生物法處理高鹽廢水中氨氮的研究進展
在(zai)食品加工過(guo)程中常需(xu)(xu)使用含(han)鹽(yan)溶液或干(gan)鹽(yan)來獲得最終(zhong)產品；隨(sui)著人們生(sheng)(sheng)(sheng)活水(shui)平(ping)的(de)提高和需(xu)(xu)求增大，海水(shui)養(yang)殖業快速發展，并產生(sheng)(sheng)(sheng)了大量(liang)含(han)鹽(yan)養(yang)殖廢水(shui)；工廠在(zai)滿足社會運轉的(de)同時，會出現大量(liang)的(de)脫硫(liu)、電(dian)滲析濃縮(suo)液等廢水(shui)；這(zhe)些源(yuan)頭(tou)產生(sheng)(sheng)(sheng)的(de)大量(liang)含(han)鹽(yan)廢水(shui)亟須(xu)處理(li)。
當(dang)廢(fei)水(shui)溶解(jie)鹽質量濃度大于(yu)35 g/L時可稱為(wei)高(gao)鹽廢(fei)水(shui)，高(gao)鹽不會直接(jie)(jie)給生態環境造成(cheng)嚴(yan)重(zhong)(zhong)的危害(hai)，但(dan)含有(you)大量有(you)機物和氮(dan)(dan)源(主要以氨氮(dan)(dan)形(xing)式存(cun)在(zai))的高(gao)鹽廢(fei)水(shui)，比如榨菜(cai)廢(fei)水(shui)、養(yang)殖廢(fei)水(shui)和脫硫脫硝廢(fei)水(shui)，若不進(jin)行(xing)有(you)效處理而(er)直接(jie)(jie)排(pai)入河道或海(hai)洋(yang)中，會在(zai)水(shui)體中大量富集，進(jin)而(er)出現(xian)水(shui)體富營養(yang)化，嚴(yan)重(zhong)(zhong)時引起(qi)水(shui)體黑臭現(xian)象。
對于高鹽氨氮廢水，目前的處理(li)方式主(zhu)要(yao)有物理(li)化學(xue)法和(he)生物法，綜(zong)合比較之下，生物法在(zai)其運行投資費用和(he)環(huan)保方面(mian)都優于物理(li)化學(xue)法，因而得到人們的重視。
在生物(wu)法處(chu)理高鹽廢水中(zhong)有機物(wu)和氨氮時，提升鹽度后有機物(wu)仍然具有較高的去除(chu)率，而氨氮去除(chu)率受抑(yi)制(zhi)程度明(ming)顯，故本(ben)研究主要對其(qi)中(zhong)難降(jiang)解的氨氮進行(xing)討論(lun)。
目前處(chu)(chu)理(li)(li)高(gao)(gao)鹽(yan)廢水(shui)(shui)中的(de)氨(an)(an)氮(dan)所(suo)用到的(de)生物法主要有活性污泥法、顆(ke)粒污泥法、生物膜法和復合工(gong)藝等，這些方法在處(chu)(chu)理(li)(li)高(gao)(gao)鹽(yan)氨(an)(an)氮(dan)廢水(shui)(shui)時都有其適用的(de)范圍(wei)和局限(xian)性，筆者(zhe)將對這些方法進行全面(mian)的(de)討論，概述(shu)各種工(gong)藝的(de)優缺(que)點，探討高(gao)(gao)鹽(yan)環境下生物法降解氨(an)(an)氮(dan)的(de)解決(jue)思路，以期為(wei)該類廢水(shui)(shui)的(de)處(chu)(chu)理(li)(li)提(ti)供參(can)考。
01 不同生物法處理高鹽氨氮廢水時的表現
不同工藝處理高鹽廢水中氨氮時的表現見表 1。
1.1 活性污泥法
活性污(wu)泥法及其改進工(gong)藝是(shi)處理(li)市政(zheng)污(wu)水最廣泛(fan)使用(yong)的(de)方(fang)法，但是(shi)懸(xuan)浮生(sheng)長的(de)污(wu)泥結構暴露(lu)在(zai)大量高鹽環境下(xia)時，會抑制(zhi)污(wu)泥中(zhong)微生(sheng)物活性，導致對氨氮的(de)去除(chu)急劇下(xia)降甚(shen)至(zhi)微生(sheng)物死亡。
