Efeitos dos íons cloreto em bactérias no tratamento de águas residuais e contramedidas

Os microrganismos crescem bem sob pressão isotônica, como em solução de NaCl com massa de 5-8,5g/L. Sob baixa pressão osmótica (p(NaCl)=0,1g/L), uma grande quantidade de moléculas de água na solução penetra no microrganismo, fazendo com que as células microbianas inchem e se rompam em casos graves, levando à morte do microrganismo. Sob alta pressão osmótica (p(NaCl)=200g/L), uma grande quantidade de moléculas de água no microrganismo penetra no corpo (ou seja, desidratação), fazendo com que a célula sofra plasmólise.

A estrutura unitária dos microrganismos é a célula, e a parede celular é equivalente a uma membrana semipermeável. Quando a concentração de íons cloreto é menor ou igual a 2.000 mg/L, a pressão osmótica que a parede celular pode suportar é de 0,5-1,0 atmosferas. Mesmo que a parede celular e a membrana citoplasmática tenham certa resistência e elasticidade, a pressão osmótica que a parede celular pode suportar não será superior a 5-6 atmosferas.

Contudo, quando a concentração de iões cloreto na solução aquosa está acima de 5000 mg/L, a pressão osmótica aumentará para cerca de 10-30 atmosferas. Sob uma pressão osmótica tão elevada, uma grande quantidade de moléculas de água nos microrganismos penetrará na solução fora do corpo, causando desidratação celular e plasmólise e, em casos graves, os microrganismos morrerão. Dados de experiência de engenharia mostram que quando a concentração de íons cloreto nas águas residuais é superior a 2.000 mg/L, a atividade dos microrganismos será inibida e a taxa de remoção de DQO cairá significativamente; quando a concentração de íons cloreto nas águas residuais for superior a 8.000 mg / L, o volume do lodo se expandirá, uma grande quantidade de espuma aparecerá na superfície da água e os microrganismos morrerão um após o outro.

Manifestações de inibição da atividade do lodo

Quando a concentração de iões cloreto no sistema bioquímico muda drasticamente, as propriedades de carbonização e nitrificação da lama enfraquecem rapidamente ou mesmo desaparecem, resultando numa diminuição significativa na taxa de remoção de DQO e acumulação de nitrito no processo de nitrificação. Mesmo que o oxigênio dissolvido no esgoto aumente, o efeito não é óbvio. Em outras palavras, o lodo ativado tem certa tolerância à concentração de íons cloreto. Quando a concentração de íons cloreto ultrapassa um determinado valor, a capacidade de degradação do sistema diminui até que o sistema perca sua capacidade de processamento.

Mudanças repentinas nos íons cloreto interferem mais no sistema do que mudanças graduais nos íons cloreto. À medida que os iões cloreto aumentam, a taxa de degradação da matéria orgânica diminui, pelo que a baixa F/M (a proporção de nutrientes para lamas ativadas em massa) é mais adequada para o tratamento de águas residuais contendo iões cloreto.

Os íons cloreto alteram a composição dos microrganismos no lodo, alteram a sedimentação do lodo e do efluente SS, resultando em graves perdas de lodo, diminuição na concentração de lodo ativado, aumento no índice de lodo e diminuição na sedimentação de 30 minutos avaliar.

De acordo com os resultados do exame microscópico do lodo ativado, a fase biológica é relativamente rica em baixa salinidade, com uma grande variedade de bactérias filamentosas, flocos e protozoários. As partículas de lodo ativado são grandes, os flocos são fechados e os flocos apresentam um certo grau de compactação. Com o aumento da concentração de íons cloreto da água que entra, quando o íon cloreto aumenta repentinamente dos 150 mg/L originais para 1000 mg/L, as bactérias filamentosas e os protozoários basicamente não existem e os flocos tornam-se mais densos. Neste momento, os flocos tornam-se pequenos e anormalmente compactos. A degradação da matéria orgânica no esgoto é completada principalmente pela ação conjunta de um grande número de microrganismos no esgoto. O aumento dos íons cloreto leva à diminuição do número de microrganismos no lodo ativado, reduzindo assim a taxa de degradação da matéria orgânica.

