高含盐有机废水生物处理
在化工、制药、燃料的生产过程中，产生的废水除含有高浓度的有机物外，还含有高浓度的盐类物质，采用生物法进行处理，高浓度的盐类物质对微生物具有抑制作用，采用物化法处理，投资大，运行费用高，且难以达到预期的净化效果。采用生物法对此类废水进行处理，仍是目前国内外研究的重点。本文介绍了盐浓度对微生物的抑制作用，嗜盐菌的特性、培驯方法，并介绍了采用生物法处
理含盐有机废水的研究及应用现状。
1 盐浓度对生物处理的影响
高含盐量有机废水的有机物根据生产过程不同，所含有机物的种类及化学性质差异较大，但所含盐类物质多为Cl-、SO42-、Na+、Ca2+等盐类物质。虽然这些离子都是微生物生长所必需的营养元素，在微生物的生长过程中起着促进酶反应，维持膜平衡和调节渗透压的重要作用。但是若这些离子浓度过高，会对微生物产生抑制和毒害作用，主要表现：盐浓度高、渗透压高、微生物细胞脱水引起细胞原生质分离；盐析作用使脱氢酶活性降低；氯离子高对细菌有毒害作用；盐浓度高，废水的密度增加，活性污泥易上浮流失，从而严重影响生物处理
系统的净化效果。
高盐环境对生化处理有抑制作用，表现为微生物代谢酶活性受阻，致使生物增长缓慢, 产率系数低。早在1940年，Ingram[1]对杆菌研究发现，当NaCl浓度＞10 g/L时，能够使微生物的呼吸速率降低。Lawton[2]研究表明，当NaCl浓度＞20 g/L时，会导致滴滤池BOD去除率降低；在此浓度下，活性污泥法的BOD去除率降低，同时污泥中的絮凝性变坏，出水SS升高，硝化细菌受到抑制。处理含高浓度卤代有机物废水的实验表明，BOD的去除率随着盐浓度的增加而降低。Davis[3]采用活性污泥系统，处理含盐浓度高达12%的废水中试实验
结果证明，废水中的TOC去除率较低，且实验运行相当困难。
Kargi[4]等利用间歇生物反应器研究了盐的抑制作用及动力学常数，
Shim[5]等研究了高盐环境下化工废水的生物处理， Li[6]等讨论了盐度对二阶段接触氧化法处理含盐废水的影响。一些学者认为，在高盐度环境中，微生物生长没有受到抑制, 相反一些嗜盐细菌的生长得到了相应的促进, 使反应器内微生物浓度增加，降低了污泥负荷, 提高了污泥的絮凝性。Woolard[7]等在序批式生物膜反应器( SBR) 中培养的嗜盐微生物处理含盐量1%－15%的合成含酚废水,当含盐量高达15%(150 g/L)时，对酚的去除率依然在99%左右。Hamoda[8]等采用活性污泥法处理含盐废水(10 g/L 和30 g/L)，生物活性和有机物去除率均有提高，当NaCl 浓度分别为0、10、30 g/L 时，TOC 去除率分别为96.3%、98.9%、99.2%。由此可见, 嗜盐微生物比普通微生物对高盐度环境有更强的适应能力。
2 嗜盐微生物的特征及其驯化
2.1 嗜盐微生物的分类、特征及机理
高含盐有机废水生物处理
在化工、制药、燃料的生产过程中，产生的废水除含有高浓度的有机物外，还含有高浓度的盐类物质，采用生物法进行处理，高浓度的盐类物质对微生物具有抑制作用，采用物化法处理，投资大，运行费用高，且难以达到预期的净化效果。采用生物法对此类废水进行处理，仍是目前国内外研究的重点。本文介绍了盐浓度对微生物的抑制作用，嗜盐菌的特性、培驯方法，并介绍了采用生物法处理含盐有机废水的
研究及应用现状。
1 盐浓度对生物处理的影响
高含盐量有机废水的有机物根据生产过程不同，所含有机物的种类及化学性质差异较大，但所含盐类物质多为Cl-、SO42-、Na+、Ca2+等盐类物质。虽然这些离子都是微生物生长所必需的营养元素，在微生物的生长过程中起着促进酶反应，维持膜平衡和调节渗透压的重要作用。但是若这些离子浓度过高，会对微生物产生抑制和毒害作用，主要表现：盐浓度高、渗透压高、微生物细胞脱水引起细胞原生质分离；盐析作用使脱氢酶活性降低；氯离子高对细菌有毒害作用；盐浓度高，废水的密度增加，活性污泥易上浮
流失，从而严重影响生物处理系统的净化效果。
高盐环境生物随着高盐生态系统中离子组成，盐浓度、pH值、氧气、养分供应等方面的变化而展现出复杂的微生物多样性。为了能在高盐环境中生存，各种嗜盐菌具有不同的适应环境机理。嗜盐厌氧菌，嗜盐硫还原菌以及嗜盐古菌是在细胞内积累高浓度钾离子(4－5 mol/L)的平衡高渗环境。嗜盐真核生物、嗜盐真细菌和嗜盐甲烷菌的嗜盐机理是在胞内积累大量的小分子极性物质，如甘油、单糖、氨基酸及它们的衍生物。这些小分子极性物质在嗜盐、耐盐菌的胞内构成渗透调节物质，帮助细胞从高盐环境中获得水分，而这些物质在细胞内能够被快速的合成和降解。因此，这种机制克服了高盐环境下微生物对环境渗透压的
改变而具有较强的适应能力[9]。
2.2 嗜盐微生物的驯化
Woolard[10]采用一种含盐量为15%的溶液作为实验用废水，其中含有140 g/L NaCl；2 g/L KCl； 0.5 g/L MgSO4；7.6 g/L MgCl2；0.2 g/L NaHCO3和1.7 g/L CaCl2，其他营养元素比如氮、磷、铁等以NH4Cl、K2HPO4和FeCl2·4 H2O的形式分别加入培养基中。在室温下培养，经过筛选，得到所需的微生物对苯酚的去处效果显著。宋应民[11]等则采取渐进的方式来驯化污泥，取400 mL活性污泥于1 000 mL烧杯中，加入经复合的优势菌液50 mL，连续曝气24 h，加入10 mL高含盐化工有机废水；5 h后再加入20 mL废水，18 h后加入20 mL废水，经过5 h，再加入20 mL废水；第三天加入30 mL废水。从第四天起每天上、下午各加入25 mL废水，至累计加入200、300、400 mL时，各镜检水样一次。至第九天，共加入高含盐化工有机废水400 mL为止。得到的污泥处理
效果显著。
此外，还有其他一些驯化污泥的方法，具体步骤不尽相同，但是原理相似，都是利用微生物对环境的逐渐适应，优胜劣汰，最终获得高效、优质菌种。但是，上述驯化方法所需时间长，操作较为繁琐。更加廉价，方便，快捷的方式
还有待进一步的研究和发现。
3 高含盐有机废水生物处理技术
3.1 好氧微生物法
在实际的工程应用中，Ludzack[12]和 Noran的研究表明，当氯化物的含量高于5－8 g/L的时候，将对传统的好氧废水处理工艺产生影响。尽管盐的含量对生物活性存在着致命性的影响，但活性污泥对高含盐环境的适应并非不可实现。工程上通常采用从低含盐量逐渐增加的方式来培养微生物，以使之适应高含量的环境，使废水得到净化。Doudoroff[13]研究表明，埃希氏菌群在生长的停滞期对NaCl的适应能力最强。研究表明，盐浓度频繁改变比起逐渐改变对微生物能产生更加不利的影响，且盐浓度的大幅度改变将会导致细胞质的释放，从而使可溶COD上升[14-19]。虽然可以证明通过驯化活性污泥可适应高盐环境，但
是一个主要的瓶颈是此类适盐系统的正常运行通常需要在5%含盐量以下
[20-24]。
Kargi[25]和Dincer于1997年开始使用逆流床反应器研究盐浓度对好氧生物处理的影响。反应器中采用活性污泥接种，人工合成废水由溶解蜜糖、尿素、磷酸二氢钾和氯化钠组成，浓度为50 g/L，COD∶N∶P的比例为100∶10∶1。研究发现，当盐度从零上升到5%的时候，出水COD去除率从85%降至59%。此后，又进行了包括好氧生物转盘在内的一系列创造性的实验，得出嗜盐菌是改
善好氧处理工艺的最佳途径。
3.2 厌氧生物法
早于1965年，Kugelman[26]和McCarty就得出结论，Na+浓度超过10 g/L的时候，将强烈抑制甲烷的产生。然而，Omil[27]等于1995年的研究表明，活性产甲烷菌群对废水盐度的适应是可能的，其效率取决于让菌群适应高含盐量所采取的方法。此外，Feijoo[28]于1995年得出，污泥中Na+的毒性取决于多种因素，其中尤为重要的一点是，污泥的特征和对高含盐水的逐渐适应性。
近年来，利用嗜盐微生物厌氧消化对废水中的有机物进行生物降解的研究和应用越来越广泛。不过相比好氧生物的相关研究，研究成果还相对较少，其
中大多数探索的盐浓度在10－71 g/L之间，远比好氧研究的范围要小。 Aspé等[29]于2001年模拟了金属元素钼对厌氧消化的抑制作用，认为产甲烷阶段是最受抑制的阶段。后来，人们采用厌氧过滤器[30-32]；上流式厌氧污泥床反应器[33]；厌氧接触反应器[34]等工艺；处理海产品加工废水，上述方式进行废水处理时，COD去除率在70%到90%之间，其有机负荷率为1－15 kg COD m3/d。Lefebvre等[35]使用UASB技术研究皮革厂浸泡废水的厌氧消化
处理，适宜的工况限制在较低有机负荷下。限制了此类工艺的应用。
3.3 厌氧/好氧处理技术
由于单独的好氧和厌氧工艺在处理工业废水中COD去除率无法达到预期的效果，因此为了更好的处理废水中的有机物，两种方法的结合成了研究人员的又一选择。Panswad[36]和Anan于1999年采用了好氧/缺氧/厌氧工艺对含有3%盐分的合成废水进行处理，COD去除率达到71%的。2006年，Lefebvre等处理皮革废水实验，UASB技术与活性污泥后处理的结合改善了废水处理工艺总体效果，COD去除率可达96%[35]。采用厌氧/好氧处理工艺，物化手段的使用
主要体现在废水的预处理上，其目的主要在于降低废水中的有机物和盐度，为微生物处理创造良好的环境。采取的整体工艺流程：废水首先经过调节池，然后经过物化的预处理(通常采用调节pH值、混凝、沉淀、电解、微电解等方法)，而
后加入预先培养好的嗜盐菌进行生物处理。
4 结 语
废水中较高盐浓度对生物处理有抑制作用，针对利用污泥对高盐浓度的适应性，对微生物进行筛选和驯化，获得的嗜盐菌可承受较高盐度，使生物处理高含盐有机废水成为可能。嗜盐菌廉价，来源广，可以利用许多有机物(包括难降解和有毒物质)作为碳源，因此，利用嗜盐细菌处理高含盐量有机废水有广阔的应用前景，研究快捷的嗜盐菌选择驯化方法，对实际应用和理论研究均具有重
要意义。
高含盐废水生物处理技术探讨
提要: 废水含盐较高给生物处理带来一定的难度。研究表明，经过驯化后微生物可以在高含盐废水的条件下达到去除有机物的目的。废水中盐浓度的变化是导致高含盐废水生物处理失败的关键，因此在流程的选择和参数的控制上应注意控制盐浓度波动的范围，以减少冲击。
关键词: 高含盐废水 生物处理 驯化 控制
