氯離子對污水處理中細菌的影響及對策
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隨著水處理行業的繁榮，技術創新帶來了更多元化的污水過濾和凈化解決方案。廢水生物處置就是其中之一，但是要警惕高濃度氯離子產生的負面效應。本文詳解氯離子對污水處理中細菌的影響及對策。
氯離子影響機理
高濃度氯離子對廢水生物處理的毒害作用主要是通過升高的環境滲透壓而破壞微生物的細胞膜和菌體內的酶，從而破壞微生物的生理活動。
微生物在等滲透壓下生長良好，如微生物在質量為5——8.5g/L的NaC1溶液中；在低滲透壓(p(NaC1)=0.1g/L)下，溶液水分子大量滲入微生物體內，使微生物細胞發生膨脹，嚴重者破裂，導致微生物死亡；在高滲透壓,(p(NaC1)=200g/L)下，微生物體內水分子大量滲到體外(即：脫水)，使細胞發生質壁分離。
微生物的單位結構是細胞，細胞壁相當于半滲透膜，在氯離子濃度小于等于2000mg/L時，細胞壁可承受的滲透壓為0.5-1.0大氣壓，即使加上細胞壁和細胞質膜有一定的堅韌性和彈性，細胞壁可承受的滲透壓也不會大于5-6大氣壓。
但當水溶液中的氯離子濃度在5000mg/L以上時，滲透壓大約將增大至10-30大氣壓，在這樣大的滲透壓下，微生物體內的水分子會大量滲透到體外溶液中，造成細胞失水而發生質壁分離，嚴重者微生物死亡。工程經驗數據表明：當廢水中的氯離濃度大于2000mg/L時，微生物的活性將受到抑止，COD去除率會明顯下降；當廢水中的氯離子濃度大于8000mg/L時，會造成污泥體積膨脹，水面泛出大量泡沫，微生物會相繼死亡。
抑制污泥活性的表現
當生化系統氯離子濃度大幅度突變時，污泥的碳化性能和硝化性能會很快減弱甚至消失，導致COD去除率明顯下降，硝化過程亞硝酸鹽累積，即使提高污水中的溶解氧，效果不明顯。也就是說，活性污泥對氯離子濃度具有一定的容忍性，當氯離子濃度超過一定值時，系統降解能力下降，直至系統失去處理能力。
氯離子突然變化比氯離子逐漸變化對系統的干擾更大。隨著氯離子的升高，有機物降解速率下降，因此低F/M(養料與活性污泥在質量上的比值)更適合含氯離子廢水的處理。
氯離子改變污泥中微生物的組成，改變了污泥的沉淀性和出水SS，導致污泥流失嚴重，活性污泥的濃度下降，污泥指數升高，30分鐘沉降率下降。
活性污泥鏡檢結果來看，低鹽度時顯示其中生物相比較豐富，絲狀細菌、菌膠團、原生動物種類繁多，活性污泥顆粒很大，菌膠團呈封閉狀，絮凝體具有一定的緊密度。隨著來水氯離子濃度的升高，當氯離子突變由原來的150mg/L增至1000mg/L時，絲狀菌及原生動物基本不存在，而菌膠團變得更為密實，此時絮體變得細小，異常緊密。污水中有機物的降解主要靠污水中大量微生物的共同作用完成，氯離子增加導致活性污泥中微生物中屬數量減少，從而使有機物降解速率下降。
如何消除氯離子的影響？
1、活性污泥的馴化
通過逐步提高生化進水氯離子含量，微生物會通過自身的滲透壓調節機制來平衡細胞內的滲透壓或保護細胞內的原生質，這些調節機制包括聚集低分子量物質來形成新的胞外保護層，調節自身的代謝途徑，改變基因組成等。
因此，正常活性污泥可以在一定氯離子度范圍內通過一定時間的馴化處理高氯離子廢水，雖然活性污泥通過馴化可以提高系統耐氯離子范圍，提高系統的處理效率，但是，馴化活性污泥中的微生物對氯離子的耐受范圍有限，而且對環境的變化敏感。當氯離子環境突然變化時，微生物的適應性會立刻消失.馴化只是微生物適應環境的暫時生理調整，不具有遺傳特性。這種適應性的敏感對污水處理的很不利。
活性污泥的馴化時間一般為7-10d，馴化可提高污泥微生物對鹽濃度的耐受程度，馴化初期活性污泥濃度減少，是由于鹽溶液的增加對微生物產生毒害，使部分微生物死亡，表現為負增長，在馴化后期適應了改環境的微生物開始繁殖，故活性污泥濃度增多。以1.5%、2.5%的氯化鈉溶液中活性污泥對COD的去除情況為例，馴化初期與馴化后期COD去除率分別為：60%、80%和40%、60%。
2、稀釋高氯離子濃度的廢水
為降低進生化系統氯離子的濃度，可將進水進行稀釋，使氯離子低于毒域值，生物處理就不會受到抑制。它的優點是方法簡單，易于操作和管理；缺點是增加了處理規模、基建投資和運行費用。針對洋里污水廠而言，由于進水量大且連續運行，即使通過在線儀表測得某一時間氯離子濃度高，但進行針對性的稀釋的可操作性較差。故該方法更適用于產生高氯離子濃度廢水的工廠企業。
3、選擇合理的工藝流程
針對不同濃度的氯離子含量選擇不同的處理流程，適當選擇厭氧工藝流程來降低后序好氧段的耐受氯離子濃度的范圍。
4、提高生化系統DO
適當提高生化系統中的溶解氧，以活性污泥的活性。
5、排放剩余污泥
加大剩余活性污泥的排放，確保污泥的生長在對數生長期，以提高污染物的去除效率。