表(biao)1中工藝1~5為傳統活性污泥法處(chu)理(li)高鹽氨(an)(an)氮(dan)廢(fei)水時的表(biao)現，可以(yi)看出當廢(fei)水中鹽度范圍在10~15 g/L以(yi)下(xia)(xia)時，使用傳統的活性污泥法處(chu)理(li)氨(an)(an)氮(dan)是可行的，但超過20 g/L時，處(chu)理(li)效果急劇下(xia)(xia)降。
工(gong)藝6~8為厭(yan)氧氨(an)氧化(anaerobic ammonium oxidation，Anammox)活(huo)性污(wu)泥法，雖然Anammox在低(di)(di)C/N下(xia)的(de)廢水(shui)(shui)中有利于(yu)成為優勢(shi)菌種，很適(shi)合處理含鹽(yan)量低(di)(di)于(yu)30 g/L的(de)低(di)(di)C/N工(gong)業廢水(shui)(shui)，但可以看出當氨(an)氮廢水(shui)(shui)中鹽(yan)度超過(guo)30 g/L時，處理效果急劇下(xia)降(jiang)。所以活(huo)性污(wu)泥法不適(shi)用于(yu)處理高鹽(yan)氨(an)氮廢水(shui)(shui)。
1.2 顆粒污泥法與生物膜法
由(you)活性污泥(ni)顆粒(li)(li)化形(xing)成的(de)好氧(yang)顆粒(li)(li)污泥(ni)(AGC，表1中工藝11~15)，由(you)于其從外層到內層溶解氧(yang)濃度(du)呈梯(ti)度(du)變化，使顆粒(li)(li)同時具有了好氧(yang)、缺氧(yang)和厭氧(yang)區，這種(zhong)特(te)殊(shu)結構(gou)提升了生(sheng)物多樣性，增加了污泥(ni)的(de)脫(tuo)氮途徑，增強脫(tuo)氮效果(guo)，從而緩解了高鹽濃度(du)下的(de)抑(yi)制作用。
L. Quartaroli等研(yan)究高鹽(yan)環境下脫氮性能良好(hao)(hao)的好(hao)(hao)氧顆粒污(wu)(wu)泥內部(bu)結構，發現其中包括異養硝(xiao)化(hua)(hua)(hua)菌(jun)、好(hao)(hao)氧反硝(xiao)化(hua)(hua)(hua)菌(jun)、厭氧氨氧化(hua)(hua)(hua)菌(jun)和傳統的硝(xiao)化(hua)(hua)(hua)與(yu)反硝(xiao)化(hua)(hua)(hua)菌(jun)，這(zhe)說明(ming)好(hao)(hao)氧顆粒污(wu)(wu)泥脫氮是由多種途徑組(zu)成。但是超過50 g/L左右鹽(yan)度后，好(hao)(hao)氧顆粒污(wu)(wu)泥會不(bu)可避免(mian)地發生顆粒破碎、解(jie)體等現象，影響(xiang)去除效率，導致出水水質惡化(hua)(hua)(hua)。
常(chang)見生(sheng)(sheng)物轉盤、接觸(chu)氧化、生(sheng)(sheng)物濾(lv)池(chi)等生(sheng)(sheng)物膜法，其本質是(shi)將活性污(wu)泥固定(ding)在特定(ding)的(de)載體(ti)上避免被(bei)沖刷(shua)到反應器以(yi)外，這一(yi)附著生(sheng)(sheng)長的(de)特性可以(yi)在吸附降解廢水中有(you)機(ji)污(wu)染物的(de)同時使大部分微生(sheng)(sheng)物群落不直(zhi)接暴露在有(you)毒、有(you)害(hai)環(huan)境(jing)中，獲得了一(yi)定(ding)的(de)抗毒害(hai)能(neng)力(li)。如表 1中工(gong)藝(yi)16~20，在面對含有(you)50 g/L左右(you)以(yi)下(xia)溶(rong)解鹽的(de)氨氮廢水時，對氨氮的(de)降解能(neng)力(li)表現良好(hao)。
1.3 復合工藝