生物处理是目前废水处理最常用的方法之一，它具有应用范围广、适应性强等特点。化工废水如染料、农药、医药中间体等含盐较高的废水则给生物处理带来一定的难度。这类废水含盐较高，污染严重，必须处理才能排放。况且，此类废水成分复杂，不具备回收价值，采用其他处理方法成本较高，因此生物处理仍是首选的方法。无机盐类在微生物生长过程中起着促进酶反应，维持膜平衡和调节渗透压的重要作用。但盐浓度过高，会对微生物的生长产生抑制作用，主要抑制原因在于［1］：①盐浓度过高时渗透压高，使微生物细胞脱水引起细胞原生质分离；②高含盐情况下因盐析作用而使脱氢酶活性降低；③高氯离子浓度对细菌有毒害作用；④由于水的密度增加，活性污泥容易上浮流失。为此，高含盐废水的生物处理需要进行稀释，通常在低盐浓度下(盐浓度小于1%)运行，造成水资源的浪费，处理设施庞大、投资增加，运行费用提高。随着水资源的日趋紧张，国家出台的保护水资源各项法规和收费的实施，给高含盐废水处理的企业带来了负担。
许多研究表明，生物方法可以处理高含盐废水。但由低盐到高盐，微生物有一个适应期。从淡水环境到高盐环境时，由于盐的变化可能引起微生物代谢途径的改变，菌种选择的结果使适应高盐的菌种较少，只有当微生物经培养驯化后，才能产生适应高盐的菌种，以耐受一定的盐浓度。
我们曾对含CaCl2和NaCl的废水生物处理进行过专门研究，取得了较好的结果，以下介绍高含盐废水生物处理的研究和经验。
1 污泥的来源与驯化
微生物按照对盐的耐受程度来分类，一般在含盐1%以下能很好生长的微生物为非好盐微生物，而在1%～2%以上均能生存增殖的微生物为耐盐微生物。高含盐废水生物处理关键是要驯化出耐盐微生物。
我们分别选用普通污水处理厂的活性污泥和高含盐废水排放沟边土壤中耐盐微生物进行试验［2］。
将普通污泥倒入含CaCl2 1%左右的曝气池中，经过半个月驯化，镜检微生物菌胶团
结构紧密，原生动物有钟虫、豆形虫、浮游虫等，多而活跃。经逐步驯化至耐盐为3%。
将含盐废水排放的沟边土壤与废水混合搅拌后，取悬浮液倒入曝气池，镜检菌胶团结构良好，色泽透明有大量的豆形虫，非常活跃。
用实际工业废水在不同盐浓度下经过3个月试验，两种方法培养的微生物试验结果分别见表1和表2。
表1 普通污泥驯化后试验结果
含盐量高（1.5%
甲醛水溶液中，在701，但盐的存在使得甲醛/水的相对挥
，汽提，真空蒸馏，精馏，类，苯胺类成为可能。
含挥发性, 半挥发物和几乎不挥发有机物的废水处理请见另一主题贴“各种含挥发性, 半挥
发物和几乎不挥发有机物的废水处理”
分理出的有机物或回用或深度处理视情况而定。
除掉有机物的含盐废水可视为两种资源：盐和水。大多数含盐为氯化钠，氯化铵和硫酸钠。
一般为氧化还原和中和反应副产物。
视盐的种类和浓度不同，盐水分离的方法有：纳滤，反渗透，多效蒸发，膜拟多极多效蒸发。
纳滤，反渗透和多效蒸发多常见。膜拟多极多效蒸发为新开发技术。
低投资成本高效节能热驱动的膜拟多极多效蒸发过程能浓缩氯化钠盐水到20-24%，结合结晶技术得固体盐并回收高质量淡水。该过程操作起来无需高温高压或负压(或真空), 无噪音. 如果废水温度低于40度,该过程可用低温热源（60- 120 度)作为推动力, 但热能利用率(造水比)要远好于多级闪蒸和多效蒸发. 如果废水温度在70-100度之间, 该过程不需外加热源则可回收50%以上的水分并相应浓缩盐水。 该过程所产淡水中电解质浓度最低时可小于1ppm, 通常10-100 ppm. 该过程的另一特点是所用设备绝大部分为塑料制品，蒸和多效蒸发操作的腐蚀问题，任务,
前面已讲,即使在无高温高压或负压(或真空)的前提下,和多效蒸发, 是膜蒸馏过程的8 - 15之间， 再者，
5-20元/浓盐废水左右，产出在40-60元/
高浓度含盐废水处理方法 诸城市金双联机械有限公司 >>进入该公司展台 1、传统活性污泥法
所以通过活性污泥的驯化过程培养出具有良好
取城市污水厂的回流污泥，按一定流程进行培养1.0kg/(kgVSS.d)，含盐量35000mg/l (ρNa+
M.F.Hamoda等对活性污泥法处理含盐废水(10g/l和30g/l)的研究发现,盐环境下生物活性和有机物去除率均有所提高，TOC在NaCL为0g/l，10g/l和30g/l时，分别为96.3%、98.9%、99.2%，结果显示，高盐条件下，微生物生长没有受到抑制，相反促进了一些嗜盐菌的生长，使反应微生物浓度增加，降低了有机负荷，也提高了污泥的絮凝性。动力学分析得到，随着盐浓度的增加，基质降解常数减小，而污泥产量增加[13,14]。
B.Dalmacija在活性污泥系统投加PAC处理含盐(大约29mg/l)石油废水取得较高的降解速率
[15]。R.Yuceltokuz研究含NaCl为35 mg/l的废水时发现,盐度对活性污泥处理系统仅有轻微影响。出流悬浮物和氧吸收率均没有明显变化。BOD
盐度增加有利于提高反应器内污泥浓度。
2Ａ-Ｂ两段接触氧化法
两段接触氧化工艺有较强的抗毒性和抗冲击负荷能力，体积小，可以维持较高的泥龄，生物相相对稳定，水力停留时间大为缩短。刘洁玲用此法处理高含盐量环氧丙烷皂化废水，二段接触氧化水力停留时间为10h，A段生物膜量为28833.3 mg/l，B段生物膜量为9448.2 mg/l。试验结果表明，在含盐质量分数达2%，变化幅度小于2.5%时，不需要专门的耐盐菌种，COD总去除率为80%～86%，处理后的出水达到GB8978—1996排放标准。安丽对两段生物接触氧化法处理含盐有机废水进行了研究，采用相同的停留时间3.58小时。含盐量为5000～35000 mg/l，有机负荷为4～BOD5计)。结果表明，盐度和有机负荷对系统有明显的抑制作用，必须控制盐度和有机负荷。二段法的去除率明显好于一段法。
3 SBR工艺
SBR～65000mg/l，COD为3000～6000mg/lCOD有机负荷1.0kg/(kgVSS.d)90%BOD5除率稳定在95%以上。驯)为主，菌落形态相对较少[9]。
Charles GlasspH值为7.5、9时，逐步将硝酸氮的质量浓度从，同时TDS从5%、16%增到18%(50g/l、160 g/l、180 g/l)pH98200mg/l，TDS为18%条件下，5400mg/l时，即完全停止反硝化反应。在pH值为7.55400mg/l时即完全停止反硝化反应。盐度增 http://www.hbzhan.com/Tech_news/Detail/49515.html 1 高盐废水产生途径
1.1海水代用排放的废水
所谓海水代用就是将海水不进行淡化处理而直接替代某些场合使用的淡水资源。
在工业上，海水可以广泛的用作锅炉冷却水，应用到热电、核电、石化、冶金、钢铁厂等行业上。发达国家年海水冷却水用量已经超过了1000亿m3。目前我国海水的年利用量为60多亿m3。青岛电厂1936年就开始将海水作为工业冷却水，至今已经有60多年的历史。目前，青岛市电力、化工、纺织等行业的12家临海企业，年用海水8.37亿m3。天津年利用海水达到18亿m3。此外，秦皇岛热电厂、黄道热电厂和上海石化总厂等70多家临海火力发电、核电、化工、石化等企业均已不同的方式直接利用海水。对于印染、建材、制碱、橡胶以及海产品加工等行业，海水还可以作为工业的生产用水。
城市生活用水。在城市生活中，海水可以替代淡水作为冲厕水。目前香港海水冲厕的普
及率高达70％以上，未来计划普及率提高到100％，并因此成为世界上唯一以海水作为冲厕水的城市。而在大连、天津、青岛、烟台等城市的个别单位，也有采用海水冲厕的实践，但规模较小。
1.2工业生产废水
一些行业，如印染、造纸、化工和农药等，在生产中产生高含盐量的有机废水。
1.3 其他高盐废水
船舶压舱水
废水最小化生产中产生的污水
大型船舰上产生的生活污水
2 无机盐对微生物的抑制原理
2.1 抑制原理 含盐废水主要毒物是无机毒物，即高浓度的无机盐。 有毒物质对废水生物处理的影响与毒物的类型和浓度有关，一般随着浓度升高可分为刺激作用、抑制作用和毒害作用三大类。高浓度无机盐对废水生物处理的毒害作用主要是通过升高的环境渗透压而破坏微生物的细胞膜和菌体内的酶，从而破坏微生物的生理活动。 ①微生物在等渗透压下生长良好。微生物在质量为5~8.5g/L的NaCI溶液中，红血球在质量为9g/L的NaCI溶液中形态和大小不变，并生长良好；②在低渗透压（ρ（NaCI）=0.1g/L）下，溶液水分子大量渗入微生物体内，使微生物细胞发生膨胀，严重者破裂，导致微生物死亡；③在高渗透压（ρ（NaCI）=200g/L）下，微生物体内水分子大量渗到体外，使细胞发生质壁分离。
2.2 淡水微生物在不同盐度下的存活率 不同生活在淡水环境下或者淡水处理构筑物中的微生物接种到高盐环境下，仅有部分微生物存活。这是盐度对微生物的一种选择。将淡水微生物的存活率定义为100％，当盐度超过20g/L,其存活率低于40％。因此，当盐度超过20g/，一般认为用不同淡水微生物无法进行处理。
高含盐量石油发酵工业废水处理研究
摘要：石油发酵工业废水中高含盐量对于生物处理有强抑制作用，本研究利用SBR活性污泥法对该类废水进行有机物降解试验，在废水中溶解性总固体浓度(TDS)50000mg/l～
65000mg/l和CODCr浓度3000mg/l～6000mg/l范围内高含盐量对驯化后的耐盐活性污泥并无明显抑制作用，CODCr去除率稳定在90%以上，BOD5去除率稳定在95%以上，半速度常数Ks=340mg/l，最大比降解速度K=1.96d1。驯化活性污泥以菌胶团和少量原生动物(裂口虫和漫游虫)为主，菌落形态相对较少。
关键词：驯化活性污泥 含盐量 生物降解 抑制作用 SBR反应器
0 引言
近年来新兴的石油发酵工业排出的有机工业废水有时含有高浓度的无机盐类(主要为氯化钠和硫酸盐等)。由于有机废水通常采用诸如活性污泥法、生物滤池这样的生物处理工艺进行处理，因此废水中无机盐对好氧生物处理工艺性能的影响和抑制作用正越来越受到人们的关注。从水的角度看，废水中无机盐含量的高低直接影响水的活度，从而导致水的渗透压
发生改变。废水处理微生物当水的活度适当时生长良好，活度过高会导致微生物细胞渗水过多破碎，过低则造成细胞内水份外渗造成失水而失去活性。废水中高浓度的无机盐对好氧生物处理系统的不利影响主要有以下几个方面[1～3]:
(1)造成好氧生物处理系统有机物去除率下降;
(2)导致生物膜或活性污泥结构松散，沉降性能恶化，处理系统出水悬浮物浓度增加;
(3)导致活性污泥和生物膜的生物相及微生物种群比例发生重大变化，原生动物种类和数量大幅度减少甚至全部消失。
另一方面，废水处理微生物对于水环境渗透压的适应能力有所不同，主要是由于不同微生物对于渗透压的调节能力以及微生物体内酶对渗透压变化幅度的适应能力不同所致。因此，通过活性污泥的驯化过程培养出具有良好有机物降解性能的耐盐微生物是对该类有机工业废水进行处理的重要前提。