6、投加營養源
提高溶解氧的同時，污泥的新陳代謝加快。為污泥的新陳代謝，應確保營養的充足，如有需要可適當投加一定營養源，來污泥的活性。
氯離子影響機理
高濃度氯離子對廢水生物處理的毒害作用主要是通過升高的環境滲透壓而破壞微生物的細胞膜和菌體內的酶，從而破壞微生物的生理活動。
微生物在等滲透壓下生長良好，如微生物在質量為5——8.5g/L的NaC1溶液中；在低滲透壓(p(NaC1)=0.1g/L)下，溶液水分子大量滲入微生物體內，使微生物細胞發生膨脹，嚴重者破裂，導致微生物死亡；在高滲透壓,(p(NaC1)=200g/L)下，微生物體內水分子大量滲到體外(即：脫水)，使細胞發生質壁分離。
微生物的單位結構是細胞，細胞壁相當于半滲透膜，在氯離子濃度小于等于2000mg/L時，細胞壁可承受的滲透壓為0.5-1.0大氣壓，即使加上細胞壁和細胞質膜有一定的堅韌性和彈性，細胞壁可承受的滲透壓也不會大于5-6大氣壓。
但當水溶液中的氯離子濃度在5000mg/L以上時，滲透壓大約將增大至10-30大氣壓，在這樣大的滲透壓下，微生物體內的水分子會大量滲透到體外溶液中，造成細胞失水而發生質壁分離，嚴重者微生物死亡。工程經驗數據表明：當廢水中的氯離濃度大于2000mg/L時，微生物的活性將受到抑止，COD去除率會明顯下降；當廢水中的氯離子濃度大于8000mg/L時，會造成污泥體積膨脹，水面泛出大量泡沫，微生物會相繼死亡。
抑制污泥活性的表現
當生化系統氯離子濃度大幅度突變時，污泥的碳化性能和硝化性能會很快減弱甚至消失，導致COD去除率明顯下降，硝化過程亞硝酸鹽累積，即使提高污水中的溶解氧，效果不明顯。也就是說，活性污泥對氯離子濃度具有一定的容忍性，當氯離子濃度超過一定值時，系統降解能力下降，直至系統失去處理能力。
氯離子突然變化比氯離子逐漸變化對系統的干擾更大。隨著氯離子的升高，有機物降解速率下降，因此低F/M(養料與活性污泥在質量上的比值)更適合含氯離子廢水的處理。
氯離子改變污泥中微生物的組成，改變了污泥的沉淀性和出水SS，導致污泥流失嚴重，活性污泥的濃度下降，污泥指數升高，30分鐘沉降率下降。
活性污泥鏡檢結果來看，低鹽度時顯示其中生物相比較豐富，絲狀細菌、菌膠團、原生動物種類繁多，活性污泥顆粒很大，菌膠團呈封閉狀，絮凝體具有一定的緊密度。隨著來水氯離子濃度的升高，當氯離子突變由原來的150mg/L增至1000mg/L時，絲狀菌及原生動物基本不存在，而菌膠團變得更為密實，此時絮體變得細小，異常緊密。污水中有機物的降解主要靠污水中大量微生物的共同作用完成，氯離子增加導致活性污泥中微生物中屬數量減少，從而使有機物降解速率下降。
如何消除氯離子的影響？
1、活性污泥的馴化
通過逐步提高生化進水氯離子含量，微生物會通過自身的滲透壓調節機制來平衡細胞內的滲透壓或保護細胞內的原生質，這些調節機制包括聚集低分子量物質來形成新的胞外保護層，調節自身的代謝途徑，改變基因組成等。
因此，正常活性污泥可以在一定氯離子度范圍內通過一定時間的馴化處理高氯離子廢水，雖然活性污泥通過馴化可以提高系統耐氯離子范圍，提高系統的處理效率，但是，馴化活性污泥中的微生物對氯離子的耐受范圍有限，而且對環境的變化敏感。當氯離子環境突然變化時，微生物的適應性會立刻消失.馴化只是微生物適應環境的暫時生理調整，不具有遺傳特性。這種適應性的敏感對污水處理的很不利。
活性污泥的馴化時間一般為7-10d，馴化可提高污泥微生物對鹽濃度的耐受程度，馴化初期活性污泥濃度減少，是由于鹽溶液的增加對微生物產生毒害，使部分微生物死亡，表現為負增長，在馴化后期適應了改環境的微生物開始繁殖，故活性污泥濃度增多。以1.5%、2.5%的氯化鈉溶液中活性污泥對COD的去除情況為例，馴化初期與馴化后期COD去除率分別為：60%、80%和40%、60%。
2、稀釋高氯離子濃度的廢水
為降低進生化系統氯離子的濃度，可將進水進行稀釋，使氯離子低于毒域值，生物處理就不會受到抑制。它的優點是方法簡單，易于操作和管理；缺點是增加了處理規模、基建投資和運行費用。針對洋里污水廠而言，由于進水量大且連續運行，即使通過在線儀表測得某一時間氯離子濃度高，但進行針對性的稀釋的可操作性較差。故該方法更適用于產生高氯離子濃度廢水的工廠企業。
3、選擇合理的工藝流程
針對不同濃度的氯離子含量選擇不同的處理流程，適當選擇厭氧工藝流程來降低后序好氧段的耐受氯離子濃度的范圍。
4、提高生化系統DO
適當提高生化系統中的溶解氧，以活性污泥的活性。
5、排放剩余污泥
加大剩余活性污泥的排放，確保污泥的生長在對數生長期，以提高污染物的去除效率。
6、投加營養源
提高溶解氧的同時，污泥的新陳代謝加快。為污泥的新陳代謝，應確保營養的充足，如有需要可適當投加一定營養源，來污泥的活性。