把(ba)膜生物反(fan)(fan)應器(membrane bioreactor，MBR)應用到(dao)含鹽氨氮廢水中(zhong)(zhong)，可(ke)以使(shi)其耐鹽能(neng)力(li)遠(yuan)超活(huo)性污泥(ni)法，如表 1中(zhong)(zhong)工藝21~23，經過一定(ding)時間的(de)耐鹽馴化后，反(fan)(fan)應器的(de)耐鹽能(neng)力(li)大大提升，在40 g/L鹽度下依然有良(liang)好的(de)處理氨氮效(xiao)果。
但MBR中的(de)膜(mo)污染(ran)問(wen)題會導致運行和維護成本(ben)的(de)增高，尤(you)其(qi)在(zai)高鹽環境下(xia)微生(sheng)物(wu)分泌的(de)胞外聚合物(wu)(extracellular polymeric substances，EPS)增加(jia)，使膜(mo)污染(ran)問(wen)題更加(jia)嚴重，影(ying)響(xiang)其(qi)在(zai)實際工程中的(de)運用。
為了(le)減少膜污(wu)(wu)染(ran)(ran)帶來的MBR運行(xing)費用昂(ang)貴問題，把生(sheng)物膜和膜組(zu)件(jian)結合(he)在(zai)一(yi)起，將(jiang)會大幅度(du)提高(gao)微(wei)生(sheng)物高(gao)鹽環境下的降(jiang)解能力以及緩(huan)解膜污(wu)(wu)染(ran)(ran)問題，由(you)此產生(sheng)了(le)生(sheng)物膜耦合(he)MBR工藝，如(ru)工藝24~26。工藝24、25在(zai)緩(huan)解膜污(wu)(wu)染(ran)(ran)的同時，還使(shi)生(sheng)物膜耐(nai)鹽性進一(yi)步(bu)提高(gao)，而工藝26因(yin)為接種(zhong)了(le)嗜(shi)鹽菌，故在(zai)100 g/L的極高(gao)鹽度(du)下還對氨氮有理想(xiang)的去除(chu)效果。
02 提高生物法耐鹽能力的有效途徑
綜合以(yi)上幾種生物法，發(fa)現它(ta)們之所以(yi)能(neng)夠在(zai)高鹽環境(jing)下還可以(yi)對(dui)氨氮有很強的(de)降解能(neng)力，主要(yao)有以(yi)下幾種作(zuo)用：
(1)形成生(sheng)物膜(mo)或污泥顆粒化(hua)保護內部脫氮菌以此減緩高鹽的抑制；
(2)增加(jia)了(le)生物(wu)(wu)量和提高(gao)了(le)生物(wu)(wu)多樣(yang)性，從而(er)加(jia)強脫氮能力(li)；
(3)固定耐(nai)鹽(yan)脫氮(dan)菌，防止流失。下面對這些作用進行分(fen)析。
2.1 形成生物膜或污泥顆粒化
Zichao Wang等(deng)把(ba)生物(wu)(wu)膜和活性污泥放入同(tong)一個反應器中(zhong)進行(xing)耐鹽(yan)馴化(hua)，考察(cha)它們的(de)(de)(de)硝化(hua)速率后發現，隨(sui)著進水含鹽(yan)量的(de)(de)(de)提高(gao)，生物(wu)(wu)膜的(de)(de)(de)受抑制程度遠遠小于(yu)活性污泥，類(lei)似地，Huining Zhang等(deng)利用高(gao)通量檢(jian)測30 g/L鹽(yan)分(fen)下活性污泥與生物(wu)(wu)膜內(nei)微生物(wu)(wu)群落的(de)(de)(de)種群結構，發現不適于(yu)在30 g/L鹽(yan)分(fen)生長的(de)(de)(de)脫氮菌依(yi)然(ran)存活于(yu)生物(wu)(wu)膜中(zhong)。
這些都說明生(sheng)物膜的存在(zai)保護了不(bu)耐鹽的微生(sheng)物，使微生(sheng)物活性和脫氮性能提高。
