氯離子對(duì)污水處理中細(xì)菌的影響及對(duì)策

高濃度的氯離子對(duì)廢水生物處理過(guò)程產(chǎn)生毒害，主要通過(guò)增加環(huán)境滲透壓來(lái)實(shí)現(xiàn)，這一過(guò)程會(huì)破壞微生物的細(xì)胞膜和菌體內(nèi)的酶，進(jìn)而干擾微生物的正常生理活動(dòng)。

微生物在等滲透壓環(huán)境下生長(zhǎng)**，例如在質(zhì)量為5～5g／L的NaC1溶液中。然而，在低滲透壓條件（如p(NaC1)=1g／L）下，微生物體內(nèi)的水分會(huì)大量滲出，導(dǎo)致細(xì)胞膨脹甚至破裂，進(jìn)而造成微生物死亡。相反，在高滲透壓環(huán)境（如p(NaC1)=200g／L）中，微生物會(huì)失去大量水分，發(fā)生質(zhì)壁分離。

微生物的細(xì)胞壁，類(lèi)似于半滲透膜，具有一定的滲透壓承受能力。在氯離子濃度不超過(guò)2000mg/L的情況下，細(xì)胞壁可以承受的滲透壓大約在5-0大氣壓之間。但當(dāng)氯離子濃度超過(guò)5000mg/L時(shí)，滲透壓會(huì)急劇升高至10-30大氣壓，這時(shí)微生物體內(nèi)的水分會(huì)大量流失，細(xì)胞發(fā)生質(zhì)壁分離，嚴(yán)重時(shí)甚至導(dǎo)致微生物死亡。

工程實(shí)踐表明，當(dāng)廢水中氯離子濃度超過(guò)2000mg/L時(shí)，微生物的活性會(huì)受到顯著抑制，導(dǎo)致COD去除率明顯下降。而當(dāng)氯離子濃度進(jìn)一步升高至8000mg/L以上時(shí)，污泥體積會(huì)異常膨脹，水面出現(xiàn)大量泡沫，微生物相繼死亡。

此外，生化系統(tǒng)中氯離子濃度的突然變化對(duì)污泥性能的影響遠(yuǎn)大于其逐漸變化。隨著氯離子濃度的升高，有機(jī)物的降解速度逐漸降低。因此，采用低F/M（養(yǎng)料與活性污泥的質(zhì)量比）運(yùn)行方式可能更有利于處理含氯離子廢水。同時(shí)，氯離子的存在也會(huì)改變污泥中微生物的組成，進(jìn)而影響污泥的沉淀性和出水SS，導(dǎo)致污泥流失、活性污泥濃度下降以及污泥指數(shù)升高等問(wèn)題。
活性污泥鏡檢結(jié)果顯示，在低鹽環(huán)境下，生物相較為豐富，絲狀細(xì)菌、菌膠團(tuán)以及原生動(dòng)物種類(lèi)繁多，活性污泥顆粒較大，菌膠團(tuán)呈現(xiàn)封閉狀態(tài)，絮凝體具有一定的緊密度。然而，隨著來(lái)水氯離子濃度的升高，當(dāng)氯離子濃度從150mg/L突變至1000mg/L時(shí)，絲狀菌和原生動(dòng)物的數(shù)量明顯減少，而菌膠團(tuán)變得更為密實(shí)，絮體也變得細(xì)小且異常緊密。這是因?yàn)槲鬯杏袡C(jī)物的降解主要依賴(lài)于大量微生物的共同作用，而氯離子濃度的增加會(huì)導(dǎo)致活性污泥中微生物種類(lèi)數(shù)量的減少，進(jìn)而使有機(jī)物的降解速率下降。
此外，隨著鹽度的升高，活性污泥的生長(zhǎng)也會(huì)受到影響，具體表現(xiàn)為適應(yīng)期延長(zhǎng)、對(duì)數(shù)增長(zhǎng)期生長(zhǎng)速度減慢以及減速生長(zhǎng)期歷時(shí)增長(zhǎng)。同時(shí)，鹽度還會(huì)加強(qiáng)微生物的呼吸作用和細(xì)胞的溶胞作用，并降低有機(jī)物的可生物降解性和可降解程度，進(jìn)一步導(dǎo)致有機(jī)物去除率和降解速率的下降。盡管延長(zhǎng)曝氣時(shí)間可以在一定程度上提高有機(jī)物的去除效率，但超過(guò)一定時(shí)間后，曝氣時(shí)間的增加對(duì)提高有機(jī)物去除率的效果并不明顯，因此從經(jīng)濟(jì)角度考慮，通過(guò)延長(zhǎng)曝氣時(shí)間來(lái)提高高鹽有機(jī)物的去除率并不可行。

