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针对重庆市高盐度榨菜废水在不同盐度条件下的生物处理研究

2024-11-29 43 上传者：管理员

摘要：本研究针对重庆地区高盐度榨菜废水的生物处理工艺进行了耐盐性研究。榨菜生产过程中产生的废水含有高浓度的盐分、氨氮、化学需氧量(COD)、有机物和磷，这些特性使得废水处理成为环保工程领域的一个挑战。研究指出，高盐环境会抑制微生物的生长和代谢，影响废水的生物处理效率。通过微生物驯化，可以在一定程度上提高微生物对盐度的适应性，但当盐度超过一定范围时，生物处理系统可能会失效。研究比较了不同生物处理工艺的耐盐能力，发现生物膜法的耐盐性优于活性污泥法。实验采用了两级AO工艺结合嗜盐复合菌技术，处理含盐量分别为4 g/L、8 g/L和11 g/L的榨菜废水。结果显示，在这些盐度条件下，出水均能满足重庆市榨菜行业水污染物排放标准，且COD、氨氮和总磷的去除率均达到90%以上，总氮去除率也超过50%。研究还分析了实际运行成本，发现药剂费用在总成本中占比最高。最后，研究得出结论，采用嗜盐复合菌种的两级AO工艺能有效处理高盐高有机物含量的榨菜废水，且具有操作简便、维护人员少、运行成本低等优点，为榨菜废水处理提供了一种可行的解决方案。

关键词：
榨菜废水
生物处理
耐盐性
高盐环境
高盐高氨氮废水
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榨菜是我国重要的食品类型之一，主要生产地分布在江浙以及西南地区。榨菜的生产过程中会产生大量废水，这些废水具有显著的高盐分和高氨氮特征。如果这些废水未经处理就直接排放，将会对水体造成极为严重的污染。具体来说，榨菜生产废水不仅盐分含量高，而且氨氮含量也相对较高。此外，这类废水通常还伴随着较高的化学需氧量(COD)、有机物浓度以及磷浓度。这些特点使得榨菜废水的处理成为环保工程领域中的一项巨大挑战。处理过程中需要特别关注废水中盐分、氨氮及其他污染物的去除，以确保最终排放水体的水质达到环保标准，从而减少对环境的负面影响。

高盐环境会严重影响微生物的生长特性，从而大幅增加含盐废水的生物处理难度。研究表明，通过驯化手段可以使微生物在一定程度上适应盐度的影响，这种适应性调整能够帮助维持较高的污染物去除率[1-7]。然而，当盐度超过了某个特定范围时，微生物的有机物代谢能力仍会受到显著的冲击。这种冲击可能会导致生物处理系统的部分失效，甚至可能引发整个系统的彻底崩溃。高盐环境对微生物的负面影响是复杂且多方面的，它不仅会干扰微生物的正常生理功能，还可能破坏微生物群落的结构和稳定性。因此，在高盐废水的处理过程中，必须采取有效的措施来缓解盐度对微生物的负面影响，以确保生物处理系统的长期稳定运行。

高盐度对废水中氨氮的去除具有显著的抑制作用，这在废水处理领域已被广泛关注。尽管在淡水环境中，脱氮除磷技术已经经过了大量的研究和应用，但对于处理高盐废水的技术研究仍然相对较少[8-14]。当前的研究主要集中在如何有效去除高盐废水中的氮和磷，但由于高盐度对微生物的生长和代谢产生抑制，相关技术的应用效果和优化措施仍然面临许多挑战。特别是关于嗜盐微生物群在高盐废水中去除氮磷的效果及其作用机制的研究尚未形成统一的结论。这表明，在处理高盐废水时，尚需进一步的研究来探索和验证适用于高盐环境的有效脱氮除磷技术。

研究表明，不同工艺中微生物的耐盐能力存在显著差异，通常情况下，生物膜法的耐盐能力被认为优于活性污泥法[15]。这种差异可能源于两者在微生物群落结构、代谢路径和生长方式上的不同，导致生物膜法在高盐条件下能够维持较高的微生物活性。目前，针对含盐废水的生物处理工艺主要包括序批式反应器(SBR)[16-17]、生物膜法[18-19]和生物接触氧化法[20-22]等。研究发现，在相同操作条件下，间歇式反应器比连续运行的反应器对高盐环境表现出更强的抗盐能力，附着生长的微生物群落比悬浮状态下的微生物对高盐度的耐受性更强。此外，经过长时间驯化的微生物往往对高盐度环境具有更高的耐受力[23]。表1展示了不同生物处理工艺在处理有机废水时允许的NaCl浓度范围[24]。