S. Corsino等把嗜鹽(yan)(yan)活(huo)性污泥分別放入AGS和SBR兩(liang)種(zhong)反應(ying)器(qi)中接種(zhong)，AGS以(yi)好(hao)氧顆粒污泥運(yun)行方式逐漸(jian)顆粒化(hua)，SBR以(yi)活(huo)性污泥方式保(bao)持不變。因為是用同(tong)一嗜鹽(yan)(yan)污泥接種(zhong)，兩(liang)個(ge)反應(ying)器(qi)在(zai)30 g/L下雖(sui)污泥形態不一樣(yang)，但(dan)脫氮(dan)效(xiao)果相當(dang)且菌群一致。當(dang)提升鹽(yan)(yan)分至70 g/L時，AGS和SBR對氨氮(dan)的去(qu)除效(xiao)果分別降(jiang)低至51%和43%，其氨氮(dan)降(jiang)解(jie)速率下降(jiang)程度也與Zichao Wang等類(lei)似，出(chu)現明顯不同(tong)的下降(jiang)幅度，得出(chu)活(huo)性污泥顆粒化(hua)或形成生物膜更適合(he)于高(gao)鹽(yan)(yan)環境下運(yun)行，Fang Fang等也有類(lei)似的發現。
綜上(shang)所述(shu)，高鹽環境下生物膜或污(wu)泥顆粒化更有利于微生物的繁(fan)殖(zhi)生長(chang)，硝(xiao)化菌在(zai)生物膜內相比于在(zai)活性污(wu)泥內更能抵(di)抗有害(hai)環境的影響，這一(yi)點(dian)在(zai)顆粒污(wu)泥中更加(jia)明顯，因為活性污(wu)泥松(song)散的結構更容易使脫(tuo)氮(dan)菌質壁分(fen)離(li)導(dao)致死亡，造成脫(tuo)氮(dan)效果變差。
2.2 增加生物量和生物多樣性
提(ti)(ti)高生物量增加了反應器(qi)的脫氮性(xing)能，這是因為在反應器(qi)容積不變的情況下，利用(yong)生物膜(mo)或MBR工藝，可以(yi)明(ming)顯提(ti)(ti)高單位體積內反應器(qi)的污泥濃度。
即使(shi)高(gao)鹽環境會(hui)對脫(tuo)氮菌產生抑(yi)制，污泥濃(nong)度的提高(gao)也會(hui)使(shi)反應(ying)器運(yun)行起來并取得(de)良好(hao)的脫(tuo)氮效果。
另一方面，硝(xiao)化(hua)菌生(sheng)物多樣(yang)性的提高會使脫(tuo)氮有多種途徑，比較(jiao)常見的有自(zi)養與異養的硝(xiao)化(hua)菌和反硝(xiao)化(hua)菌，以及Anammox等。
如果運行(xing)條件(jian)得當(dang)(如溶解氧梯度變(bian)化)，這些(xie)菌在(zai)生物膜或顆(ke)粒污泥(ni)中可以同時存在(zai)，多種脫氮路徑的出現就會大大強(qiang)化反(fan)應器(qi)脫氮性能。
Huining Zhang等(deng)在相同條件(jian)下運行活(huo)性(xing)污(wu)(wu)泥和(he)(he)固定式生(sheng)物膜(mo)兩(liang)種反應器，發現在60 g/L鹽(yan)分下生(sheng)物膜(mo)中微生(sheng)物豐富度和(he)(he)多樣(yang)性(xing)指數均優(you)于活(huo)性(xing)污(wu)(wu)泥，并(bing)且生(sheng)物膜(mo)脫(tuo)氮效果優(you)于活(huo)性(xing)污(wu)(wu)泥。
然而可以耐受更高鹽度的(de)(de)(de)脫(tuo)(tuo)氮(dan)菌(jun)只有少數，鹽度越高，脫(tuo)(tuo)氮(dan)菌(jun)種(zhong)多樣性越低，保護脫(tuo)(tuo)氮(dan)菌(jun)的(de)(de)(de)生物膜隨著鹽度的(de)(de)(de)提升，效果也越來越弱，這就導(dao)致當上(shang)升至某一鹽度以上(shang)時微生物多樣性優勢不復存(cun)在，脫(tuo)(tuo)氮(dan)效果急劇下降(jiang)。
L. Quartaroli等在SBR中培養AGS，當(dang)鹽度從0上(shang)升至(zhi)30 g/L時，Shannon指(zhi)數從4.14下降至(zhi)2.56，鹽分上(shang)升至(zhi)40 g/L時，氨(an)氮去除率下降至(zhi)60%左右；