本研究所试验的石油烷烃发酵废水是化工行业在烷烃二元酸生产过程中排出的高盐度有机废水。该二元酸生产过程采用间歇式发酵工艺，反应器采用搅拌式发酵罐，其主要工艺设备有种子培养罐、发酵罐和分离精制装置组成。生产二元酸的主要原料有:石油烷烃、食盐、尿素、磷酸二氢钾、酵母粉、玉米粉、食糖等，其主要生产工艺及废水排放情况见图1。
图1 石油烷烃二元酸生产废水的产生
1 试验条件与方法
1.1 废水水质
石油烷烃二元酸生产过程中各部分废水经中和预处理后的水质情况见表1。
表1 石油烷烃二元酸混合废水水质指标
1.4 活性污泥及驯化方法
废水中高浓度无机盐对于好氧生物处理所产生不利影响的程度与水中盐度变化的快慢程度密切相关:只要处理系统的进水盐度避免大幅度地急剧增加，系统中的微生物经过一段时间的驯化以后能够逐渐适应高盐度环境，并且其絮凝性能亦不会受到影响[4
～6]
。对于浓度
相对恒定的高盐度有机废水而言，微生物的驯化是处理系统取得成功的最重要因素。取处理城市污水的回流活性污泥按图2所示的方法进行培养驯化。在驯化过程中逐渐增加含盐废水的数量，同时相应减少培养基的数量，直至停止投加培养基。污泥培养驯化成熟后，逐渐增加废水进水的有机负荷和含盐量，直至有机负荷1.0kgCODCr/kgVSSd，含盐量如表1所示。驯化培养基由米泔水，尿素和磷酸二氢钾按反应液营养配比要求组成。
阶段曝气4×3=12ｈ，闲置时间2×3=6ｈ。
图2 耐盐活性污泥驯化方法
1.5 分析方法
钠离子:原子吸收分光光度法;氯离子:硝酸银容量法;硫酸根:硫酸钡重量法;CODCr:快速重铬酸钾法;pH:pHS-3DC精密数显酸度计。 2 试验结果分析
污泥接种后约一个半月SBR反应器中的活性污泥逐渐成熟，而此时废水的CODCr去除率已达80%～90%，接着开始各工况的正式试验，每种工况保持稳定运行14d～18d以上。 2.1 无机盐浓度对有机物去除率的影响
无机盐浓度对有机物去除率的影响如表3所示。从表3可以看出，在SBR反应器各种含盐量条件下(TDS浓度11720～65000mg/l)，废水中有机物的CODCr去除率均可稳定在90%以上，BOD5去除率均可稳定在95%以上;亦即在溶解性总固体浓度50000～65000mg/l，有机负荷0.1～1.0kgCOD/kgVSSd范围内，好氧生化反应均能正常进行，并未受到明显的有害抑制。
表3 各生物处理工况试验结果工况
根据上述试验结果可得出该处理系统BOD5去除负荷与相应的出水浓度大致呈直线关系，如图4所示。根据生物处理反应动力学: N=Q(S0-Se)/Vx=(dS/dt)/X =KSe/Ks+Se (1)
式中Ｎ——污泥去除负荷，kgBOD5/kgMLVSSd) Q——废水流量，l/d;
S0——进水BOD5浓度，mg/Ｌ; Se——出水BOD5浓度，mg/Ｌ; Ｖ——反应器容积，Ｌ;
Ｘ——反应器中污泥浓度，mgVSS/Ｌ; K——最大比基质降解速度，ｄ-1; Ks——半速度常数，mg/Ｌ。
图4 去除负荷与出水浓度关系
根据上述试验结果可求得K=1.96ｄ-1，Ks=340mg/Ｌ。将K，Ks值代入式(1):
Ｎ=1.96Se/340+Se (2)
当Ｓｅ
Ｎ=KSe/Ks=5.76×10-3Se (3)
式(2)与式(3)均与试验结果具有较好的拟合性。式中的动力学系数Ks值为340mg/Ｌ，明显高于一般城市污水的Ks值(25～100mg/Ｌ);而相应的K值仅为1.96，即在达到相同的有机物出水浓度情况下，该系统含盐废水有机废水的去除负荷明显低于城市污水。这在一定程度上反映出该石油烷烃发酵废水的降解特性及耐盐活性污泥对有机物的降解能力偏低。 3 结论
(1)采用SBR反应器可有效地处理高含盐量石油烷烃发酵废水，当废水溶解性总固体浓度50000～65000mg/Ｌ，有机负荷0.1～1 0kgCODCr/kgVSSd时，该系统的耐盐活性污泥均能正常降解废水中的有机物，CODCr去除率稳定在90%以上，BOD5去除率稳定在95%以上，并具有设备简单和防止污泥膨胀的优点。
(2)活性污泥的耐盐能力可通过适当的驯化过程大幅度提高。该系统驯化出的耐盐活性污泥以菌胶团为主，菌落形态相对较少。同时有少量原生动物，主要以纤毛虫中的裂口虫和漫游虫为主。该耐盐活性污泥具有良好的耐盐、吸附、凝聚和降解有机物性能，其耐盐浓度可达65000mg/Ｌ(TDS)。
(3)该烷烃发酵废水的最大比基质降解速度K(1.96ｄ-1)，半速度常数Ks(340mg/Ｌ)均明显有别于一般城市污水，可用于表征该废水的降解特性和耐盐微生物的种群物征。 (4)SBR反应器可采用适当的间歇曝气方式大幅度降低该类废水处理的能耗。
高浓度含盐废水处理
水处理技术:1 高盐废水产生途径 1.1海水代用排放的废水
所谓海水代用就是将海水不进行淡化处理而直接替代某些场合使用的淡水资源。 在工业上，海水可以广泛的用作锅炉冷却水，应用到热电、核电、石化、冶金、钢铁厂等行业上。发达国家年海水冷却水用量已经超过了1000亿m3。目前我国海水的年利用量为60多亿m3。青岛电厂1936年就开始将海水作为工业冷却水，至今已经有60多年的历史。目前，青岛市电力、化工、纺织等行业的12家临海企业，年用海水8.37亿m3。天津年利用海水达到18亿m3。此外，秦皇岛热电厂、黄道热电厂和上海石化总厂等70多家临海火力发电、核电、化工、石化等企业均已不同的方式直接利用海水。对于印染、建材、制碱、橡胶以及海产品加工等行业，海水还可以作为工业的生产用水。
城市生活用水。在城市生活中，海水可以替代淡水作为冲厕水。目前香港海水冲厕的普及率高达70％以上，未来计划普及率提高到100％，并因此成为世界上唯一以海水作为冲厕水的城市。而在大连、天津、青岛、烟台等城市的个别单位，也有采用海水冲厕的实践，但规模较小。
1.2工业生产废水
一些行业，如印染、造纸、化工和农药等，在生产中产生高含盐量的有机废水。
1.3 其他高盐废水 船舶压舱水
废水最小化生产中产生的污水 大型船舰上产生的生活污水
2 无机盐对微生物的抑制原理
2.1 抑制原理 含盐废水主要毒物是无机毒物，即高浓度的无机盐。 有毒物质对废水生物处理的影响与毒物的类型和浓度有关，一般随着浓度升高可分为刺激作用、抑制作用和毒害作用三大类。高浓度无机盐对废水生物处理的毒害作用主要是通过升高的环境渗透压而破坏微生物的细胞膜和菌体内的酶，从而破坏微生物的生理活动。 ①微生物在等渗透压下生长良好。微生物在质量为5~8.5g/L的NaCI溶液中，红血球在质量为9g/L的NaCI溶液中形态和大小不变，并生长良好；②在低渗透压（ρ（NaCI）=0.1g/L）下，溶液水分子大量渗入微生物体内，使微生物细胞发生膨胀，严重者破裂，导致微生物死亡；③在高渗透压（ρ（NaCI）=200g/L）下，微生物体内水分子大量渗到体外，使细胞发生质壁分离。
2.2 淡水微生物在不同盐度下的存活率 不同生活在淡水环境下或者淡水处理构筑物中的微生物接种到高盐环境下，仅有部分微生物存活。这是盐度对微生物的一种选择。将淡水微生物的存活率定义为100％，当盐度超过20g/L,其存活率低于40％。因此，当盐度超过20g/，一般认为用不同淡水微生物无法进行处理。
3 适盐微生物的分类与利用
耐盐微生物：能耐受一定浓度的盐溶液，但在无盐条件下生长最好，其生长也不需要大量无机盐。
嗜盐微生物：指在高盐条件下可以生长的细菌，其生长离不开高盐环境。按照最佳生长盐度范围可以分为三类。
海洋菌： 最佳生长盐度1～3％ 中度嗜盐菌： 最佳生长盐度3～15％ 极度嗜盐菌： 最佳生长盐度15～30％
4 生物处理高盐污水遇到的问题 盐度适应差
传统活性污泥法驯化处理盐度低于2％含盐废水。 当盐度环境变为淡水环境时，污泥的适应性会很快消失。 盐度变化影响大
盐度在0.5～2％变化通常会对处理系统产生严重的干扰。 突然变化盐度比逐渐变化盐度对系统的干扰更大
从高盐变为无盐产生影响比低盐环境变为高盐环境产生的影响要大 降解速率缓慢
随着盐度的升高有机物降解速率下降，因此低F/M更适合含盐废水的处理。图3.5为SBR法处理在各盐度下的处理效果。 污泥流失严重
盐度改变污泥中微生物的组成，改变了污泥的沉淀性和出水SS，污泥流失严重
5 高盐污水生物处理工程对策 5.1 驯化淡水微生物
适应于生活在淡水生物处理设施中的微生物在进入一定浓度的含盐环境内，会通过自身的渗透压调节机制来平衡细胞内的渗透压或保护细胞内的原生质，这些调节机制包括聚集低分子量物质来形成新的胞外保护层，调节自身的代谢途径，改变基因组成等，因此，正常活性污泥可以在一定盐度范围内通过一定时间的驯化处理含盐废水。
虽然污泥通过驯化可以提高系统耐盐范围，提高系统的处理效率，但是，驯化污泥中的微生物对盐度的耐受范围有限，而且对环境的变化敏感。当盐度环境变化时，微生物的适应性会立刻消失。驯化只是微生物适应环境的暂时生理调整，不具有遗传特性。这种适应性的敏感对污水处理工程的实施很不利。
研究认为，在盐度小于20g/L条件下，可以通过盐度驯化处理含盐污水。但是驯化盐度浓度必须逐渐提高，分阶段的将系统驯化到要求盐度水平。突然高盐环境会造成驯化的失败和启动的延迟。 5.2 稀释进水盐度
既然高盐成为微生物的抑制和毒害剂，那么将进水进行稀释，使盐度低于毒域值，生物处理就不会收到抑制。这种方法简单，易于操作和管理；其缺点就是增加处理规模，增加基建投资，增加运行费用，浪费水资源。 5.3 利用适盐微生物
接种或者基因固定化适盐微生物处理高盐污水是一种有效的处理方法。此种方法可以处理超过3％的高盐污水，这是不同驯化法无法实现的。其筛选出的某些具有特定污染物去除的适盐菌可以具有高的专性降解能力，大大提高处理效果。筛选接种物来源于海洋或者河口底泥、晒盐场底物和其他高盐环境下的活性物质。筛选往往有一定的程序和基因化措施。 这种方法的缺点是启动时间长，前期启动费用高。但是对于高盐污水生物处理而言，是可行的方法。 5.4 添加拮抗剂
拮抗作用是指一种毒物的毒害作用因另一种物质的存在或者增加而降低的情况。
图中可以看出一种毒物的毒害作用随着另一种物质的低浓度增加而减少，并在最佳状态后，随拮抗剂浓度的进一步增加而反应速率下降。
目前研究，发现K会对Na产生拮抗作用，减少Na盐对微生物的毒害作用。吸钾排钠作用 主要原理可能是Na+/K+反向转运功能。细菌的生长虽然需要高钠的环境,细胞内的Na浓度并不高,如盐杆菌光介导的H+质子泵具有Na+/K+反向转运功能,即具有吸收和浓缩Ｋ+和向胞外排放Na+的能力. Ｋ+作为一种相容性溶质,可以调节渗透压达到细胞内外平衡,其浓度
高达7mol/L,以维持内外同样的水活度.例如嗜盐厌氧菌、嗜盐硫还原菌及嗜盐古菌是采用细胞内积累高浓度K+来对抗胞外的高渗环境.例酵母中的Na+/K+反向载体可以将多余的盐分排出体外,提高酵母的耐盐性.
