Kesan Ion Klorida pada Bakteria dalam Rawatan Air Sisa dan Tindakan Balas

Mikroorganisma tumbuh dengan baik di bawah tekanan isotonik, seperti dalam larutan NaCl dengan jisim 5-8.5g/L. Di bawah tekanan osmotik rendah (p(NaCl)=0.1g/L), sejumlah besar molekul air dalam larutan menembusi ke dalam mikroorganisma, menyebabkan sel mikrob membengkak dan pecah dalam kes yang teruk, yang membawa kepada kematian mikroorganisma. Di bawah tekanan osmotik tinggi (p(NaCl)=200g/L), sejumlah besar molekul air dalam mikroorganisma menembusi ke dalam badan (iaitu, dehidrasi), menyebabkan sel mengalami plasmolisis.

Struktur unit mikroorganisma ialah sel, dan dinding sel bersamaan dengan membran separa telap. Apabila kepekatan ion klorida kurang daripada atau sama dengan 2000mg/L, tekanan osmotik yang boleh ditahan oleh dinding sel ialah 0.5-1.0 atmosfera. Walaupun dinding sel dan membran sitoplasma mempunyai keliatan dan keanjalan tertentu, tekanan osmotik yang boleh ditahan oleh dinding sel tidak akan lebih besar daripada 5-6 atmosfera.

Walau bagaimanapun, apabila kepekatan ion klorida dalam larutan akueus melebihi 5000mg/L, tekanan osmotik akan meningkat kepada kira-kira 10-30 atmosfera. Di bawah tekanan osmotik yang tinggi, sejumlah besar molekul air dalam mikroorganisma akan menembusi ke dalam larutan di luar badan, menyebabkan dehidrasi sel dan plasmolisis, dan dalam kes yang teruk, mikroorganisma akan mati. Data pengalaman kejuruteraan menunjukkan bahawa apabila kepekatan ion klorida dalam air sisa lebih besar daripada 2000mg/L, aktiviti mikroorganisma akan dihalang dan kadar penyingkiran COD akan menurun dengan ketara; apabila kepekatan ion klorida dalam air sisa lebih besar daripada 8000mg/L, ia akan menyebabkan isipadu enapcemar mengembang, sejumlah besar buih akan muncul di permukaan air, dan mikroorganisma akan mati satu demi satu.

Manifestasi menghalang aktiviti enap cemar

Apabila kepekatan ion klorida dalam sistem biokimia berubah secara drastik, sifat pengkarbonan dan nitrifikasi enapcemar akan cepat lemah atau hilang, mengakibatkan penurunan ketara dalam kadar penyingkiran COD dan pengumpulan nitrit dalam proses nitrifikasi. Walaupun oksigen terlarut dalam kumbahan meningkat, kesannya tidak jelas. Dalam erti kata lain, enapcemar teraktif mempunyai toleransi tertentu terhadap kepekatan ion klorida. Apabila kepekatan ion klorida melebihi nilai tertentu, kapasiti degradasi sistem berkurangan sehingga sistem kehilangan kapasiti pemprosesannya.

Perubahan mendadak dalam ion klorida lebih mengganggu sistem daripada perubahan beransur-ansur dalam ion klorida. Apabila ion klorida meningkat, kadar degradasi bahan organik berkurangan, maka F/M yang rendah (nisbah nutrien kepada enapcemar teraktif dalam jisim) adalah lebih sesuai untuk rawatan air sisa yang mengandungi ion klorida.

Ion klorida mengubah komposisi mikroorganisma dalam enap cemar, mengubah pemendapan enap cemar dan SS efluen, mengakibatkan kehilangan enap cemar yang serius, penurunan kepekatan enap cemar teraktif, peningkatan indeks enap cemar, dan penurunan dalam pemendapan 30 minit kadar.

Mengikut keputusan pemeriksaan mikroskopik enapcemar teraktif, fasa biologi agak kaya dengan kemasinan yang rendah, dengan pelbagai jenis bakteria berfilamen, flok, dan protozoa. Zarah enapcemar teraktif adalah besar, flok ditutup, dan flok mempunyai tahap kekompakan tertentu. Dengan peningkatan kepekatan ion klorida air yang masuk, apabila ion klorida tiba-tiba meningkat daripada 150mg/L asal kepada 1000mg/L, bakteria berfilamen dan protozoa pada dasarnya tidak wujud, dan flok menjadi lebih padat. Pada masa ini, flok menjadi kecil dan padat secara tidak normal. Degradasi bahan organik dalam kumbahan terutamanya diselesaikan oleh tindakan bersama sejumlah besar mikroorganisma dalam kumbahan. Peningkatan ion klorida membawa kepada penurunan bilangan mikroorganisma dalam enap cemar teraktif, seterusnya mengurangkan kadar degradasi bahan organik.