類(lei)似地，Jianhang Qu等利用多級接觸氧化處理高(gao)鹽(yan)氨(an)氮廢水(shui)時，當鹽(yan)分從35 g/L上升至(zhi)70 g/L時，第(di)1、3、5、7格室內生物(wu)膜的(de)Shannon指數分別(bie)從3.89、4.71、4.69、5.29下(xia)降至(zhi)3.57、2.77、3.84、4.00，對進水(shui)氨(an)氮的(de)去除(chu)率也從60%下(xia)降至(zhi)20%以下(xia)。
Chengliang Liu等在(zai)上流式固(gu)定床中形成Anammox生物膜對氨(an)氮進(jin)行處(chu)理，由于菌種比(bi)較(jiao)單一(yi)，其(qi)在(zai)35.06 g/L鹽(yan)度下去除效果迅速(su)下降，而(er)普通的生物膜工(gong)藝(yi)(序號11~15)在(zai)50 g/L才會(hui)出現(xian)這種情況。
2.3 固定耐鹽脫氮菌
脫氮菌隨著(zhu)環境(jing)中(zhong)的(de)鹽(yan)度提升(sheng)，其產率(lv)系數下(xia)降(jiang)和對氨氮利(li)用率(lv)變低，致使增殖能力(li)下(xia)降(jiang)，世代周(zhou)期延長。
生(sheng)物膜可(ke)以使微生(sheng)物有一個(ge)較長的(de)世代周期，而MBR膜組(zu)件完(wan)全(quan)截(jie)留微生(sheng)物使污(wu)泥(ni)齡方(fang)便(bian)控(kong)制，所以這兩種工藝(yi)提供(gong)了防(fang)止耐鹽(yan)脫氮菌流失(shi)的(de)優點，故相(xiang)比(bi)傳統活性(xing)污(wu)泥(ni)法(fa)，耐鹽(yan)馴(xun)化時間更短(duan)，能夠在相(xiang)對(dui)較短(duan)時間內適應新的(de)高鹽(yan)環(huan)境。
在(zai)上文(wen)中(zhong)所(suo)提(ti)到的AGS和SBR兩種反應器中(zhong)，S. Corsino等(deng)將鹽分(fen)從30 g/L提(ti)升至(zhi)70 g/L時AGS和SBR的去除(chu)氨氮效(xiao)果急劇(ju)下降，不(bu)同的是AGS在(zai)第18天恢復穩定運行(xing)，SBR則(ze)需要27 d才(cai)可以完成。
Zichao Wang等在生物(wu)膜與活性(xing)污泥(ni)(ni)的耐(nai)鹽(yan)馴化實(shi)驗中發現，耐(nai)鹽(yan)脫氮菌在生物(wu)膜中所占的比(bi)例均高于活性(xing)污泥(ni)(ni)，這表明(ming)大量的耐(nai)鹽(yan)脫氮菌富集在生物(wu)膜中。
類似地，Fang Fang等將(jiang)Anammox污泥顆粒化(hua)后，其在135 d內(nei)就可在30 g/L氯化(hua)鈉鹽(yan)度下(xia)有良(liang)好的脫氮效果，相比Anammox活性污泥(工藝6~7)，其耐鹽(yan)馴化(hua)時間大(da)大(da)縮減。
03 生物法處理含鹽氨氮廢水時常見問題解決方案
3.1 溶液中亞硝酸鹽的積累
亞硝(xiao)酸(suan)(suan)鹽(yan)氧(yang)化菌(nitrite-oxidizing bacteria，NOB)和氨氧(yang)化菌(ammonia-oxidizing bacteria，AOB)都會在高(gao)鹽(yan)環境中(zhong)被抑制，而NOB相(xiang)比AOB更(geng)容易受到鹽(yan)度(du)的影響，導(dao)致AOB產(chan)生的亞硝(xiao)酸(suan)(suan)鹽(yan)無法被NOB及(ji)時(shi)有(you)效(xiao)地降解成(cheng)硝(xiao)酸(suan)(suan)鹽(yan)，因此在含鹽(yan)氨氮廢水運行過程(cheng)中(zhong)亞硝(xiao)酸(suan)(suan)鹽(yan)積累是一(yi)個(ge)普遍現象(xiang)。
M. Pronk等利(li)用AGS處理含鹽氨氮(dan)廢水，發(fa)現AOB不受(shou)20 g/L以下(xia)氯化鈉(na)鹽度(du)的(de)影響(xiang)，而NOB在20 g/L鹽度(du)下(xia)完全被抑制(zhi)，亞硝酸鹽出現了大量的(de)積累。