高含盐量石油发酵工业废水处理研究
摘要：石油发酵废水中高含盐量对于生物处理有强抑制作用，本研究利用SBR活性污泥法对该类废水进行有机物降解试验，在废水中溶解性总固体浓度(TDS)50000mg/l～65000mg/l和CODCr浓度3000mg/l～6000mg/l范围内高含盐量对驯化后的耐盐活性污泥并无明显抑制作用，CODCr去除率稳定在90%以上，BOD5去除率稳定在95%以上，半速度常数Ks=340mg/l，最大比降解速度K=1.96d1。驯化活性污泥以菌胶团和少量原生动物(裂口虫和漫游虫)为主，菌落形态相对较少。 关键词：驯化活性污泥 含盐量 生物降解 抑制作用 SBR反应器 0 引言
近年来新兴的石油发酵工业排出的有机工业废水有时含有高浓度的无机盐类(主要为氯化钠和硫酸盐等)。由于有机废水通常采用诸如活性污泥法、生物滤池这样的生物处理工艺进行处理，因此废水中无机盐对好氧生物处理工艺性能的影响和抑制作用正越来越受到人们的关注。从水的角度看，废水中无机盐含量的高低直接影响水的活度，从而导致水的渗透压发生改变。废水处理微生物当水的活度适当时生长良好，活度过高会导致微生物细胞渗水过多破碎，过低则造成细胞内水份外渗造成失水而失去活性。废水中高浓度的无机盐对好氧生物处理系统的不利影响主要有以下几个方面[1～3]: (1)造成好氧生物处理系统有机物去除率下降;
(2)导致生物膜或活性污泥结构松散，沉降性能恶化，处理系统出水悬浮物浓度增加;
(3)导致活性污泥和生物膜的生物相及微生物种群比例发生重大变化，原生动物种类和数量大幅度减少甚至全部消失。
另一方面，废水处理微生物对于水环境渗透压的适应能力有所不同，主要是由于不同微生物对于渗透压的调节能力以及微生物体内酶对渗透压变化幅度的适应能力不同所致。因此，通过活性污泥的驯化过程培养出具有良好有机物降解性能的耐盐微生物是对该类有机工业废水进行处理的重要前提。
本研究所试验的石油烷烃发酵废水是化工行业在烷烃二元酸生产过程中排出的高盐度有机废水。该二元酸生产过程采用间歇式发酵工艺，反应器采用搅拌式发酵罐，其主要工艺设备有种子培养罐、发酵罐和分离精制装置组成。生产二元酸的主要原料有:石油烷烃、食盐、尿素、磷酸二氢钾、酵母粉、玉米粉、食糖等，其主要生产工艺及废水排放情况见图1。
图1 石油烷烃二元酸生产废水的产生
1
1.1
从表，其采用SBR 1.2 lＳＳ和Ｍ序周期运行，间歇曝气有一系列曝气和闲置阶段组成(曝气3ｈ，闲置2ｈ)。SBR反应池的活性污泥交替处于缺氧和好氧状态，可充分利用兼性菌群和好氧菌群的共同生物降解作用，具有广谱和高效的净水效果，有利于成分复杂的有机废水的处理。SBR反应池还可以根据进水负荷的高低调整反应的次数和时间，耐冲击负荷性能好，同时还可大幅度降低运行能耗。经生化处理后废水利用SBR反应池本身进行泥水分离，上清液作为出水滗出。 1.3 试验工况
试验按3种不同的有机负荷工况进行，其主要工艺参数见表2。
表2 各试验工况参数
1.4 :1所
1.5 分析方法
钠离子:原子吸收分光光度法;氯离子:硝酸银容量法;硫酸根:硫酸钡重量法;CODCr:快速重铬酸钾法;pH:pHS-3DC精密数显酸度计。 2 试验结果分析
污泥接种后约一个半月SBR反应器中的活性污泥逐渐成熟，而此时废水的CODCr去除率已达80%～90%，接着开始各工况的正式试验，每种工况保持稳定运行14d～18d以上。
2.1 无机盐浓度对有机物去除率的影响
无机盐浓度对有机物去除率的影响如表3所示。从表3可以看出，在SBR反应器各种含盐量条件下(TDS浓度11720～65000mg/l)，废水中有机物的CODCr去除率均可稳定在90%以上，BOD5去除率均可稳定在95%以上;亦即在溶解性总固体浓度50000～65000mg/l，有机负荷0.1～1.0kgCOD/kgVSSd范围内，好氧生化反应均能正常进行，并未受到明显的有害抑制。
表3 各生物处理工况试验结果工况
注: TDS进出水浓度基本相同
图3 两种活性污泥处理效果的比较
2.2 活性污泥驯化前后对废水中有机物处理效果的比较
活性污泥驯化前后对废水中有机物处理效果的比较见图3。从图3中显示的结果表明驯化污泥的有机物去除率比未驯化污泥显著提高，具有良好的有机物吸附 氧化能力。在驯化活性污泥与含盐废水充分混合接触的数小时内废水中大部分有机物即被去除，CODCr值自3340mg/Ｌ迅速降至800mg/l以下;曝气20ｈ后废水CODCr去除率可稳定在90%以上。而未经驯化的活性污泥则出现明显的盐度中毒现象，曝气24ｈ后CODCr去除率仅为45.8%，并且延长曝气时间后CODCr下降十分缓慢，再延长48ｈ后CODCr仅下降47.5%。同时未驯化活性污泥生物相和微生物相对数量相应发生重大变化，曝气20ｈ后原先十分活跃的大量轮虫、有柄纤毛虫和其他高级的原生动物迅速死亡，尚存丝状细菌、菌胶团和少量低级原生动物;曝气48ｈ后尚存少量丝状细菌，菌胶团变得稀少，原生动物全部消失;曝气72ｈ后丝状细菌亦全部消失，只剩下更为稀少的菌胶团。以上结果说明废水中盐度的变化方式对未驯化微生物的适应性具有重大影响:盐度的急剧变化对未驯化微生物的抑制作用要比逐渐变化大得多。 2.3 污泥驯化前后生物相的比较
接种污泥取自城市污水厂二沉池回流污泥，镜检结果显示其中生物相十分丰富，原生动物中的钟虫、楯纤虫等纤毛虫数量众多，十分活跃;并且菌胶团中附着大量丝状细菌。驯化活性污泥经4～6周培养后逐
渐成熟，其外观颜色由深褐色逐渐转变为浅棕黄色，污泥沉淀性能优异，SVI数值在0.55～0.80之间，在整个试验阶段由于丝状细菌较少，从未发生过污泥膨胀现象;但其中絮凝颗粒细小紧密，无机成分多，MLVSS/MLSS值在0.55～0.65之间。活性污泥驯化前后生物相观察结果见表4。
表4 活性污泥驯化前后生物相观察结果比较
和漫游虫当裂 2.4 N=Q(S0-Se)/Vx=(dS/dt)/X =KSe/Ks+Se (1)
式中Ｎ——污泥去除负荷，kgBOD5/kgMLVSSd) Q——废水流量，l/d;
S0——进水BOD5浓度，mg/Ｌ; Se——出水BOD5浓度，mg/Ｌ;
Ｖ——反应器容积，Ｌ;
Ｘ——反应器中污泥浓度，mgVSS/Ｌ; K——最大比基质降解速度，ｄ-1; Ks——半速度常数，mg/Ｌ。
图4 去除负荷与出水浓度关系
根据上述试验结果可求得K=1.96ｄ-1，Ks=340mg/Ｌ。将K，Ks值代入式(1):
Ｎ=1.96Se/340+Se (2)
当Ｓｅ
Ｎ=KSe/Ks=5.76×10-3Se (3)
式(2)与式(3)均与试验结果具有较好的拟合性。式中的动力学系数Ks值为340mg/Ｌ，明显高于一般城市污水的Ks值(25～100mg/Ｌ);而相应的K值仅为1.96，即在达到相同的有机物出水浓度情况下，该系统含盐废水有机废水的去除负荷明显低于城市污水。这在一定程度上反映出该石油烷烃发酵废水的降解特性及耐盐活性污泥对有机物的降解能力偏低。 3 结论
(1)采用SBR反应器可有效地处理高含盐量石油烷烃发酵废水，当废水溶解性总固体浓度50000～65000mg/Ｌ，有机负荷0.1～1 0kgCODCr/kgVSSd时，该系统的耐盐活性污泥均能正常降解废水中的有机物，CODCr去除率稳定在90%以上，BOD5去除率稳定在95%以上，并具有设备简单和防止污泥膨胀的优点。 (2)活性污泥的耐盐能力可通过适当的驯化过程大幅度提高。该系统驯化出的耐盐活性污泥以菌胶团为主，菌落形态相对较少。同时有少量原生动物，主要以纤毛虫中的裂口虫和漫游虫为主。该耐盐活性污泥具有良好的耐盐、吸附、凝聚和降解有机物性能，其耐盐浓度可达65000mg/Ｌ(TDS)。
(3)该烷烃发酵废水的最大比基质降解速度K(1.96ｄ-1)，半速度常数Ks(340mg/Ｌ)均明显有别于一般城市污水，可用于表征该废水的降解特性和耐盐微生物的种群物征。
(4)SBR反应器可采用适当的间歇曝气方式大幅度降低该类废水处理的能耗。
高含盐有机废水生物处理
在化工、制药、燃料的生产过程中，产生的废水除含有高浓度的有机物外，还含有高浓度的盐类物质，采用生物法进行处理，高浓度的盐类物质对微生物具有抑制作用，采用物化法处理，投资大，运行费用高，且难以达到预期的净化效果。采用生物法对此类废水进行处理，仍是目前国内外研究的重点。本文介绍了盐浓度对微生物的抑制作用，嗜盐菌的特性、培驯方法，并介绍了采用生物法处
理含盐有机废水的研究及应用现状。
1 盐浓度对生物处理的影响
高含盐量有机废水的有机物根据生产过程不同，所含有机物的种类及化学性质差异较大，但所含盐类物质多为Cl-、SO42-、Na+、Ca2+等盐类物质。虽然这些离子都是微生物生长所必需的营养元素，在微生物的生长过程中起着促进酶反应，维持膜平衡和调节渗透压的重要作用。但是若这些离子浓度过高，会对微生物产生抑制和毒害作用，主要表现：盐浓度高、渗透压高、微生物细胞脱水引起细胞原生质分离；盐析作用使脱氢酶活性降低；氯离子高对细菌有毒害作用；盐浓度高，废水的密度增加，活性污泥易上浮流失，从而严重影响生物处理
系统的净化效果。
高盐环境对生化处理有抑制作用，表现为微生物代谢酶活性受阻，致使生物增长缓慢, 产率系数低。早在1940年，Ingram[1]对杆菌研究发现，当NaCl浓度＞10 g/L时，能够使微生物的呼吸速率降低。Lawton[2]研究表明，当NaCl浓度＞20 g/L时，会导致滴滤池BOD去除率降低；在此浓度下，活性污泥法的BOD去除率降低，同时污泥中的絮凝性变坏，出水SS升高，硝化细菌受到抑制。处理含高浓度卤代有机物废水的实验表明，BOD的去除率随着盐浓度的增加而降低。Davis[3]采用活性污泥系统，处理含盐浓度高达12%的废水中试实验
结果证明，废水中的TOC去除率较低，且实验运行相当困难。
Kargi[4]等利用间歇生物反应器研究了盐的抑制作用及动力学常数，