另一方面，無(wú)機(jī)鹽的存在會(huì)加強(qiáng)活性污泥的沉降性，隨著鹽度的增加，污泥指數(shù)呈現(xiàn)下降趨勢(shì)。因此，處理高鹽污水時(shí)，馴化活性污泥成為處理系統(tǒng)成功的關(guān)鍵?；钚晕勰嗟鸟Z化過(guò)程實(shí)質(zhì)上是使微生物逐漸適應(yīng)高鹽環(huán)境，并促進(jìn)耐鹽菌大量繁殖的過(guò)程。

為了消除氯離子的影響，可以采取活性污泥的馴化措施。通過(guò)逐步提高生化進(jìn)水中氯離子的含量，微生物會(huì)啟動(dòng)自身的滲透壓調(diào)節(jié)機(jī)制來(lái)平衡細(xì)胞內(nèi)外的滲透壓或保護(hù)細(xì)胞內(nèi)的原生質(zhì)。這些調(diào)節(jié)機(jī)制包括聚集低分子量物質(zhì)以形成新的胞外保護(hù)層、調(diào)節(jié)自身代謝途徑以及改變基因組成等。通過(guò)這一過(guò)程，活性污泥可以逐漸適應(yīng)高鹽環(huán)境，從而提高處理高鹽有機(jī)廢水的效能。
因此，在一定的氯離子濃度范圍內(nèi)，通過(guò)馴化，活性污泥可以逐漸適應(yīng)并處理高氯離子廢水。盡管馴化過(guò)程能提高系統(tǒng)對(duì)氯離子的耐受范圍和處理效率，但微生物對(duì)氯離子的耐受范圍是有限的，且對(duì)環(huán)境變化敏感。當(dāng)氯離子環(huán)境發(fā)生突變時(shí)，微生物的適應(yīng)性會(huì)迅速喪失。值得注意的是，馴化只是微生物對(duì)環(huán)境變化的暫時(shí)生理調(diào)整，并不具有遺傳特性。這種適應(yīng)性的不穩(wěn)定性對(duì)污水處理構(gòu)成了不小的挑戰(zhàn)。

活性污泥的馴化過(guò)程通常需要7-10天。在馴化初期，由于鹽溶液的增加對(duì)微生物產(chǎn)生毒害，活性污泥濃度會(huì)暫時(shí)減少。然而，隨著馴化的進(jìn)行，適應(yīng)了環(huán)境的微生物開(kāi)始大量繁殖，活性污泥濃度逐漸增加。以5%和5%的氯化鈉溶液中的活性污泥對(duì)化學(xué)需氧量（COD）的去除情況為例，馴化初期與馴化后期的COD去除率分別達(dá)到了60%和80%，以及40%和60%，顯示出顯著的改善。

另一種處理高氯離子廢水的方法是稀釋進(jìn)水。通過(guò)降低進(jìn)水中的氯離子濃度，使其低于毒域值，從而避免生物處理受到抑制。這種方法簡(jiǎn)單易行，但可能會(huì)增加處理規(guī)模、基建投資和運(yùn)行費(fèi)用。對(duì)于洋里污水廠這類(lèi)進(jìn)水量大且連續(xù)運(yùn)行的設(shè)施，由于難以針對(duì)某一時(shí)間的氯離子濃度進(jìn)行**稀釋?zhuān)虼嗽摲椒赡芨m合于產(chǎn)生高氯離子濃度廢水的工廠企業(yè)。

此外，選擇合理的工藝流程、提高生化系統(tǒng)中的溶解氧、排放剩余污泥、以及投加營(yíng)養(yǎng)源等措施，都可以幫助活性污泥更好地適應(yīng)高氯離子環(huán)境，提高有機(jī)物的去除率和處理效率。