Yueshu Gao等利用生物(wu)膜降解(jie)含鹽(yan)(yan)氨氮(dan)廢水(shui)，結果發(fa)現當進水(shui)中氯(lv)化鈉從0上升(sheng)至35 g/L時，AOB活性(xing)沒有任何(he)影響，NOB被嚴重抑(yi)制，只有把鹽(yan)(yan)分控制在15~25 g/L范圍內(nei)，亞硝酸鹽(yan)(yan)積累現象才會(hui)慢(man)慢(man)消失(shi)。
簡陳生使(shi)用(yong)MBR對(dui)含鹽氨氮(dan)廢水進行處(chu)理，NOB在30.5~51.02 g/L鹽度范圍一直處(chu)于(yu)被(bei)抑制狀(zhuang)態。
趙佳(jia)偉(wei)等以亞硝酸(suan)鹽(yan)為唯一氮源(yuan)，發(fa)現將鹽(yan)分提(ti)升(sheng)至40 g/L時，亞硝酸(suan)鹽(yan)可以有99%去除率，而再提(ti)升(sheng)至60 g/L時，對(dui)亞硝酸(suan)鹽(yan)的(de)去除效果并不會隨著運行時間好(hao)轉(zhuan)。
分(fen)析(xi)這(zhe)些生物膜、AGS和MBR工藝中NOB的表現，可以知道亞硝酸鹽(yan)積累成了高鹽(yan)氨氮廢水生物法(fa)處理時常見的難題，但是將鹽(yan)分(fen)控制(zhi)在一定(ding)范圍之內亞硝酸鹽(yan)積累還(huan)是可以得到(dao)解決。
相對(dui)地，強化(hua)NOB效果去(qu)解(jie)決(jue)亞硝(xiao)酸鹽(yan)積累(lei)問(wen)題(ti)，不如利(li)用NOB的耐鹽(yan)性較(jiao)差的特點，徹底抑制NOB，比如通(tong)過改變反應(ying)器工況條件來建(jian)立短(duan)(duan)程(cheng)(cheng)硝(xiao)化(hua)-反硝(xiao)化(hua)或短(duan)(duan)程(cheng)(cheng)硝(xiao)化(hua)-Anammox脫氮途(tu)徑，從而去(qu)解(jie)決(jue)這(zhe)一問(wen)題(ti)。
S. Corsino等利用AGS成功在(zai)50 g/L鹽度下對廢(fei)水中的氨氮(dan)取得(de)90%以上的去(qu)除率，研(yan)究發(fa)現其脫(tuo)氮(dan)機理是亞硝(xiao)化-反硝(xiao)化過程(cheng)。
類似(si)地，魏良(liang)良(liang)和Zonglian She等也實現了這(zhe)種高鹽下部分(fen)硝(xiao)化-反硝(xiao)化的脫氮途(tu)徑。
3.2 污泥中難生物降解物質增加
高鹽環境下(xia)，微(wei)生(sheng)物(wu)的(de)生(sheng)長和代(dai)謝能(neng)力的(de)降低造成了(le)生(sheng)物(wu)產量減少(shao)，若反應器(qi)中污(wu)泥(ni)濃度比較穩定(ding)，排(pai)除的(de)污(wu)泥(ni)量就(jiu)會變少(shao)，這就(jiu)導致(zhi)了(le)高鹽氨氮(dan)廢水(shui)生(sheng)物(wu)法處(chu)理的(de)污(wu)泥(ni)齡延長。
延長的(de)污(wu)(wu)泥(ni)齡(ling)雖然有助于生物多樣性(xing)的(de)提高，從(cong)而增強脫氮(dan)能(neng)力，但是在高鹽環境(jing)下，過長的(de)污(wu)(wu)泥(ni)齡(ling)會令污(wu)(wu)泥(ni)中(zhong)難生物降解物質增加，以(yi)MLVSS/MLSS下降的(de)形式(shi)表現出來(lai)，反(fan)而使脫氮(dan)能(neng)力降低(di)。
S. Corsino等發(fa)現，運行(xing)AGS處理含鹽氨氮廢水時，整個實驗過程中顆粒污泥從黃色光滑形(xing)態慢慢演變成了(le)棕色不規則形(xing)態，直至實驗結(jie)束MLVSS/MLSS下(xia)降至50%左右。