表1 几种生物处理方法中NaCl浓度的限制量

综上所述，除了盐度对微生物正常代谢的影响外，废水水质、试验条件、微生物驯化程度以及生物处理工艺等其他因素也发挥着重要作用。本研究通过验证设计方案中提出的工艺流程与核心技术在榨菜废水处理中的可行性和可靠性，确定了最优的工艺设计参数与运行控制参数，为国内榨菜废水处理提供了有力支持，提升了此类废水的深度处理与资源化利用技术水平，并有效减少了碳排放。此外，本研究还为我国其他地区腌制食品废水的处理提供了一定的参考价值。

1、试验材料与方法

1.1 水资源现状分析

本次中试实验的进水取自重庆市丰都县十直镇合作社的榨菜腌制废水。该废水具有高盐度和高有机物浓度的特点，因此，为了满足试验的要求，对其进行了适当的稀释处理。首先，从当地的污水处理厂取出经过处理的出水，利用其将榨菜腌制废水稀释至所需的不同盐度水平。经过精确计算和调配，分别将废水的盐度调整至4 g/L、8 g/L和11 g/L，以便在不同的条件下进行实验研究。处理后的废水随后被引入试验装置中，进行后续的工艺研究和性能评估。以下为本次试验中使用的原水的具体水质数据如表2所示。

表2 榨菜废水原水水质

配水水质数据如表3所示。

表3 污水处理厂出水水质

1.2 试验装置

实验装置主要由榨菜废水收集罐、中和絮凝沉淀箱、配水箱、一级AO装置、中间沉淀池、二级AO装置、二沉池、絮凝沉淀池、清水箱以及曝气装置、搅拌装置、回流系统、加药系统、加热系统等多种部件组成。其中，主体生化装置作为核心部分，配备了包括曝气、搅拌、回流、加药和加热等多个系统，以确保在系统的运行和调试期间，可以对各项关键参数进行精确而有效的控制。整个系统的设计目的是优化污水处理的各个环节，特别是针对榨菜废水中的有机物去除、氮磷脱除等难点问题，通过多级处理工艺实现较高的处理效果。

采用两级厌氧-好氧(AO)工艺处理废水，并引入嗜盐复合菌技术，旨在提升系统的处理效能和耐盐性。在实验过程中，废水经过初步厌氧处理后进入好氧段进行进一步的生化降解。为了增强微生物对高盐环境的适应能力，特别加入了嗜盐复合菌群，以促进有机物的降解和营养盐的去除。实验装置的处理规模设定为1.0 m3/d，确保了在较小规模下进行工艺流程的优化和调整，便于评估处理效果。

1.3 菌种

本实验采用了由某公司提供的嗜盐复合菌种，该菌种具有在高盐度和高有机负荷环境下快速繁殖的能力，能够有效适应并在此类极端条件下维持其生长活性。此菌种已成功应用于榨菜废水处理过程中，其优点不仅表现为污泥产生量较少，同时菌群结构在长期运行中保持稳定，显示了良好的适应性和持久性。在本次实验中，研究人员对不同进水含盐量条件下的处理效果进行了详细考察，具体进水含盐量分别设定为4 g/L、8 g/L和11 g/L。实验运行条件包括温度、pH、溶解氧浓度等，所有参数均严格控制，以确保结果的准确性和可重复性，具体运行条件如表4所示。

表4 实验运行条件

2、结果与分析

2.1 含盐量4 g/L条件下污染物去除分析

在进水盐度为4 g/L条件下，反应器稳定运行后的进出水COD、氨氮、总氮及总磷数据如图1。

图1 含盐量4 g/L条件下进出水COD、氨氮、总氮及总磷的数据

连续3天的各项出水均值为：COD:43.3 mg/L，氨氮：2.33 mg/L，总氮：46.03 mg/L总磷：0.46 mg/L，达到了重庆市《榨菜行业水污染物排放标准》(DB50/1050-2020)排放要求，并且总体去除率较为理想。COD、氨氮和总磷(加药)都能达到90%以上的去除率，总氮去除率也高于50%。