Shim[5]等研究了高盐环境下化工废水的生物处理， Li[6]等讨论了盐度对二阶段接触氧化法处理含盐废水的影响。一些学者认为，在高盐度环境中，微生物生长没有受到抑制, 相反一些嗜盐细菌的生长得到了相应的促进, 使反应器内微生物浓度增加，降低了污泥负荷, 提高了污泥的絮凝性。Woolard[7]等在序批式生物膜反应器( SBR) 中培养的嗜盐微生物处理含盐量1%－15%的合成含酚废水,当含盐量高达15%(150 g/L)时，对酚的去除率依然在99%左右。Hamoda[8]等采用活性污泥法处理含盐废水(10 g/L 和30 g/L)，生物活性和有机物去除率均有提高，当NaCl 浓度分别为0、10、30 g/L 时，TOC 去除率分别为96.3%、98.9%、99.2%。由此可见, 嗜盐微生物比普通微生物对高盐度环境有更强的适应能力。
2 嗜盐微生物的特征及其驯化
2.1 嗜盐微生物的分类、特征及机理
高含盐有机废水生物处理
在化工、制药、燃料的生产过程中，产生的废水除含有高浓度的有机物外，还含有高浓度的盐类物质，采用生物法进行处理，高浓度的盐类物质对微生物具有抑制作用，采用物化法处理，投资大，运行费用高，且难以达到预期的净化效果。采用生物法对此类废水进行处理，仍是目前国内外研究的重点。本文介绍了盐浓度对微生物的抑制作用，嗜盐菌的特性、培驯方法，并介绍了采用生物法处理含盐有机废水的
研究及应用现状。
1 盐浓度对生物处理的影响
高含盐量有机废水的有机物根据生产过程不同，所含有机物的种类及化学性质差异较大，但所含盐类物质多为Cl-、SO42-、Na+、Ca2+等盐类物质。虽然这些离子都是微生物生长所必需的营养元素，在微生物的生长过程中起着促进酶反应，维持膜平衡和调节渗透压的重要作用。但是若这些离子浓度过高，会对微生物产生抑制和毒害作用，主要表现：盐浓度高、渗透压高、微生物细胞脱水引起细胞原生质分离；盐析作用使脱氢酶活性降低；氯离子高对细菌有毒害作用；盐浓度高，废水的密度增加，活性污泥易上浮
流失，从而严重影响生物处理系统的净化效果。
高盐环境生物随着高盐生态系统中离子组成，盐浓度、pH值、氧气、养分供应等方面的变化而展现出复杂的微生物多样性。为了能在高盐环境中生存，各种嗜盐菌具有不同的适应环境机理。嗜盐厌氧菌，嗜盐硫还原菌以及嗜盐古菌是在细胞内积累高浓度钾离子(4－5 mol/L)的平衡高渗环境。嗜盐真核生物、嗜盐真细菌和嗜盐甲烷菌的嗜盐机理是在胞内积累大量的小分子极性物质，如甘油、单糖、氨基酸及它们的衍生物。这些小分子极性物质在嗜盐、耐盐菌的胞内构成渗透调节物质，帮助细胞从高盐环境中获得水分，而这些物质在细胞内能够被快速的合成和降解。因此，这种机制克服了高盐环境下微生物对环境渗透压的
改变而具有较强的适应能力[9]。
2.2 嗜盐微生物的驯化
Woolard[10]采用一种含盐量为15%的溶液作为实验用废水，其中含有140 g/L NaCl；2 g/L KCl； 0.5 g/L MgSO4；7.6 g/L MgCl2；0.2 g/L NaHCO3和1.7 g/L CaCl2，其他营养元素比如氮、磷、铁等以NH4Cl、K2HPO4和FeCl2·4 H2O的形式分别加入培养基中。在室温下培养，经过筛选，得到所需的微生物对苯酚的去处效果显著。宋应民[11]等则采取渐进的方式来驯化污泥，取400 mL活性污泥于1 000 mL烧杯中，加入经复合的优势菌液50 mL，连续曝气24 h，加入10 mL高含盐化工有机废水；5 h后再加入20 mL废水，18 h后加入20 mL废水，经过5 h，再加入20 mL废水；第三天加入30 mL废水。从第四天起每天上、下午各加入25 mL废水，至累计加入200、300、400 mL时，各镜检水样一次。至第九天，共加入高含盐化工有机废水400 mL为止。得到的污泥处理
效果显著。
此外，还有其他一些驯化污泥的方法，具体步骤不尽相同，但是原理相似，都是利用微生物对环境的逐渐适应，优胜劣汰，最终获得高效、优质菌种。但是，上述驯化方法所需时间长，操作较为繁琐。更加廉价，方便，快捷的方式
还有待进一步的研究和发现。
3 高含盐有机废水生物处理技术
3.1 好氧微生物法
在实际的工程应用中，Ludzack[12]和 Noran的研究表明，当氯化物的含量高于5－8 g/L的时候，将对传统的好氧废水处理工艺产生影响。尽管盐的含量对生物活性存在着致命性的影响，但活性污泥对高含盐环境的适应并非不可实现。工程上通常采用从低含盐量逐渐增加的方式来培养微生物，以使之适应高含量的环境，使废水得到净化。Doudoroff[13]研究表明，埃希氏菌群在生长的停滞期对NaCl的适应能力最强。研究表明，盐浓度频繁改变比起逐渐改变对微生物能产生更加不利的影响，且盐浓度的大幅度改变将会导致细胞质的释放，从而使可溶COD上升[14-19]。虽然可以证明通过驯化活性污泥可适应高盐环境，但
是一个主要的瓶颈是此类适盐系统的正常运行通常需要在5%含盐量以下
[20-24]。
Kargi[25]和Dincer于1997年开始使用逆流床反应器研究盐浓度对好氧生物处理的影响。反应器中采用活性污泥接种，人工合成废水由溶解蜜糖、尿素、磷酸二氢钾和氯化钠组成，浓度为50 g/L，COD∶N∶P的比例为100∶10∶1。研究发现，当盐度从零上升到5%的时候，出水COD去除率从85%降至59%。此后，又进行了包括好氧生物转盘在内的一系列创造性的实验，得出嗜盐菌是改
善好氧处理工艺的最佳途径。
3.2 厌氧生物法
早于1965年，Kugelman[26]和McCarty就得出结论，Na+浓度超过10 g/L的时候，将强烈抑制甲烷的产生。然而，Omil[27]等于1995年的研究表明，活性产甲烷菌群对废水盐度的适应是可能的，其效率取决于让菌群适应高含盐量所采取的方法。此外，Feijoo[28]于1995年得出，污泥中Na+的毒性取决于多种因素，其中尤为重要的一点是，污泥的特征和对高含盐水的逐渐适应性。
近年来，利用嗜盐微生物厌氧消化对废水中的有机物进行生物降解的研究和应用越来越广泛。不过相比好氧生物的相关研究，研究成果还相对较少，其
中大多数探索的盐浓度在10－71 g/L之间，远比好氧研究的范围要小。 Aspé等[29]于2001年模拟了金属元素钼对厌氧消化的抑制作用，认为产甲烷阶段是最受抑制的阶段。后来，人们采用厌氧过滤器[30-32]；上流式厌氧污泥床反应器[33]；厌氧接触反应器[34]等工艺；处理海产品加工废水，上述方式进行废水处理时，COD去除率在70%到90%之间，其有机负荷率为1－15 kg COD m3/d。Lefebvre等[35]使用UASB技术研究皮革厂浸泡废水的厌氧消化
处理，适宜的工况限制在较低有机负荷下。限制了此类工艺的应用。
3.3 厌氧/好氧处理技术
由于单独的好氧和厌氧工艺在处理工业废水中COD去除率无法达到预期的效果，因此为了更好的处理废水中的有机物，两种方法的结合成了研究人员的又一选择。Panswad[36]和Anan于1999年采用了好氧/缺氧/厌氧工艺对含有3%盐分的合成废水进行处理，COD去除率达到71%的。2006年，Lefebvre等处理皮革废水实验，UASB技术与活性污泥后处理的结合改善了废水处理工艺总体效果，COD去除率可达96%[35]。采用厌氧/好氧处理工艺，物化手段的使用
主要体现在废水的预处理上，其目的主要在于降低废水中的有机物和盐度，为微生物处理创造良好的环境。采取的整体工艺流程：废水首先经过调节池，然后经过物化的预处理(通常采用调节pH值、混凝、沉淀、电解、微电解等方法)，而
后加入预先培养好的嗜盐菌进行生物处理。
4 结 语
废水中较高盐浓度对生物处理有抑制作用，针对利用污泥对高盐浓度的适应性，对微生物进行筛选和驯化，获得的嗜盐菌可承受较高盐度，使生物处理高含盐有机废水成为可能。嗜盐菌廉价，来源广，可以利用许多有机物(包括难降解和有毒物质)作为碳源，因此，利用嗜盐细菌处理高含盐量有机废水有广阔的应用前景，研究快捷的嗜盐菌选择驯化方法，对实际应用和理论研究均具有重
要意义。
高含盐废水生物处理技术探讨
提要: 废水含盐较高给生物处理带来一定的难度。研究表明，经过驯化后微生物可以在高含盐废水的条件下达到去除有机物的目的。废水中盐浓度的变化是导致高含盐废水生物处理失败的关键，因此在流程的选择和参数的控制上应注意控制盐浓度波动的范围，以减少冲击。
关键词: 高含盐废水 生物处理 驯化 控制
生物处理是目前废水处理最常用的方法之一，它具有应用范围广、适应性强等特点。化工废水如染料、农药、医药中间体等含盐较高的废水则给生物处理带来一定的难度。这类废水含盐较高，污染严重，必须处理才能排放。况且，此类废水成分复杂，不具备回收价值，采用其他处理方法成本较高，因此生物处理仍是首选的方法。无机盐类在微生物生长过程中起着促进酶反应，维持膜平衡和调节渗透压的重要作用。但盐浓度过高，会对微生物的生长产生抑制作用，主要抑制原因在于［1］：①盐浓度过高时渗透压高，使微生物细胞脱水引起细胞原生质分离；②高含盐情况下因盐析作用而使脱氢酶活性降低；③高氯离子浓度对细菌有毒害作用；④由于水的密度增加，活性污泥容易上浮流失。为此，高含盐废水的生物处理需要进行稀释，通常在低盐浓度下(盐浓度小于1%)运行，造成水资源的浪费，处理设施庞大、投资增加，运行费用提高。随着水资源的日趋紧张，国家出台的保护水资源各项法规和收费的实施，给高含盐废水处理的企业带来了负担。
许多研究表明，生物方法可以处理高含盐废水。但由低盐到高盐，微生物有一个适应期。从淡水环境到高盐环境时，由于盐的变化可能引起微生物代谢途径的改变，菌种选择的结果使适应高盐的菌种较少，只有当微生物经培养驯化后，才能产生适应高盐的菌种，以耐受一定的盐浓度。
我们曾对含CaCl2和NaCl的废水生物处理进行过专门研究，取得了较好的结果，以下介绍高含盐废水生物处理的研究和经验。
1 污泥的来源与驯化
微生物按照对盐的耐受程度来分类，一般在含盐1%以下能很好生长的微生物为非好盐微生物，而在1%～2%以上均能生存增殖的微生物为耐盐微生物。高含盐废水生物处理关键是要驯化出耐盐微生物。