隨后S. Corsino等(deng)為了(le)解決污(wu)(wu)(wu)(wu)泥中(zhong)難生物(wu)(wu)降(jiang)(jiang)(jiang)解物(wu)(wu)質增(zeng)加現象(xiang)，讓活性污(wu)(wu)(wu)(wu)泥和AGS分別(bie)在(zai)14 d和27 d兩(liang)(liang)種污(wu)(wu)(wu)(wu)泥齡(ling)下進行實驗，結(jie)果(guo)發現污(wu)(wu)(wu)(wu)泥齡(ling)從(cong)27 d降(jiang)(jiang)(jiang)低至14 d時(shi)，活性污(wu)(wu)(wu)(wu)泥中(zhong)的難生物(wu)(wu)降(jiang)(jiang)(jiang)解物(wu)(wu)質質量分數從(cong)35%降(jiang)(jiang)(jiang)低至27%，好氧顆粒污(wu)(wu)(wu)(wu)泥中(zhong)MLVSS/MLSS值從(cong)45%升高至65%，兩(liang)(liang)種工藝的生物(wu)(wu)活性也得(de)到了(le)提(ti)高，表(biao)明較低的污(wu)(wu)(wu)(wu)泥齡(ling)確實能夠使難生物(wu)(wu)降(jiang)(jiang)(jiang)解物(wu)(wu)質在(zai)污(wu)(wu)(wu)(wu)泥中(zhong)的比例降(jiang)(jiang)(jiang)低從(cong)而(er)增(zeng)強脫(tuo)氮(dan)效果(guo)。
3.3 上清液渾濁
利用生(sheng)物法處理含鹽廢(fei)水時，隨著鹽分的升高(gao)，不能適應高(gao)鹽環境的微生(sheng)物會(hui)發生(sheng)質(zhi)壁分離等(deng)嚴重危害微生(sheng)物生(sheng)存的現(xian)象，具體表現(xian)為絲(si)狀菌、原生(sheng)動(dong)物和后生(sheng)動(dong)物種類(lei)大(da)幅(fu)度減少(shao)甚至消(xiao)失。
絲狀菌(jun)的(de)減少會引起顆(ke)粒(li)污泥(ni)的(de)結構變得破(po)碎，活性污泥(ni)中的(de)菌(jun)膠團變得松(song)散，導(dao)致(zhi)輕質的(de)污泥(ni)或游離(li)菌(jun)體漂浮在液面上(shang)，另一(yi)方面較(jiao)少的(de)原生動物和后生動物令游離(li)菌(jun)體、有(you)機顆(ke)粒(li)不能被及時地清(qing)除，進(jin)一(yi)步導(dao)致(zhi)了上(shang)清(qing)液渾(hun)濁現象。
這種出水濁度加重現象(xiang)，既(ji)不(bu)利于泥水分離(li)，又會造成反應系統(tong)中微生物大量(liang)流(liu)失，造成系統(tong)對氨(an)氮(dan)處理效果變差。
這種問題雖然(ran)可以用MBR工藝(yi)完(wan)全截留(liu)微生物的(de)特性得到(dao)解決，但是(shi)(shi)會(hui)相應(ying)地增(zeng)加更(geng)多的(de)膜污染(ran)，是(shi)(shi)一個亟須解決的(de)難(nan)點。
宋偉龍為了解決高鹽環境下污泥(ni)絮體崩潰(kui)以(yi)及微(wei)生物(wu)活性(xing)受抑制(zhi)現象，進(jin)而(er)引起(qi)除污性(xing)能下降(jiang)和膜污染加劇的(de)問題，利用生物(wu)膜工藝保護微(wei)生物(wu)，在(zai)有(you)效(xiao)保護微(wei)生物(wu)的(de)同時還可以(yi)對使濁度變高的(de)生物(wu)質(zhi)進(jin)行吸附降(jiang)解，使膜污染周期從(cong)10 d延長(chang)至44 d，上清液(ye)渾濁問題得到一定控制(zhi)。
Hanqing Wang等觀(guan)察MBR和(he)(he)生物膜MBR兩種反應器(qi)的膜污染情況，結果發現隨著(zhu)廢(fei)水中(zhong)鹽(yan)度(du)從0升至60 g/L時，MBR系統在短短幾天(tian)之內跨膜壓差超(chao)過30 kPa，而生物膜MBR則顯示出(chu)良好的抗膜污染能力，可以說明生物膜確(que)實(shi)能夠有效(xiao)地(di)對引起濁度(du)變(bian)高的物質(zhi)進行吸附和(he)(he)降(jiang)解。
