強等根據(jù)化工生產(chǎn)污水,培養(yǎng)特殊的耐鹽菌種,實驗表明該菌種可以在鹽度為30g/L的廢水中生存,并且處理后的廢水可以達到納管排放標(biāo)準(zhǔn)。
國外學(xué)者從蔬菜腌制廢水(含鹽量7.2%)中分離獲得耐鹽微生物Staphylococcusxylosus,運用序批式活性污泥反應(yīng)器合成NaCl濃度為0.5%~3%的含鹽廢水,并對單獨的活性污泥、活性污泥與耐鹽菌1∶1調(diào)和,單獨使用耐鹽菌的3種模式下進行對比試驗。
結(jié)果表明,當(dāng)含鹽量為1%時,在3種模式下COD去除率都可達到80%~90%;當(dāng)含鹽量為2%時,耐鹽菌與活性污泥的混合菌以及單獨使用耐鹽菌的COD減除效率分別可以達到91%和93.4%,而單獨使用活性污泥的時候COD減除效率僅可達到74%,當(dāng)鹽度為3%時,耐鹽菌與活性污泥的混合菌以及單獨耐鹽菌對COD的去除率分別可以達到93%和94%,而僅使用耐鹽菌處理鹽度為7.2%的實際腌制蔬菜廢水,COD去除率卻可以達到88%。
李彬等研究膜-生物反應(yīng)器處理高鹽廢水結(jié)果表明,污泥中無機成分含量增加,絮體更為緊密,沉降性能變好,膜面污染物的成分為蛋白質(zhì)、糖類和腐殖酸等。
Morsyleide等使用淹沒方式的好氧生物濾池,在鹽度為50g/L的廢水硝化中,觀察了生物膜的生長狀況以及它的控制參數(shù)。結(jié)果發(fā)現(xiàn)在無鹽的情況下對氨氮的去除效率可以達到94%,而當(dāng)在有鹽分的條件下,鹽分的存在嚴(yán)重影響到了生物的活性。
張延青等通過A/0工藝研究了直接利用排放后的城市海水對污水處理廠中生物處理系統(tǒng)造成的影響。證明當(dāng)海水含有的鹽濃度過高時,生物處理體系嚴(yán)重受到高鹽度水平的影響限制,并且生物的活性很難再次恢復(fù)到正常水平,氨氮和COD的減除效率顯著降低很多,并且出水質(zhì)量完全達不到城市污水廠二級出水排放水質(zhì)的國家規(guī)定。
2.3人工濕地處理高鹽廢水
人工濕地是為了處理污水而人為設(shè)計的污水處理技術(shù)。由水———土壤———植物———微生物組成的生態(tài)系統(tǒng)。在物理、化學(xué)、生物的協(xié)同作用下滿足污水的有效處理。
Sansanayuth等研究了潛流人工濕地對養(yǎng)蝦廢水的凈化能力,實驗表明,種植了耐鹽植物的濕地系統(tǒng)對BOD的凈化能力可以達到91%,明顯高于普通濕地。
Nitisoravut等研究了在人工濕地中種植香蒲后對BOD去除率的鹽抑制系數(shù)。國內(nèi)學(xué)者研究了海水鹽度對人工濕地污水凈化效果的影響,結(jié)果表明,當(dāng)海水比例小于40%時,人工濕地的污水凈化效果幾乎不受鹽度的影響。
劉佳寧[35]在人工濕地中同時應(yīng)用厭氧氨氧化細(xì)菌及鹽生植物處理含鹽廢水,獲得良好的實驗效果,不但提高了濕地的凈化能力,同時節(jié)約了成本,對增加濕地的附加利用值、提高經(jīng)濟效益具有重要的經(jīng)營意義。
3高鹽廢水研究存在的問題
由于廢水的來源和鹽含量都不同,處理技術(shù)以及結(jié)果都不盡相同。使用物理-化學(xué)的方法處理高鹽度的廢水,這種方法一般面臨比較高昂的資金,例如在蒸發(fā)技術(shù)的過程中一般都需要破費很多的能量,而單獨使用離子交換技術(shù)后期卻需要較高的后處理再生資金費用,又容易產(chǎn)生廢水的二次污染。
如對水質(zhì)要求較高的反滲透技術(shù),需要再進行復(fù)雜的預(yù)處理技術(shù),過程中反滲透膜被污染后又要利用價格昂貴的化學(xué)藥品對其進行清洗處理,從而導(dǎo)致了處理費用額外的增加。因此在處理高鹽廢水的應(yīng)用中,物理-化學(xué)方法受到了一定限制。
微生物處理高鹽廢水可以一定程度滿足低成本,幾乎無污染的要求。但是鹽度變化大以及高鹽度都會一定程度上抑制未馴化的微生物以及破壞代謝功能,導(dǎo)致微生物的降解能力減弱,顯著降低高鹽度廢水中有機物以及氮的去除效率,從而使得微生物的絮凝效果明顯變差。
適當(dāng)濃度的含鹽量在加入經(jīng)過高鹽馴化后的微生物后可以一定程度增加污泥的絮凝性,過程中也不會降低處理廢水有機物的效率以及脫氮的效率并且可以一定程度提高污泥的絮凝性。
宋晶等研究發(fā)現(xiàn),污泥馴化后的嗜鹽菌具有較高的活性,表明處理高鹽廢水時分離篩選嗜鹽菌技術(shù)是可行的。在濕地處理系統(tǒng)中高鹽份的土壤以及水會抑制普通植物的生長,影響植物根系吸水,同時過量Na+和Cl-會抑制其他微量元素的吸收,并且影響植物體內(nèi)酶的特性,抑制葉綠素的合成,影響光合作用等。
研究發(fā)現(xiàn),當(dāng)鹽濃度超過70mmol/L時鹽生植物仍然可以正常生長,這為利用人工濕地技術(shù)處理高鹽度廢水提供了新的理論基礎(chǔ)。
4生態(tài)處理技術(shù)與傳統(tǒng)處理技術(shù)的比較
生態(tài)處理技術(shù)是由水、植物、土壤、微生物和陽光等組成的污水自然凈化系統(tǒng)。與傳統(tǒng)的廢水處理相比較具有低成本、低耗能、幾乎無再生污染等優(yōu)點。