我们分别选用普通污水处理厂的活性污泥和高含盐废水排放沟边土壤中耐盐微生物进行试验［2］。
将普通污泥倒入含CaCl2 1%左右的曝气池中，经过半个月驯化，镜检微生物菌胶团
结构紧密，原生动物有钟虫、豆形虫、浮游虫等，多而活跃。经逐步驯化至耐盐为3%。
将含盐废水排放的沟边土壤与废水混合搅拌后，取悬浮液倒入曝气池，镜检菌胶团结构良好，色泽透明有大量的豆形虫，非常活跃。
用实际工业废水在不同盐浓度下经过3个月试验，两种方法培养的微生物试验结果分别见表1和表2。
表1 普通污泥驯化后试验结果
含盐量高（1.5%
甲醛水溶液中，在701，但盐的存在使得甲醛/水的相对挥
，汽提，真空蒸馏，精馏，类，苯胺类成为可能。
含挥发性, 半挥发物和几乎不挥发有机物的废水处理请见另一主题贴“各种含挥发性, 半挥
发物和几乎不挥发有机物的废水处理”
分理出的有机物或回用或深度处理视情况而定。
除掉有机物的含盐废水可视为两种资源：盐和水。大多数含盐为氯化钠，氯化铵和硫酸钠。
一般为氧化还原和中和反应副产物。
视盐的种类和浓度不同，盐水分离的方法有：纳滤，反渗透，多效蒸发，膜拟多极多效蒸发。
纳滤，反渗透和多效蒸发多常见。膜拟多极多效蒸发为新开发技术。
低投资成本高效节能热驱动的膜拟多极多效蒸发过程能浓缩氯化钠盐水到20-24%，结合结晶技术得固体盐并回收高质量淡水。该过程操作起来无需高温高压或负压(或真空), 无噪音. 如果废水温度低于40度,该过程可用低温热源（60- 120 度)作为推动力, 但热能利用率(造水比)要远好于多级闪蒸和多效蒸发. 如果废水温度在70-100度之间, 该过程不需外加热源则可回收50%以上的水分并相应浓缩盐水。 该过程所产淡水中电解质浓度最低时可小于1ppm, 通常10-100 ppm. 该过程的另一特点是所用设备绝大部分为塑料制品，蒸和多效蒸发操作的腐蚀问题，任务,
前面已讲,即使在无高温高压或负压(或真空)的前提下,和多效蒸发, 是膜蒸馏过程的8 - 15之间， 再者，
5-20元/浓盐废水左右，产出在40-60元/
高浓度含盐废水处理方法 诸城市金双联机械有限公司 >>进入该公司展台 1、传统活性污泥法
所以通过活性污泥的驯化过程培养出具有良好
取城市污水厂的回流污泥，按一定流程进行培养1.0kg/(kgVSS.d)，含盐量35000mg/l (ρNa+
M.F.Hamoda等对活性污泥法处理含盐废水(10g/l和30g/l)的研究发现,盐环境下生物活性和有机物去除率均有所提高，TOC在NaCL为0g/l，10g/l和30g/l时，分别为96.3%、98.9%、99.2%，结果显示，高盐条件下，微生物生长没有受到抑制，相反促进了一些嗜盐菌的生长，使反应微生物浓度增加，降低了有机负荷，也提高了污泥的絮凝性。动力学分析得到，随着盐浓度的增加，基质降解常数减小，而污泥产量增加[13,14]。
B.Dalmacija在活性污泥系统投加PAC处理含盐(大约29mg/l)石油废水取得较高的降解速率
[15]。R.Yuceltokuz研究含NaCl为35 mg/l的废水时发现,盐度对活性污泥处理系统仅有轻微影响。出流悬浮物和氧吸收率均没有明显变化。BOD
盐度增加有利于提高反应器内污泥浓度。
2Ａ-Ｂ两段接触氧化法
两段接触氧化工艺有较强的抗毒性和抗冲击负荷能力，体积小，可以维持较高的泥龄，生物相相对稳定，水力停留时间大为缩短。刘洁玲用此法处理高含盐量环氧丙烷皂化废水，二段接触氧化水力停留时间为10h，A段生物膜量为28833.3 mg/l，B段生物膜量为9448.2 mg/l。试验结果表明，在含盐质量分数达2%，变化幅度小于2.5%时，不需要专门的耐盐菌种，COD总去除率为80%～86%，处理后的出水达到GB8978—1996排放标准。安丽对两段生物接触氧化法处理含盐有机废水进行了研究，采用相同的停留时间3.58小时。含盐量为5000～35000 mg/l，有机负荷为4～BOD5计)。结果表明，盐度和有机负荷对系统有明显的抑制作用，必须控制盐度和有机负荷。二段法的去除率明显好于一段法。
3 SBR工艺
SBR～65000mg/l，COD为3000～6000mg/lCOD有机负荷1.0kg/(kgVSS.d)90%BOD5除率稳定在95%以上。驯)为主，菌落形态相对较少[9]。
Charles GlasspH值为7.5、9时，逐步将硝酸氮的质量浓度从，同时TDS从5%、16%增到18%(50g/l、160 g/l、180 g/l)pH98200mg/l，TDS为18%条件下，5400mg/l时，即完全停止反硝化反应。在pH值为7.55400mg/l时即完全停止反硝化反应。盐度增 http://www.hbzhan.com/Tech_news/Detail/49515.html 1 高盐废水产生途径
1.1海水代用排放的废水
所谓海水代用就是将海水不进行淡化处理而直接替代某些场合使用的淡水资源。
在工业上，海水可以广泛的用作锅炉冷却水，应用到热电、核电、石化、冶金、钢铁厂等行业上。发达国家年海水冷却水用量已经超过了1000亿m3。目前我国海水的年利用量为60多亿m3。青岛电厂1936年就开始将海水作为工业冷却水，至今已经有60多年的历史。目前，青岛市电力、化工、纺织等行业的12家临海企业，年用海水8.37亿m3。天津年利用海水达到18亿m3。此外，秦皇岛热电厂、黄道热电厂和上海石化总厂等70多家临海火力发电、核电、化工、石化等企业均已不同的方式直接利用海水。对于印染、建材、制碱、橡胶以及海产品加工等行业，海水还可以作为工业的生产用水。
城市生活用水。在城市生活中，海水可以替代淡水作为冲厕水。目前香港海水冲厕的普
及率高达70％以上，未来计划普及率提高到100％，并因此成为世界上唯一以海水作为冲厕水的城市。而在大连、天津、青岛、烟台等城市的个别单位，也有采用海水冲厕的实践，但规模较小。
1.2工业生产废水
一些行业，如印染、造纸、化工和农药等，在生产中产生高含盐量的有机废水。
1.3 其他高盐废水
船舶压舱水
废水最小化生产中产生的污水
大型船舰上产生的生活污水
2 无机盐对微生物的抑制原理
2.1 抑制原理 含盐废水主要毒物是无机毒物，即高浓度的无机盐。 有毒物质对废水生物处理的影响与毒物的类型和浓度有关，一般随着浓度升高可分为刺激作用、抑制作用和毒害作用三大类。高浓度无机盐对废水生物处理的毒害作用主要是通过升高的环境渗透压而破坏微生物的细胞膜和菌体内的酶，从而破坏微生物的生理活动。 ①微生物在等渗透压下生长良好。微生物在质量为5~8.5g/L的NaCI溶液中，红血球在质量为9g/L的NaCI溶液中形态和大小不变，并生长良好；②在低渗透压（ρ（NaCI）=0.1g/L）下，溶液水分子大量渗入微生物体内，使微生物细胞发生膨胀，严重者破裂，导致微生物死亡；③在高渗透压（ρ（NaCI）=200g/L）下，微生物体内水分子大量渗到体外，使细胞发生质壁分离。
2.2 淡水微生物在不同盐度下的存活率 不同生活在淡水环境下或者淡水处理构筑物中的微生物接种到高盐环境下，仅有部分微生物存活。这是盐度对微生物的一种选择。将淡水微生物的存活率定义为100％，当盐度超过20g/L,其存活率低于40％。因此，当盐度超过20g/，一般认为用不同淡水微生物无法进行处理。
高含盐量石油发酵工业废水处理研究
摘要：石油发酵工业废水中高含盐量对于生物处理有强抑制作用，本研究利用SBR活性污泥法对该类废水进行有机物降解试验，在废水中溶解性总固体浓度(TDS)50000mg/l～
65000mg/l和CODCr浓度3000mg/l～6000mg/l范围内高含盐量对驯化后的耐盐活性污泥并无明显抑制作用，CODCr去除率稳定在90%以上，BOD5去除率稳定在95%以上，半速度常数Ks=340mg/l，最大比降解速度K=1.96d1。驯化活性污泥以菌胶团和少量原生动物(裂口虫和漫游虫)为主，菌落形态相对较少。
关键词：驯化活性污泥 含盐量 生物降解 抑制作用 SBR反应器
0 引言
近年来新兴的石油发酵工业排出的有机工业废水有时含有高浓度的无机盐类(主要为氯化钠和硫酸盐等)。由于有机废水通常采用诸如活性污泥法、生物滤池这样的生物处理工艺进行处理，因此废水中无机盐对好氧生物处理工艺性能的影响和抑制作用正越来越受到人们的关注。从水的角度看，废水中无机盐含量的高低直接影响水的活度，从而导致水的渗透压
发生改变。废水处理微生物当水的活度适当时生长良好，活度过高会导致微生物细胞渗水过多破碎，过低则造成细胞内水份外渗造成失水而失去活性。废水中高浓度的无机盐对好氧生物处理系统的不利影响主要有以下几个方面[1～3]:
(1)造成好氧生物处理系统有机物去除率下降;
(2)导致生物膜或活性污泥结构松散，沉降性能恶化，处理系统出水悬浮物浓度增加;
(3)导致活性污泥和生物膜的生物相及微生物种群比例发生重大变化，原生动物种类和数量大幅度减少甚至全部消失。
另一方面，废水处理微生物对于水环境渗透压的适应能力有所不同，主要是由于不同微生物对于渗透压的调节能力以及微生物体内酶对渗透压变化幅度的适应能力不同所致。因此，通过活性污泥的驯化过程培养出具有良好有机物降解性能的耐盐微生物是对该类有机工业废水进行处理的重要前提。
本研究所试验的石油烷烃发酵废水是化工行业在烷烃二元酸生产过程中排出的高盐度有机废水。该二元酸生产过程采用间歇式发酵工艺，反应器采用搅拌式发酵罐，其主要工艺设备有种子培养罐、发酵罐和分离精制装置组成。生产二元酸的主要原料有:石油烷烃、食盐、尿素、磷酸二氢钾、酵母粉、玉米粉、食糖等，其主要生产工艺及废水排放情况见图1。
图1 石油烷烃二元酸生产废水的产生
1 试验条件与方法
1.1 废水水质
石油烷烃二元酸生产过程中各部分废水经中和预处理后的水质情况见表1。
表1 石油烷烃二元酸混合废水水质指标
1.4 活性污泥及驯化方法
废水中高浓度无机盐对于好氧生物处理所产生不利影响的程度与水中盐度变化的快慢程度密切相关:只要处理系统的进水盐度避免大幅度地急剧增加，系统中的微生物经过一段时间的驯化以后能够逐渐适应高盐度环境，并且其絮凝性能亦不会受到影响[4