3.4 耐鹽馴化時間長
在高鹽環境下(xia)，脫氮菌極為敏感，這不僅使(shi)其用于異(yi)化(hua)代謝的(de)生物能過少，造(zao)成出水氨氮變高，還會令其自身生長變得緩慢(man)從而延長了耐鹽馴化(hua)時間。
如(ru)表 1所(suo)示(shi)，不同的工藝耐鹽馴化所(suo)用的時間(jian)(jian)有快(kuai)有慢(man)，其中Anammox最(zui)慢(man)，這可(ke)能是因為其本身的世代周期(qi)長于其他菌群，導致(zhi)耐鹽菌不能很快(kuai)富集(ji)，活性污泥法次之，生物膜與復合工藝所(suo)用的耐鹽馴化時間(jian)(jian)相對其他兩種較(jiao)快(kuai)。
然而(er)，相同的工藝(yi)使用(yong)類(lei)似的反應器(qi)上升到相近的鹽(yan)分所用(yong)的馴(xun)化時間(jian)也有不小的差(cha)異，這可以推斷出在(zai)耐鹽(yan)馴(xun)化過程(cheng)中(zhong)還(huan)是有一(yi)定(ding)的科學規律可循，找出其(qi)特點(dian)可以在(zai)較短的時間(jian)內提升最(zui)大的鹽(yan)分，節約寶貴的時間(jian)。
趙佳(jia)偉等通過耐鹽(yan)馴化(hua)建立鹽(yan)度(du)(du)分別為10、20、40 g/L的(de)三種生物膜反應器，得出當鹽(yan)分小于20 g/L時該種反應器不需要梯度(du)(du)升鹽(yan)，可直接啟動并能夠在一個月(yue)內獲得成熟的(de)硝(xiao)化(hua)生物膜達到良好的(de)脫氮效果。
S. Navada等為了縮短生(sheng)物膜反應(ying)器耐鹽(yan)馴(xun)化所用的時間，建立四種不同(tong)的升鹽(yan)速率，分別為每(mei)日增加1、2、6、15 g/L溶解鹽(yan)，提升到32 g/L時停止(zhi)。
結果發(fa)現(xian)40 d后以每日15 g/L的升(sheng)鹽(yan)速率其降解氨氮的能(neng)力(li)最(zui)高，而(er)1 g/L的升(sheng)鹽(yan)速率反而(er)降解效果最(zui)差(cha)，這(zhe)說明鹽(yan)分的提高并不是越慢(man)越好，科學升(sheng)鹽(yan)才可(ke)以有(you)理想的處理效果。
04 總結
(1) 通過對(dui)各(ge)種工藝的(de)運行效(xiao)果進(jin)行分析，得出傳(chuan)統活性污(wu)泥法(fa)不(bu)適用對(dui)高鹽氨氮廢(fei)水(shui)進(jin)行處理，以(yi)生(sheng)物膜(mo)、污(wu)泥顆粒化和膜(mo)組(zu)件這些生(sheng)物強化方(fang)法(fa)處理鹽度(du)超過35 g/L的(de)高鹽氨氮廢(fei)水(shui)是可行的(de)。
(2) 分析了(le)工藝(yi)有效脫氮(dan)方法，得(de)出延長合(he)適的污泥齡、提高生物(wu)量和微生物(wu)多(duo)樣性并以(yi)生物(wu)膜的形(xing)式(shi)運行(xing)反(fan)應器(qi)(qi)可以(yi)大幅度地(di)提升反(fan)應器(qi)(qi)在高鹽下(xia)的脫氮(dan)性能(neng)。
(3) 列舉出(chu)了生物法(fa)處理含(han)鹽氨(an)氮(dan)廢(fei)水時，會(hui)出(chu)現溶(rong)液中(zhong)亞硝酸(suan)鹽積(ji)累(lei)、污(wu)泥(ni)中(zhong)無(wu)機鹽積(ji)累(lei)、上(shang)清液渾濁和耐(nai)鹽馴化(hua)時間(jian)長(chang)等問題，并(bing)給出(chu)了合理的建議。
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