Effetti degli ioni cloruro sui batteri nel trattamento delle acque reflue e contromisure

I microrganismi crescono bene sotto pressione isotonica, come in una soluzione di NaCl con una massa di 5-8,5 g/L. A bassa pressione osmotica (p(NaCl)=0,1 g/L), una grande quantità di molecole d'acqua nella soluzione penetra nel microrganismo, provocando il rigonfiamento e la rottura delle cellule microbiche nei casi più gravi, portando alla morte del microrganismo. Sotto alta pressione osmotica (p(NaCl)=200 g/L), una grande quantità di molecole d'acqua presenti nel microrganismo penetra nel corpo (cioè disidratazione), provocando la plasmolisi della cellula.

La struttura unitaria dei microrganismi è la cellula e la parete cellulare è equivalente a una membrana semipermeabile. Quando la concentrazione di ioni cloruro è inferiore o uguale a 2000 mg/l, la pressione osmotica che la parete cellulare può sopportare è di 0,5-1,0 atmosfere. Anche se la parete cellulare e la membrana citoplasmatica hanno una certa tenacità ed elasticità, la pressione osmotica che la parete cellulare può sopportare non sarà superiore a 5-6 atmosfere.

Tuttavia, quando la concentrazione di ioni cloruro nella soluzione acquosa è superiore a 5000 mg/l, la pressione osmotica aumenterà fino a circa 10-30 atmosfere. Sotto una pressione osmotica così elevata, una grande quantità di molecole d'acqua nei microrganismi penetrerà nella soluzione all'esterno del corpo, causando disidratazione cellulare e plasmolisi e, nei casi più gravi, i microrganismi moriranno. I dati dell'esperienza ingegneristica mostrano che quando la concentrazione di ioni cloruro nelle acque reflue è superiore a 2000 mg/l, l'attività dei microrganismi verrà inibita e il tasso di rimozione del COD diminuirà in modo significativo; quando la concentrazione di ioni cloruro nelle acque reflue è superiore a 8000 mg/l, il volume dei fanghi si espanderà, sulla superficie dell'acqua apparirà una grande quantità di schiuma e i microrganismi moriranno uno dopo l'altro.

Manifestazioni di inibizione dell'attività dei fanghi

Quando la concentrazione di ioni cloruro nel sistema biochimico cambia drasticamente, le proprietà di carbonizzazione e nitrificazione dei fanghi si indeboliranno rapidamente o addirittura scompariranno, con conseguente diminuzione significativa del tasso di rimozione del COD e accumulo di nitriti nel processo di nitrificazione. Anche se l’ossigeno disciolto nelle acque reflue aumenta, l’effetto non è evidente. In altre parole, i fanghi attivi hanno una certa tolleranza alla concentrazione di ioni cloruro. Quando la concentrazione di ioni cloruro supera un certo valore, la capacità di degradazione del sistema diminuisce fino a quando il sistema perde la sua capacità di elaborazione.

Cambiamenti improvvisi negli ioni cloruro interferiscono maggiormente con il sistema rispetto ai cambiamenti graduali degli ioni cloruro. All’aumentare degli ioni cloruro, il tasso di degradazione della materia organica diminuisce, quindi un F/M basso (il rapporto tra nutrienti e fanghi attivi in ​​massa) è più adatto per il trattamento delle acque reflue contenenti ioni cloruro.

Gli ioni cloruro modificano la composizione dei microrganismi nei fanghi, modificano la sedimentazione dei fanghi e degli effluenti SS, con conseguente grave perdita di fanghi, una diminuzione della concentrazione di fanghi attivi, un aumento dell'indice dei fanghi e una diminuzione della sedimentazione in 30 minuti valutare.

Secondo i risultati dell'esame microscopico dei fanghi attivi, la fase biologica è relativamente ricca a bassa salinità, con un'ampia varietà di batteri filamentosi, fiocchi e protozoi. Le particelle dei fanghi attivi sono grandi, i fiocchi sono chiusi e i fiocchi hanno un certo grado di compattezza. Con l'aumento della concentrazione di ioni cloruro nell'acqua in entrata, quando lo ione cloruro aumenta improvvisamente dai 150 mg/l originali a 1000 mg/l, i batteri filamentosi e i protozoi sostanzialmente non esistono e i fiocchi diventano più densi. In questo momento i fiocchi diventano piccoli e insolitamente compatti. La degradazione della materia organica nelle acque reflue viene completata principalmente dall'azione congiunta di un gran numero di microrganismi presenti nelle acque reflue. L'aumento degli ioni cloruro porta ad una diminuzione del numero di microrganismi nei fanghi attivi, riducendo così la velocità di degradazione della materia organica.

