Wpływ jonów chlorkowych na bakterie w oczyszczaniu ścieków i środkach zaradczych

Mikroorganizmy dobrze rosną pod ciśnieniem izotonicznym, np. w roztworze NaCl o masie 5-8,5 g/L. Pod niskim ciśnieniem osmotycznym (p(NaCl)=0,1g/L) duża ilość cząsteczek wody w roztworze wnika do mikroorganizmu, powodując pęcznienie i pękanie komórek drobnoustrojów, co w ciężkich przypadkach prowadzi do śmierci mikroorganizmu. Pod wysokim ciśnieniem osmotycznym (p(NaCl)=200g/L) duża ilość cząsteczek wody znajdujących się w mikroorganizmie przedostaje się do organizmu (tj. dochodzi do odwodnienia), powodując w komórce plazmolizę.

Strukturą jednostkową mikroorganizmów jest komórka, a ściana komórkowa jest odpowiednikiem błony półprzepuszczalnej. Gdy stężenie jonów chlorkowych jest mniejsze lub równe 2000 mg/l, ciśnienie osmotyczne, jakie może wytrzymać ściana komórkowa, wynosi 0,5-1,0 atmosfery. Nawet jeśli ściana komórkowa i błona cytoplazmatyczna mają pewną wytrzymałość i elastyczność, ciśnienie osmotyczne, które ściana komórkowa może wytrzymać, nie będzie większe niż 5-6 atmosfer.

Jednakże, gdy stężenie jonów chlorkowych w roztworze wodnym przekracza 5000 mg/l, ciśnienie osmotyczne wzrośnie do około 10-30 atmosfer. Pod tak wysokim ciśnieniem osmotycznym duża ilość cząsteczek wody znajdujących się w mikroorganizmach przedostanie się do roztworu na zewnątrz organizmu, powodując odwodnienie komórek i plazmolizę, a w ciężkich przypadkach mikroorganizmy umrą. Dane z doświadczenia inżynieryjnego pokazują, że gdy stężenie jonów chlorkowych w ściekach jest większe niż 2000 mg/l, aktywność mikroorganizmów zostanie zahamowana, a stopień usuwania ChZT znacznie spadnie; gdy stężenie jonów chlorkowych w ściekach będzie większe niż 8000mg/L, spowoduje to zwiększenie objętości osadu, na powierzchni wody pojawi się duża ilość piany, a mikroorganizmy będą ginąć jeden po drugim.

Przejawy hamowania aktywności osadów

Kiedy stężenie jonów chlorkowych w układzie biochemicznym zmieni się drastycznie, właściwości karbonizacji i nitryfikacji osadu szybko osłabną lub nawet zanikną, co spowoduje znaczne zmniejszenie szybkości usuwania ChZT i akumulację azotynów w procesie nitryfikacji. Nawet jeśli zwiększy się zawartość rozpuszczonego tlenu w ściekach, efekt nie będzie oczywisty. Innymi słowy, osad czynny ma pewną tolerancję na stężenie jonów chlorkowych. Kiedy stężenie jonów chlorkowych przekracza pewną wartość, zdolność systemu do degradacji maleje, aż do utraty przez system zdolności przetwarzania.

Nagłe zmiany w jonach chlorkowych bardziej zakłócają działanie systemu niż stopniowe zmiany w jonach chlorkowych. Wraz ze wzrostem ilości jonów chlorkowych zmniejsza się szybkość degradacji materii organicznej, zatem niski F/M (stosunek masowy składników odżywczych do osadu czynnego) jest bardziej odpowiedni do oczyszczania ścieków zawierających jony chlorkowe.

Jony chlorkowe zmieniają skład mikroorganizmów w osadach, zmieniają sedymentację osadów i ścieków SS, powodując poważne straty osadu, spadek stężenia osadu czynnego, wzrost wskaźnika osadu i spadek sedymentacji 30-minutowej wskaźnik.

Zgodnie z wynikami badań mikroskopowych osadu czynnego, faza biologiczna jest stosunkowo bogata przy niskim zasoleniu i zawiera szeroką gamę bakterii nitkowatych, kłaczków i pierwotniaków. Cząstki osadu czynnego są duże, kłaczki są zamknięte, a kłaczki mają pewien stopień zwartości. Wraz ze wzrostem stężenia jonów chlorkowych w dopływającej wodzie, gdy zawartość jonów chlorkowych nagle wzrasta z pierwotnych 150 mg/L do 1000 mg/L, bakterie nitkowate i pierwotniaki w zasadzie nie istnieją, a kłaczki stają się gęstsze. W tym czasie kłaczki stają się małe i nienormalnie zwarte. Degradacja materii organicznej w ściekach dopełnia się głównie poprzez wspólne działanie dużej liczby mikroorganizmów znajdujących się w ściekach. Wzrost zawartości jonów chlorkowych powoduje zmniejszenie liczby mikroorganizmów w osadzie czynnym, a tym samym zmniejszenie szybkości degradacji materii organicznej.