～6]
。对于浓度
相对恒定的高盐度有机废水而言，微生物的驯化是处理系统取得成功的最重要因素。取处理城市污水的回流活性污泥按图2所示的方法进行培养驯化。在驯化过程中逐渐增加含盐废水的数量，同时相应减少培养基的数量，直至停止投加培养基。污泥培养驯化成熟后，逐渐增加废水进水的有机负荷和含盐量，直至有机负荷1.0kgCODCr/kgVSSd，含盐量如表1所示。驯化培养基由米泔水，尿素和磷酸二氢钾按反应液营养配比要求组成。
阶段曝气4×3=12ｈ，闲置时间2×3=6ｈ。
图2 耐盐活性污泥驯化方法
1.5 分析方法
钠离子:原子吸收分光光度法;氯离子:硝酸银容量法;硫酸根:硫酸钡重量法;CODCr:快速重铬酸钾法;pH:pHS-3DC精密数显酸度计。 2 试验结果分析
污泥接种后约一个半月SBR反应器中的活性污泥逐渐成熟，而此时废水的CODCr去除率已达80%～90%，接着开始各工况的正式试验，每种工况保持稳定运行14d～18d以上。 2.1 无机盐浓度对有机物去除率的影响
无机盐浓度对有机物去除率的影响如表3所示。从表3可以看出，在SBR反应器各种含盐量条件下(TDS浓度11720～65000mg/l)，废水中有机物的CODCr去除率均可稳定在90%以上，BOD5去除率均可稳定在95%以上;亦即在溶解性总固体浓度50000～65000mg/l，有机负荷0.1～1.0kgCOD/kgVSSd范围内，好氧生化反应均能正常进行，并未受到明显的有害抑制。
表3 各生物处理工况试验结果工况
根据上述试验结果可得出该处理系统BOD5去除负荷与相应的出水浓度大致呈直线关系，如图4所示。根据生物处理反应动力学: N=Q(S0-Se)/Vx=(dS/dt)/X =KSe/Ks+Se (1)
式中Ｎ——污泥去除负荷，kgBOD5/kgMLVSSd) Q——废水流量，l/d;
S0——进水BOD5浓度，mg/Ｌ; Se——出水BOD5浓度，mg/Ｌ; Ｖ——反应器容积，Ｌ;
Ｘ——反应器中污泥浓度，mgVSS/Ｌ; K——最大比基质降解速度，ｄ-1; Ks——半速度常数，mg/Ｌ。
图4 去除负荷与出水浓度关系
根据上述试验结果可求得K=1.96ｄ-1，Ks=340mg/Ｌ。将K，Ks值代入式(1):
Ｎ=1.96Se/340+Se (2)
当Ｓｅ
Ｎ=KSe/Ks=5.76×10-3Se (3)
式(2)与式(3)均与试验结果具有较好的拟合性。式中的动力学系数Ks值为340mg/Ｌ，明显高于一般城市污水的Ks值(25～100mg/Ｌ);而相应的K值仅为1.96，即在达到相同的有机物出水浓度情况下，该系统含盐废水有机废水的去除负荷明显低于城市污水。这在一定程度上反映出该石油烷烃发酵废水的降解特性及耐盐活性污泥对有机物的降解能力偏低。 3 结论
(1)采用SBR反应器可有效地处理高含盐量石油烷烃发酵废水，当废水溶解性总固体浓度50000～65000mg/Ｌ，有机负荷0.1～1 0kgCODCr/kgVSSd时，该系统的耐盐活性污泥均能正常降解废水中的有机物，CODCr去除率稳定在90%以上，BOD5去除率稳定在95%以上，并具有设备简单和防止污泥膨胀的优点。
(2)活性污泥的耐盐能力可通过适当的驯化过程大幅度提高。该系统驯化出的耐盐活性污泥以菌胶团为主，菌落形态相对较少。同时有少量原生动物，主要以纤毛虫中的裂口虫和漫游虫为主。该耐盐活性污泥具有良好的耐盐、吸附、凝聚和降解有机物性能，其耐盐浓度可达65000mg/Ｌ(TDS)。
(3)该烷烃发酵废水的最大比基质降解速度K(1.96ｄ-1)，半速度常数Ks(340mg/Ｌ)均明显有别于一般城市污水，可用于表征该废水的降解特性和耐盐微生物的种群物征。 (4)SBR反应器可采用适当的间歇曝气方式大幅度降低该类废水处理的能耗。
高浓度含盐废水处理
水处理技术:1 高盐废水产生途径 1.1海水代用排放的废水
所谓海水代用就是将海水不进行淡化处理而直接替代某些场合使用的淡水资源。 在工业上，海水可以广泛的用作锅炉冷却水，应用到热电、核电、石化、冶金、钢铁厂等行业上。发达国家年海水冷却水用量已经超过了1000亿m3。目前我国海水的年利用量为60多亿m3。青岛电厂1936年就开始将海水作为工业冷却水，至今已经有60多年的历史。目前，青岛市电力、化工、纺织等行业的12家临海企业，年用海水8.37亿m3。天津年利用海水达到18亿m3。此外，秦皇岛热电厂、黄道热电厂和上海石化总厂等70多家临海火力发电、核电、化工、石化等企业均已不同的方式直接利用海水。对于印染、建材、制碱、橡胶以及海产品加工等行业，海水还可以作为工业的生产用水。
城市生活用水。在城市生活中，海水可以替代淡水作为冲厕水。目前香港海水冲厕的普及率高达70％以上，未来计划普及率提高到100％，并因此成为世界上唯一以海水作为冲厕水的城市。而在大连、天津、青岛、烟台等城市的个别单位，也有采用海水冲厕的实践，但规模较小。
1.2工业生产废水
一些行业，如印染、造纸、化工和农药等，在生产中产生高含盐量的有机废水。
1.3 其他高盐废水 船舶压舱水
废水最小化生产中产生的污水 大型船舰上产生的生活污水
2 无机盐对微生物的抑制原理
2.1 抑制原理 含盐废水主要毒物是无机毒物，即高浓度的无机盐。 有毒物质对废水生物处理的影响与毒物的类型和浓度有关，一般随着浓度升高可分为刺激作用、抑制作用和毒害作用三大类。高浓度无机盐对废水生物处理的毒害作用主要是通过升高的环境渗透压而破坏微生物的细胞膜和菌体内的酶，从而破坏微生物的生理活动。 ①微生物在等渗透压下生长良好。微生物在质量为5~8.5g/L的NaCI溶液中，红血球在质量为9g/L的NaCI溶液中形态和大小不变，并生长良好；②在低渗透压（ρ（NaCI）=0.1g/L）下，溶液水分子大量渗入微生物体内，使微生物细胞发生膨胀，严重者破裂，导致微生物死亡；③在高渗透压（ρ（NaCI）=200g/L）下，微生物体内水分子大量渗到体外，使细胞发生质壁分离。
2.2 淡水微生物在不同盐度下的存活率 不同生活在淡水环境下或者淡水处理构筑物中的微生物接种到高盐环境下，仅有部分微生物存活。这是盐度对微生物的一种选择。将淡水微生物的存活率定义为100％，当盐度超过20g/L,其存活率低于40％。因此，当盐度超过20g/，一般认为用不同淡水微生物无法进行处理。
3 适盐微生物的分类与利用
耐盐微生物：能耐受一定浓度的盐溶液，但在无盐条件下生长最好，其生长也不需要大量无机盐。
嗜盐微生物：指在高盐条件下可以生长的细菌，其生长离不开高盐环境。按照最佳生长盐度范围可以分为三类。
海洋菌： 最佳生长盐度1～3％ 中度嗜盐菌： 最佳生长盐度3～15％ 极度嗜盐菌： 最佳生长盐度15～30％
4 生物处理高盐污水遇到的问题 盐度适应差
传统活性污泥法驯化处理盐度低于2％含盐废水。 当盐度环境变为淡水环境时，污泥的适应性会很快消失。 盐度变化影响大
盐度在0.5～2％变化通常会对处理系统产生严重的干扰。 突然变化盐度比逐渐变化盐度对系统的干扰更大
从高盐变为无盐产生影响比低盐环境变为高盐环境产生的影响要大 降解速率缓慢
随着盐度的升高有机物降解速率下降，因此低F/M更适合含盐废水的处理。图3.5为SBR法处理在各盐度下的处理效果。 污泥流失严重
盐度改变污泥中微生物的组成，改变了污泥的沉淀性和出水SS，污泥流失严重
5 高盐污水生物处理工程对策 5.1 驯化淡水微生物
适应于生活在淡水生物处理设施中的微生物在进入一定浓度的含盐环境内，会通过自身的渗透压调节机制来平衡细胞内的渗透压或保护细胞内的原生质，这些调节机制包括聚集低分子量物质来形成新的胞外保护层，调节自身的代谢途径，改变基因组成等，因此，正常活性污泥可以在一定盐度范围内通过一定时间的驯化处理含盐废水。
虽然污泥通过驯化可以提高系统耐盐范围，提高系统的处理效率，但是，驯化污泥中的微生物对盐度的耐受范围有限，而且对环境的变化敏感。当盐度环境变化时，微生物的适应性会立刻消失。驯化只是微生物适应环境的暂时生理调整，不具有遗传特性。这种适应性的敏感对污水处理工程的实施很不利。
研究认为，在盐度小于20g/L条件下，可以通过盐度驯化处理含盐污水。但是驯化盐度浓度必须逐渐提高，分阶段的将系统驯化到要求盐度水平。突然高盐环境会造成驯化的失败和启动的延迟。 5.2 稀释进水盐度
既然高盐成为微生物的抑制和毒害剂，那么将进水进行稀释，使盐度低于毒域值，生物处理就不会收到抑制。这种方法简单，易于操作和管理；其缺点就是增加处理规模，增加基建投资，增加运行费用，浪费水资源。 5.3 利用适盐微生物
接种或者基因固定化适盐微生物处理高盐污水是一种有效的处理方法。此种方法可以处理超过3％的高盐污水，这是不同驯化法无法实现的。其筛选出的某些具有特定污染物去除的适盐菌可以具有高的专性降解能力，大大提高处理效果。筛选接种物来源于海洋或者河口底泥、晒盐场底物和其他高盐环境下的活性物质。筛选往往有一定的程序和基因化措施。 这种方法的缺点是启动时间长，前期启动费用高。但是对于高盐污水生物处理而言，是可行的方法。 5.4 添加拮抗剂
拮抗作用是指一种毒物的毒害作用因另一种物质的存在或者增加而降低的情况。
图中可以看出一种毒物的毒害作用随着另一种物质的低浓度增加而减少，并在最佳状态后，随拮抗剂浓度的进一步增加而反应速率下降。
目前研究，发现K会对Na产生拮抗作用，减少Na盐对微生物的毒害作用。吸钾排钠作用 主要原理可能是Na+/K+反向转运功能。细菌的生长虽然需要高钠的环境,细胞内的Na浓度并不高,如盐杆菌光介导的H+质子泵具有Na+/K+反向转运功能,即具有吸收和浓缩Ｋ+和向胞外排放Na+的能力. Ｋ+作为一种相容性溶质,可以调节渗透压达到细胞内外平衡,其浓度
高达7mol/L,以维持内外同样的水活度.例如嗜盐厌氧菌、嗜盐硫还原菌及嗜盐古菌是采用细胞内积累高浓度K+来对抗胞外的高渗环境.例酵母中的Na+/K+反向载体可以将多余的盐分排出体外,提高酵母的耐盐性.