La quantità di ioni cloruro nel sistema di trattamento biochimico delle acque reflue influenzerà i microrganismi

(1) All'aumentare della salinità, la crescita dei fanghi attivi viene influenzata. I cambiamenti nella sua curva di crescita si manifestano in: il periodo di adattamento si allunga; il tasso di crescita del periodo di crescita logaritmico diventa più lento; la durata del periodo di decelerazione della crescita diventa più lunga;

(2) La salinità favorisce la respirazione dei microrganismi e la lisi delle cellule;

(3) La salinità riduce la biodegradabilità e la degradabilità della materia organica. La velocità di rimozione e la velocità di degradazione della materia organica diminuiscono. Sebbene estendere il tempo di aerazione possa migliorare l'efficienza di rimozione della materia organica, dopo un certo tempo l'aumento del tasso di rimozione della materia organica con l'aumento del tempo di aerazione è lento. Da un punto di vista economico, il metodo di aumentare il tasso di rimozione della materia organica ad alto contenuto di sale estendendo il tempo di aerazione non è consigliabile;

(4) I sali inorganici migliorano la sedimentazione dei fanghi attivi. All’aumentare della salinità l’indice dei fanghi diminuisce;

(5) Il trattamento delle acque reflue ad alto contenuto di sale e l'acclimatazione dei fanghi attivi sono mezzi necessari per il successo del sistema di trattamento. Il processo di acclimatazione dei fanghi attivi è il processo di adattamento graduale del metabolismo dei microrganismi all'ambiente ad alto contenuto di sale e consente ai batteri tolleranti al sale di moltiplicarsi in gran numero.

Come eliminare l'influenza degli ioni cloruro?

01 Addomesticamento dei fanghi attivi

Aumentando gradualmente il contenuto di ioni cloruro degli influenti biochimici, i microrganismi bilanciano la pressione osmotica intracellulare o proteggono il protoplasma nelle cellule attraverso i propri meccanismi di regolazione della pressione osmotica. Questi meccanismi di regolazione includono l'aggregazione di sostanze a basso peso molecolare per formare un nuovo strato protettivo extracellulare, la regolazione delle proprie vie metaboliche, il cambiamento della composizione genetica, ecc.

Pertanto, i normali fanghi attivi possono trattare le acque reflue ad alto contenuto di ioni cloruro entro un certo intervallo di ioni cloruro attraverso un certo periodo di addomesticamento. Sebbene i fanghi attivi possano migliorare l'intervallo di tolleranza degli ioni cloruro del sistema e migliorare l'efficienza del trattamento del sistema attraverso l'addomesticamento, i microrganismi nei fanghi attivi addomesticati hanno un intervallo di tolleranza limitato per gli ioni cloruro e sono sensibili ai cambiamenti ambientali. Quando l'ambiente degli ioni cloruro cambia improvvisamente, l'adattabilità dei microrganismi scompare immediatamente. L'addomesticamento è solo un aggiustamento fisiologico temporaneo dei microrganismi per adattarsi all'ambiente e non ha caratteristiche genetiche. Questa sensibilità adattativa è molto sfavorevole per il trattamento delle acque reflue.

Il tempo di acclimatazione dei fanghi attivi è generalmente di 7-10 giorni. L'acclimatazione può migliorare la tolleranza dei microrganismi dei fanghi alla concentrazione di sale. La concentrazione dei fanghi attivi diminuisce nella fase iniziale di acclimatazione perché l'aumento della soluzione salina è tossico per i microrganismi, provocando la morte di alcuni microrganismi, mostrando una crescita negativa. Nella fase successiva di acclimatazione, i microrganismi che si sono adattati all'ambiente iniziano a riprodursi, quindi aumenta la concentrazione dei fanghi attivi. Prendendo come esempio la rimozione del COD mediante fanghi attivi in ​​soluzioni di cloruro di sodio all'1,5% e al 2,5%, i tassi di rimozione del COD nelle fasi iniziale e finale dell'acclimatazione sono rispettivamente del 60%, 80% e 40%, 60%.

02 Diluire le acque reflue con un'elevata concentrazione di ioni cloruro

Per ridurre la concentrazione di ioni cloruro che entrano nel sistema biochimico, l'affluente può essere diluito in modo che gli ioni cloruro siano inferiori al valore soglia tossico e il trattamento biologico non venga inibito. I suoi vantaggi sono metodi semplici, facilità d'uso e gestione; i suoi svantaggi sono l’aumento della scala di trattamento, gli investimenti in infrastrutture e i costi operativi. Per l'impianto di trattamento delle acque reflue di Yangli, a causa del grande volume di affluente e del funzionamento continuo, anche se la concentrazione di ioni cloruro è elevata in un determinato momento misurata da strumenti online, l'operabilità della diluizione mirata è scarsa. Pertanto, questo metodo è più adatto per le fabbriche e le imprese che producono acque reflue con un'elevata concentrazione di ioni cloruro.

03 Scegliere un flusso di processo ragionevole

Scegliere diversi processi di trattamento per diverse concentrazioni di contenuto di ioni cloruro e scegliere in modo appropriato i flussi di processo anaerobici per ridurre l'intervallo di tolleranza della concentrazione di ioni cloruro nella successiva fase aerobica.

04  Aumentare il DO del sistema biochimico e aumentare opportunamente l'ossigeno disciolto nel sistema biochimico per garantire l'attività dei fanghi attivi.

05  Scarico dei fanghi residui

Aumentare lo scarico dei fanghi attivi residui per garantire che i fanghi crescano nel periodo di crescita logaritmica per migliorare l'efficienza di rimozione degli inquinanti.

06 Aggiungi una fonte di nutrienti

Aumentando l'ossigeno disciolto, il metabolismo dei fanghi viene accelerato. Per garantire il metabolismo dei fanghi, è necessario garantire un'alimentazione sufficiente. Se necessario, è possibile aggiungere opportunamente una determinata fonte di nutrienti per garantirne l'attività y di fanghi.