Berapa banyak kandungan ion klorida dalam sistem rawatan biokimia kumbahan akan mempengaruhi mikroorganisma

(1) Apabila kemasinan meningkat, pertumbuhan enap cemar teraktif terjejas. Perubahan dalam lengkung pertumbuhannya ditunjukkan dalam: tempoh penyesuaian menjadi lebih lama; kadar pertumbuhan tempoh pertumbuhan logaritma menjadi lebih perlahan; tempoh tempoh pertumbuhan nyahpecutan menjadi lebih lama;

(2) Kemasinan meningkatkan pernafasan mikroorganisma dan lisis sel;

(3) Kemasinan mengurangkan kebolehbiodegradan dan kebolehdegradasian bahan organik. Kadar penyingkiran dan kadar degradasi bahan organik berkurangan. Walaupun memanjangkan masa pengudaraan boleh meningkatkan kecekapan penyingkiran bahan organik, selepas masa tertentu, peningkatan kadar penyingkiran bahan organik dengan peningkatan masa pengudaraan adalah perlahan. Dari perspektif ekonomi, kaedah meningkatkan kadar penyingkiran bahan organik bergaram tinggi dengan memanjangkan masa pengudaraan adalah tidak digalakkan;

(4) Garam tak organik meningkatkan pemendapan enap cemar teraktif. Apabila kemasinan meningkat, indeks enapcemar berkurangan;

(5) Merawat kumbahan garam tinggi, menyesuaikan enap cemar teraktif adalah cara yang diperlukan untuk kejayaan sistem rawatan. Proses penyesuaian enap cemar teraktif ialah proses menyesuaikan metabolisme mikroorganisma secara beransur-ansur kepada persekitaran garam tinggi dan membenarkan bakteria tahan garam membiak dalam jumlah yang banyak.

Bagaimana untuk menghapuskan pengaruh ion klorida?

01 Domestikasi enap cemar teraktif

Dengan meningkatkan secara beransur-ansur kandungan ion klorida influen biokimia, mikroorganisma akan mengimbangi tekanan osmotik intraselular atau melindungi protoplasma dalam sel melalui mekanisme peraturan tekanan osmotik mereka sendiri. Mekanisme pengawalseliaan ini termasuk mengagregatkan bahan berat molekul rendah untuk membentuk lapisan pelindung ekstraselular yang baharu, mengawal selia laluan metabolik mereka sendiri, mengubah komposisi genetik, dsb.

Oleh itu, enapcemar teraktif biasa boleh merawat air sisa ion klorida tinggi dalam julat ion klorida tertentu melalui tempoh penjinakkan tertentu. Walaupun enap cemar diaktifkan boleh meningkatkan julat toleransi ion klorida sistem dan meningkatkan kecekapan rawatan sistem melalui penjinakkan, mikroorganisma dalam enap cemar diaktifkan yang dijinakkan mempunyai julat toleransi terhad untuk ion klorida dan sensitif kepada perubahan persekitaran. Apabila persekitaran ion klorida berubah secara tiba-tiba, kebolehsuaian mikroorganisma akan hilang serta-merta. Domestikasi hanyalah pelarasan fisiologi sementara untuk mikroorganisma menyesuaikan diri dengan persekitaran dan tidak mempunyai ciri genetik. Sensitiviti penyesuaian ini sangat tidak sesuai untuk rawatan kumbahan.

Masa penyesuaian enap cemar teraktif biasanya 7-10 hari. Aklimasi boleh meningkatkan toleransi mikroorganisma enap cemar terhadap kepekatan garam. Kepekatan enap cemar teraktif berkurangan pada peringkat awal penyesuaian kerana pertambahan larutan garam adalah toksik kepada mikroorganisma, menyebabkan sesetengah mikroorganisma mati, menunjukkan pertumbuhan negatif. Pada peringkat akhir penyesuaian, mikroorganisma yang telah menyesuaikan diri dengan persekitaran mula membiak, jadi kepekatan enapcemar teraktif meningkat. Mengambil penyingkiran COD oleh enap cemar teraktif dalam larutan natrium klorida 1.5% dan 2.5% sebagai contoh, kadar penyingkiran COD pada peringkat awal dan akhir penyesuaian adalah masing-masing 60%, 80% dan 40%, 60%.

02 Cairkan air sisa dengan kepekatan ion klorida yang tinggi

Untuk mengurangkan kepekatan ion klorida yang memasuki sistem biokimia, influen boleh dicairkan supaya ion klorida lebih rendah daripada nilai ambang toksik, dan rawatan biologi tidak akan dihalang. Kelebihannya ialah kaedah mudah, pengendalian dan pengurusan yang mudah; kelemahannya ialah peningkatan skala rawatan, pelaburan infrastruktur dan kos operasi. Bagi Loji Rawatan Kumbahan Yangli, disebabkan oleh isipadu influen yang besar dan operasi berterusan, walaupun kepekatan ion klorida tinggi pada masa tertentu diukur oleh instrumen dalam talian, kebolehkendalian pencairan yang disasarkan adalah lemah. Oleh itu, kaedah ini lebih sesuai untuk kilang dan perusahaan yang menghasilkan air sisa dengan kepekatan ion klorida yang tinggi.

03 Pilih aliran proses yang munasabah

Pilih proses rawatan yang berbeza untuk kepekatan kandungan ion klorida yang berbeza, dan pilih aliran proses anaerobik dengan sewajarnya untuk mengurangkan julat toleransi kepekatan ion klorida dalam peringkat aerobik berikutnya.

04  Tingkatkan DO sistem biokimia dan tingkatkan oksigen terlarut dalam sistem biokimia dengan sewajarnya untuk memastikan aktiviti enap cemar diaktifkan.

05  Pelepasan sisa enapcemar

Tingkatkan pelepasan sisa enap cemar teraktif untuk memastikan enap cemar tumbuh dalam tempoh pertumbuhan logaritma untuk meningkatkan kecekapan penyingkiran bahan pencemar.

06 Tambah sumber nutrien

Semasa meningkatkan oksigen terlarut, metabolisme enap cemar dipercepatkan. Untuk memastikan metabolisme enap cemar, pemakanan yang mencukupi harus dipastikan. Jika perlu, sumber nutrien tertentu boleh ditambah dengan sewajarnya untuk memastikan aktiviti tersebut y daripada enap cemar.