Jak duża zawartość jonów chlorkowych w systemie biochemicznego oczyszczania ścieków wpłynie na mikroorganizmy

(1) Wraz ze wzrostem zasolenia wpływa to na wzrost osadu czynnego. Zmiany w krzywej wzrostu objawiają się: wydłużeniem okresu adaptacji; tempo wzrostu logarytmicznego okresu wzrostu staje się wolniejsze; czas trwania okresu spowolnienia wzrostu staje się dłuższy;

(2) Zasolenie wzmaga oddychanie mikroorganizmów i lizę komórek;

(3) Zasolenie zmniejsza biodegradowalność i zdolność do degradacji materii organicznej. Zmniejsza się szybkość usuwania i degradacji materii organicznej. Chociaż wydłużenie czasu napowietrzania może poprawić skuteczność usuwania materii organicznej, po pewnym czasie wzrost szybkości usuwania materii organicznej wraz ze wzrostem czasu napowietrzania jest powolny. Z ekonomicznego punktu widzenia niewskazana jest metoda zwiększania szybkości usuwania materii organicznej o wysokiej zawartości soli poprzez wydłużanie czasu napowietrzania;

(4) Sole nieorganiczne wspomagają sedymentację osadu czynnego. Wraz ze wzrostem zasolenia wskaźnik osadu maleje;

(5) Oczyszczanie ścieków o wysokiej zawartości soli i aklimatyzacja osadu czynnego jest środkiem niezbędnym do zapewnienia powodzenia systemu oczyszczania. Proces aklimatyzacji osadu czynnego to proces stopniowego dostosowywania metabolizmu mikroorganizmów do środowiska o wysokiej zawartości soli i umożliwienia namnażania się bakterii tolerujących sól w dużych ilościach.

Jak wyeliminować wpływ jonów chlorkowych?

01 Udomowienie osadu czynnego

Stopniowo zwiększając zawartość jonów chlorkowych we wpływie biochemicznym, mikroorganizmy równoważą wewnątrzkomórkowe ciśnienie osmotyczne lub chronią protoplazmę w komórkach poprzez własne mechanizmy regulacji ciśnienia osmotycznego. Te mechanizmy regulacyjne obejmują agregację substancji o niskiej masie cząsteczkowej w celu utworzenia nowej zewnątrzkomórkowej warstwy ochronnej, regulację własnych szlaków metabolicznych, zmianę składu genetycznego itp.

Dlatego też zwykły osad czynny może oczyszczać ścieki o wysokiej zawartości jonów chlorkowych w określonym zakresie jonów chlorkowych przez pewien okres udomowienia. Chociaż osad czynny może poprawić zakres tolerancji jonów chlorkowych systemu i poprawić skuteczność oczyszczania systemu poprzez udomowienie, mikroorganizmy w udomowionym osadzie czynnym mają ograniczony zakres tolerancji dla jonów chlorkowych i są wrażliwe na zmiany środowiskowe. Kiedy środowisko jonów chlorkowych nagle się zmieni, zdolności adaptacyjne mikroorganizmów natychmiast znikną. Udomowienie jest jedynie tymczasowym fizjologicznym przystosowaniem mikroorganizmów do przystosowania się do środowiska i nie ma cech genetycznych. Ta czułość adaptacyjna jest bardzo niekorzystna dla oczyszczania ścieków.

Czas aklimatyzacji osadu czynnego wynosi zazwyczaj 7-10 dni. Aklimatyzacja może poprawić tolerancję mikroorganizmów osadowych na stężenie soli. Stężenie osadu czynnego zmniejsza się we wczesnym etapie aklimatyzacji, ponieważ wzrost stężenia roztworu soli jest toksyczny dla mikroorganizmów, powodując śmierć niektórych mikroorganizmów, wykazując ujemny wzrost. W późniejszej fazie aklimatyzacji mikroorganizmy, które przystosowały się do środowiska, zaczynają się rozmnażać, przez co wzrasta stężenie osadu czynnego. Biorąc za przykład usuwanie ChZT przez osad czynny w 1,5% i 2,5% roztworze chlorku sodu, współczynnik usuwania ChZT we wczesnych i późnych stadiach aklimatyzacji wynosi odpowiednio 60%, 80% i 40%, 60%.

02 Rozcieńczyć ścieki o wysokim stężeniu jonów chlorkowych

W celu zmniejszenia stężenia jonów chlorkowych dostających się do układu biochemicznego, dopływ można rozcieńczyć tak, aby zawartość jonów chlorkowych była niższa od wartości progowej toksyczności, a oczyszczanie biologiczne nie zostało zahamowane. Jego zaletami są proste metody, łatwa obsługa i zarządzanie; wadami są zwiększona skala leczenia, inwestycje w infrastrukturę i koszty operacyjne. W przypadku oczyszczalni ścieków Yangli, ze względu na dużą objętość dopływu i ciągłą pracę, nawet jeśli stężenie jonów chlorkowych jest wysokie w pewnym czasie mierzonym za pomocą przyrządów online, skuteczność ukierunkowanego rozcieńczania jest słaba. Dlatego ta metoda jest bardziej odpowiednia dla fabryk i przedsiębiorstw wytwarzających ścieki o wysokim stężeniu jonów chlorkowych.

03 Wybierz rozsądny przebieg procesu

Wybieraj różne procesy oczyszczania dla różnych stężeń zawartości jonów chlorkowych i odpowiednio dobieraj beztlenowe przepływy procesowe, aby zmniejszyć zakres tolerancji stężenia jonów chlorkowych w kolejnym etapie tlenowym.

04  Zwiększ DO układu biochemicznego i odpowiednio zwiększ zawartość rozpuszczonego tlenu w układzie biochemicznym, aby zapewnić aktywność osadu czynnego.

05  Odprowadzenie osadu resztkowego

Zwiększyć zrzut resztkowego osadu czynnego, aby zapewnić wzrost osadu w logarytmicznym okresie wzrostu, co poprawi skuteczność usuwania zanieczyszczeń.

06 Dodaj źródło składników odżywczych

Zwiększając ilość rozpuszczonego tlenu, metabolizm osadów ulega przyspieszeniu. Aby zapewnić metabolizm osadu, należy zapewnić jego odpowiednie odżywienie. Jeśli to konieczne, można odpowiednio dodać określone źródło składników odżywczych, aby zapewnić działanie y osadu.