2.2 含盐量8 g/L条件下污染物去除分析

图2 含盐量8 g/L条件下进出水COD、氨氮、总氮及总磷的数据

本实验进水含盐量为8 g/L时出水稳定后的进出水COD、氨氮、总氮及总磷数据如图2。

在进水含盐量为8 g/L的条件下，出水能达到重庆市《榨菜行业水污染物排放标准》(DB50/1050-2020)排放要求。污染物去除率表可知COD、氨氮和总磷(加药)的总去除率都能达到95%左右。COD一级去除率就已经超过90%，为了保证总氮、氨氮的去除效果二级AO装置有时还需要投加少许碳源。

2.3 含盐量11 g/L条件下污染物去除分析

本实验进水含盐量为11 g/L时进出水COD、氨氮、总氮及总磷的数据如图3。

图3 含盐量11 g/L条件下进出水COD、氨氮、总氮及总磷的数据

在进水含盐量为11 g/L的条件下，出水能稳定达到重庆市《榨菜行业水污染物排放标准》(DB50/1050-2020)排放要求。从污染物去除率数据表可知COD、氨氮和总磷(加药)的总去除率都能达到95%以上，总氮的总去除效率也有78.9%。

2.4 实际运行成本分析

榨菜废水处理厂的运行成本平均为每吨废水12.82元，其中废水的稀释后含盐量为11 g/L。具体的各项费用详细情况如表5所示。在实际废水处理过程中，药剂费用占据了相当大的比例，通常在23.1%至63.7%之间波动，这主要与所采用的生化处理工艺及其管理水平密切相关。药剂费用的高占比反映了处理过程中对药剂的依赖程度以及工艺的复杂性。进一步的分析表明，药剂费用的变化不仅受到处理技术的影响，还与废水的性质和处理需求有关。因此，在优化处理工艺和控制成本时，应特别关注药剂费用的管理和调整，以实现更高效的处理效果和成本控制。

表5 每吨水处理费用分析

3、结论

针对高盐、高有机物含量的榨菜原液，采取将其与生活污水处理厂尾水混合进行预处理，并采用基于嗜盐复合菌的两级AO工艺进行处理的方案是切实可行的。该处理工艺能够使出水水质符合重庆市《榨菜行业水污染物排放标准》(DB50/1050-2020)的要求，同时实现了生活污水处理厂尾水的资源化利用。在此处理过程中，选择高效嗜盐微生物菌种对于工艺的稳定运行至关重要。本次筛选的嗜盐微生物菌种能够耐受高达11 g/L的盐浓度，并在盐浓度范围为4 g/L至11 g/L内表现出良好的稳定性和抗冲击能力。此外，这些菌种具有短暂的驯化时间和迅速的休眠唤醒能力，使其特别适合用于间歇性进水及技术力量薄弱的分散型榨菜废水处理工程。因此，在工艺设计中必须特别重视高效嗜盐微生物菌种的选择。将高效嗜盐微生物菌种与两级AO工艺相结合，不仅能在高盐环境下有效运行，还对CODCr、TN和氨氮浓度具有较高的去除效率，并且产生的污泥量相对较少。这表明该工艺具有出水水质稳定、维护人员需求少、操作难度低以及综合运行成本低等显著优势。

参考文献:

[5]魏呐.复合高效微生物处理高含盐石油开采废水.城市环境与城市生态,2003,16(6):10-12.

[6]杨清香,杨敏,郑少奎,等.酵母菌对味精生产中离交尾液的处理初探.环境科学,2001,22(6):44-48.

[7]黑亮,杨清香,杨敏.酵母菌对味精生产废水处理的连续小试研究.环境科学,2002,23(4):62-66.

[14]孔范龙,于德爽.海水冲厕地区污水脱氮研究[D].博硕学位论文,2005,7.

[16]杨健.高含盐量石油发酵废水处理研究[J].给水排水,1999,25(3):35-38.

[18]梁晨辉.SBBR法处理高盐度有机废水的应用研究.污染防治技术,1998,11(4):226-228.

[21]刘洁玲.AB段法处理高含盐量皂化废水[J].工业用水与废水,1999,30(1):19-23.

[22]安林,顾国雄.二段生物接触氧化法处理含盐有机废水的研究.上海环境科学,1990,9(11):6-9.

[23]王志霞,王志岩,武周虎.高盐度废水生物处理现状与前景展望.工业水处理,2002,22(11):1-4.

文章来源:李士义.针对重庆市高盐度榨菜废水在不同盐度条件下的生物处理研究[J].广东化工,2024,51(22):127-129.