Quanto conteúdo de íons cloreto no sistema de tratamento bioquímico de esgoto afetará os microrganismos

(1) À medida que a salinidade aumenta, o crescimento do lodo ativado é afetado. As mudanças na sua curva de crescimento se manifestam em: o período de adaptação torna-se mais longo; a taxa de crescimento do período de crescimento logarítmico torna-se mais lenta; a duração do período de desaceleração do crescimento torna-se mais longa;

(2) A salinidade melhora a respiração dos microrganismos e a lise das células;

(3) A salinidade reduz a biodegradabilidade e a degradabilidade da matéria orgânica. A taxa de remoção e a taxa de degradação da matéria orgânica diminuem. Embora prolongar o tempo de aeração possa melhorar a eficiência de remoção de matéria orgânica, após um certo tempo, o aumento na taxa de remoção de matéria orgânica com o aumento do tempo de aeração é lento. Do ponto de vista económico, o método de aumentar a taxa de remoção de matéria orgânica com elevado teor de sal através do prolongamento do tempo de arejamento não é aconselhável;

(4) Os sais inorgânicos melhoram a sedimentação do lodo ativado. À medida que a salinidade aumenta, o índice de lamas diminui;

(5) O tratamento de esgoto com alto teor de sal e a aclimatação de lodo ativado é um meio necessário para o sucesso do sistema de tratamento. O processo de aclimatação do lodo ativado é o processo de adaptação gradual do metabolismo dos microrganismos ao ambiente com alto teor de sal e permite que bactérias tolerantes ao sal se multipliquem em grande número.

Como eliminar a influência dos íons cloreto?

01 Domesticação de lodo ativado

Ao aumentar gradualmente o conteúdo de íons cloreto do influente bioquímico, os microrganismos equilibrarão a pressão osmótica intracelular ou protegerão o protoplasma nas células através de seus próprios mecanismos de regulação da pressão osmótica. Estes mecanismos de regulação incluem a agregação de substâncias de baixo peso molecular para formar uma nova camada protetora extracelular, regulando as suas próprias vias metabólicas, alterando a composição genética, etc.

Portanto, o lodo ativado normal pode tratar águas residuais com alto teor de cloreto dentro de uma certa faixa de íons cloreto durante um certo período de domesticação. Embora o lodo ativado possa melhorar a faixa de tolerância aos íons cloreto do sistema e melhorar a eficiência do tratamento do sistema por meio da domesticação, os microrganismos no lodo ativado domesticado têm uma faixa de tolerância limitada aos íons cloreto e são sensíveis às mudanças ambientais. Quando o ambiente de íons cloreto muda repentinamente, a adaptabilidade dos microrganismos desaparecerá imediatamente. A domesticação é apenas um ajuste fisiológico temporário para que os microrganismos se adaptem ao ambiente e não possui características genéticas. Esta sensibilidade adaptativa é muito desfavorável para o tratamento de esgoto.

O tempo de aclimatação do lodo ativado é geralmente de 7 a 10 dias. A aclimatação pode melhorar a tolerância dos microrganismos do lodo à concentração de sal. A concentração de lodo ativado diminui na fase inicial de aclimatação porque o aumento da solução salina é tóxico aos microrganismos, causando a morte de alguns microrganismos, apresentando crescimento negativo. Na fase posterior de aclimatação, os microrganismos que se adaptaram ao ambiente começam a se reproduzir, aumentando a concentração de lodo ativado. Tomando como exemplo a remoção de DQO por lodo ativado em soluções de cloreto de sódio a 1,5% e 2,5%, as taxas de remoção de DQO nas fases inicial e tardia de aclimatação são de 60%, 80% e 40%, 60%, respectivamente.

02 Diluir águas residuais com alta concentração de íons cloreto

A fim de reduzir a concentração de íons cloreto que entram no sistema bioquímico, o influente pode ser diluído de modo que os íons cloreto sejam inferiores ao valor limite tóxico e o tratamento biológico não seja inibido. Suas vantagens são métodos simples, fácil operação e gerenciamento; suas desvantagens são o aumento da escala de tratamento, o investimento em infraestrutura e os custos operacionais. Para a Estação de Tratamento de Esgoto de Yangli, devido ao grande volume de afluente e à operação contínua, mesmo que a concentração de íons cloreto seja alta em um determinado momento medida por instrumentos on-line, a operabilidade da diluição direcionada é baixa. Portanto, este método é mais adequado para fábricas e empreendimentos que produzem águas residuais com alta concentração de íons cloreto.

03 Escolha um fluxo de processo razoável

Escolha diferentes processos de tratamento para diferentes concentrações de conteúdo de íons cloreto e escolha adequadamente fluxos de processos anaeróbicos para reduzir a faixa de tolerância da concentração de íons cloreto no estágio aeróbico subsequente.

04  Aumentar o OD do sistema bioquímico e aumentar adequadamente o oxigênio dissolvido no sistema bioquímico para garantir a atividade do lodo ativado.

05  Descarga de lodo residual

Aumentar a descarga de lodo residual ativado para garantir que o lodo cresça no período de crescimento logarítmico para melhorar a eficiência de remoção de poluentes.

06 Adicione fonte de nutrientes

Ao aumentar o oxigênio dissolvido, o metabolismo do lodo é acelerado. A fim de garantir o metabolismo do lodo, deve ser garantida uma nutrição suficiente. Se necessário, uma determinada fonte de nutrientes pode ser adicionada adequadamente para garantir a atividade y de lodo.