高含盐量石油发酵工业废水处理研究
摘要：石油发酵废水中高含盐量对于生物处理有强抑制作用，本研究利用SBR活性污泥法对该类废水进行有机物降解试验，在废水中溶解性总固体浓度(TDS)50000mg/l～65000mg/l和CODCr浓度3000mg/l～6000mg/l范围内高含盐量对驯化后的耐盐活性污泥并无明显抑制作用，CODCr去除率稳定在90%以上，BOD5去除率稳定在95%以上，半速度常数Ks=340mg/l，最大比降解速度K=1.96d1。驯化活性污泥以菌胶团和少量原生动物(裂口虫和漫游虫)为主，菌落形态相对较少。 关键词：驯化活性污泥 含盐量 生物降解 抑制作用 SBR反应器 0 引言
近年来新兴的石油发酵工业排出的有机工业废水有时含有高浓度的无机盐类(主要为氯化钠和硫酸盐等)。由于有机废水通常采用诸如活性污泥法、生物滤池这样的生物处理工艺进行处理，因此废水中无机盐对好氧生物处理工艺性能的影响和抑制作用正越来越受到人们的关注。从水的角度看，废水中无机盐含量的高低直接影响水的活度，从而导致水的渗透压发生改变。废水处理微生物当水的活度适当时生长良好，活度过高会导致微生物细胞渗水过多破碎，过低则造成细胞内水份外渗造成失水而失去活性。废水中高浓度的无机盐对好氧生物处理系统的不利影响主要有以下几个方面[1～3]: (1)造成好氧生物处理系统有机物去除率下降;
(2)导致生物膜或活性污泥结构松散，沉降性能恶化，处理系统出水悬浮物浓度增加;
(3)导致活性污泥和生物膜的生物相及微生物种群比例发生重大变化，原生动物种类和数量大幅度减少甚至全部消失。
另一方面，废水处理微生物对于水环境渗透压的适应能力有所不同，主要是由于不同微生物对于渗透压的调节能力以及微生物体内酶对渗透压变化幅度的适应能力不同所致。因此，通过活性污泥的驯化过程培养出具有良好有机物降解性能的耐盐微生物是对该类有机工业废水进行处理的重要前提。
本研究所试验的石油烷烃发酵废水是化工行业在烷烃二元酸生产过程中排出的高盐度有机废水。该二元酸生产过程采用间歇式发酵工艺，反应器采用搅拌式发酵罐，其主要工艺设备有种子培养罐、发酵罐和分离精制装置组成。生产二元酸的主要原料有:石油烷烃、食盐、尿素、磷酸二氢钾、酵母粉、玉米粉、食糖等，其主要生产工艺及废水排放情况见图1。
图1 石油烷烃二元酸生产废水的产生
1
1.1
从表，其采用SBR 1.2 lＳＳ和Ｍ序周期运行，间歇曝气有一系列曝气和闲置阶段组成(曝气3ｈ，闲置2ｈ)。SBR反应池的活性污泥交替处于缺氧和好氧状态，可充分利用兼性菌群和好氧菌群的共同生物降解作用，具有广谱和高效的净水效果，有利于成分复杂的有机废水的处理。SBR反应池还可以根据进水负荷的高低调整反应的次数和时间，耐冲击负荷性能好，同时还可大幅度降低运行能耗。经生化处理后废水利用SBR反应池本身进行泥水分离，上清液作为出水滗出。 1.3 试验工况
试验按3种不同的有机负荷工况进行，其主要工艺参数见表2。
表2 各试验工况参数
1.4 :1所
1.5 分析方法
钠离子:原子吸收分光光度法;氯离子:硝酸银容量法;硫酸根:硫酸钡重量法;CODCr:快速重铬酸钾法;pH:pHS-3DC精密数显酸度计。 2 试验结果分析
污泥接种后约一个半月SBR反应器中的活性污泥逐渐成熟，而此时废水的CODCr去除率已达80%～90%，接着开始各工况的正式试验，每种工况保持稳定运行14d～18d以上。
2.1 无机盐浓度对有机物去除率的影响
无机盐浓度对有机物去除率的影响如表3所示。从表3可以看出，在SBR反应器各种含盐量条件下(TDS浓度11720～65000mg/l)，废水中有机物的CODCr去除率均可稳定在90%以上，BOD5去除率均可稳定在95%以上;亦即在溶解性总固体浓度50000～65000mg/l，有机负荷0.1～1.0kgCOD/kgVSSd范围内，好氧生化反应均能正常进行，并未受到明显的有害抑制。
表3 各生物处理工况试验结果工况
注: TDS进出水浓度基本相同
图3 两种活性污泥处理效果的比较
2.2 活性污泥驯化前后对废水中有机物处理效果的比较
活性污泥驯化前后对废水中有机物处理效果的比较见图3。从图3中显示的结果表明驯化污泥的有机物去除率比未驯化污泥显著提高，具有良好的有机物吸附 氧化能力。在驯化活性污泥与含盐废水充分混合接触的数小时内废水中大部分有机物即被去除，CODCr值自3340mg/Ｌ迅速降至800mg/l以下;曝气20ｈ后废水CODCr去除率可稳定在90%以上。而未经驯化的活性污泥则出现明显的盐度中毒现象，曝气24ｈ后CODCr去除率仅为45.8%，并且延长曝气时间后CODCr下降十分缓慢，再延长48ｈ后CODCr仅下降47.5%。同时未驯化活性污泥生物相和微生物相对数量相应发生重大变化，曝气20ｈ后原先十分活跃的大量轮虫、有柄纤毛虫和其他高级的原生动物迅速死亡，尚存丝状细菌、菌胶团和少量低级原生动物;曝气48ｈ后尚存少量丝状细菌，菌胶团变得稀少，原生动物全部消失;曝气72ｈ后丝状细菌亦全部消失，只剩下更为稀少的菌胶团。以上结果说明废水中盐度的变化方式对未驯化微生物的适应性具有重大影响:盐度的急剧变化对未驯化微生物的抑制作用要比逐渐变化大得多。 2.3 污泥驯化前后生物相的比较
接种污泥取自城市污水厂二沉池回流污泥，镜检结果显示其中生物相十分丰富，原生动物中的钟虫、楯纤虫等纤毛虫数量众多，十分活跃;并且菌胶团中附着大量丝状细菌。驯化活性污泥经4～6周培养后逐
渐成熟，其外观颜色由深褐色逐渐转变为浅棕黄色，污泥沉淀性能优异，SVI数值在0.55～0.80之间，在整个试验阶段由于丝状细菌较少，从未发生过污泥膨胀现象;但其中絮凝颗粒细小紧密，无机成分多，MLVSS/MLSS值在0.55～0.65之间。活性污泥驯化前后生物相观察结果见表4。
表4 活性污泥驯化前后生物相观察结果比较
和漫游虫当裂 2.4 N=Q(S0-Se)/Vx=(dS/dt)/X =KSe/Ks+Se (1)
式中Ｎ——污泥去除负荷，kgBOD5/kgMLVSSd) Q——废水流量，l/d;
S0——进水BOD5浓度，mg/Ｌ; Se——出水BOD5浓度，mg/Ｌ;
Ｖ——反应器容积，Ｌ;
Ｘ——反应器中污泥浓度，mgVSS/Ｌ; K——最大比基质降解速度，ｄ-1; Ks——半速度常数，mg/Ｌ。
图4 去除负荷与出水浓度关系
根据上述试验结果可求得K=1.96ｄ-1，Ks=340mg/Ｌ。将K，Ks值代入式(1):
Ｎ=1.96Se/340+Se (2)
当Ｓｅ
Ｎ=KSe/Ks=5.76×10-3Se (3)
式(2)与式(3)均与试验结果具有较好的拟合性。式中的动力学系数Ks值为340mg/Ｌ，明显高于一般城市污水的Ks值(25～100mg/Ｌ);而相应的K值仅为1.96，即在达到相同的有机物出水浓度情况下，该系统含盐废水有机废水的去除负荷明显低于城市污水。这在一定程度上反映出该石油烷烃发酵废水的降解特性及耐盐活性污泥对有机物的降解能力偏低。 3 结论
(1)采用SBR反应器可有效地处理高含盐量石油烷烃发酵废水，当废水溶解性总固体浓度50000～65000mg/Ｌ，有机负荷0.1～1 0kgCODCr/kgVSSd时，该系统的耐盐活性污泥均能正常降解废水中的有机物，CODCr去除率稳定在90%以上，BOD5去除率稳定在95%以上，并具有设备简单和防止污泥膨胀的优点。 (2)活性污泥的耐盐能力可通过适当的驯化过程大幅度提高。该系统驯化出的耐盐活性污泥以菌胶团为主，菌落形态相对较少。同时有少量原生动物，主要以纤毛虫中的裂口虫和漫游虫为主。该耐盐活性污泥具有良好的耐盐、吸附、凝聚和降解有机物性能，其耐盐浓度可达65000mg/Ｌ(TDS)。
(3)该烷烃发酵废水的最大比基质降解速度K(1.96ｄ-1)，半速度常数Ks(340mg/Ｌ)均明显有别于一般城市污水，可用于表征该废水的降解特性和耐盐微生物的种群物征。
(4)SBR反应器可采用适当的间歇曝气方式大幅度降低该类废水处理的能耗。