無機(jī)鹽對生物有抑制作用，當(dāng)鹽(NaCl)質(zhì)量分?jǐn)?shù)>1%時(shí)會(huì)造成質(zhì)壁分離或細(xì)胞失活〔‘〕，嚴(yán)重影響廢水處理效果和出水水質(zhì)。淡水環(huán)境的微生物不能在含較高鹽濃度的環(huán)境中生存，多數(shù)研究表明普通活性污泥不能處理含鹽質(zhì)量分?jǐn)?shù)3%一5%的廢水。

　　處理過程中主要面臨以下四個(gè)問題

　　(1) 普 通 活性污泥對離子濃度的變化敏感。系統(tǒng)受鹽沖擊后，有機(jī)物去除率下降，出水懸浮固體增加。通常鹽質(zhì)量分?jǐn)?shù)變化0.5%一2%會(huì)干擾系統(tǒng)性能。鹽濃度的快速變化比緩慢變化產(chǎn)生更大的負(fù)作用。即使是馴化污泥，要保證系統(tǒng)有好的處理效果，也要求有相對穩(wěn)定的離子濃度。

　　(2) 鹽 濃度 的增加干擾了細(xì)胞正常的代謝功能，降低降解動(dòng)力。因此含鹽廢水應(yīng)在低的F/M值下處理。

　　(3) 出 水 懸浮固體增加。鹽濃度的增加減少了污泥中原生動(dòng)物和絲狀菌的數(shù)量，影響了污泥正常的絮凝和沉淀過程。

　　(4) 普 通 活性污泥適應(yīng)能力有限，一旦菌種適應(yīng)了高鹽環(huán)境，就喪失了在低鹽環(huán)境生存的能力。國 內(nèi)外 很 多學(xué)者都對含鹽廢水生物處理可行性進(jìn)行了研究，力求找到一種處理含鹽廢水經(jīng)濟(jì)有效的方法。

　　1 普通的好氧或厭氧污泥F.K a r gi等 〔’〕在曝氣池中以Z.ra migera為菌種處理不同含鹽質(zhì)量分?jǐn)?shù)(0一5%)的廢水。研究發(fā)現(xiàn):鹽質(zhì)量分?jǐn)?shù)<1%時(shí)，COD去除率約85%，變化很小。鹽質(zhì)量分?jǐn)?shù)>1%時(shí)，COD去除率迅速減少，當(dāng)鹽質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5%時(shí)，COD去除率減少到60% o COD去除速率也隨鹽濃度的增加而降低。污泥產(chǎn)量系數(shù)為0.47-0.5，隨鹽濃度增加而略減少。M. F. H a moda等[(a)在完全混合式活性污泥反應(yīng)池，生物固體停留時(shí)間為3一20 d，單位VSS的COD污泥負(fù)荷率為0.5-2.0kg/(kg"d)的條件下，研究了淡水和含鹽廢水(含NaCl 10 g/L或30 g/L)活性污泥系統(tǒng)的性能和動(dòng)力學(xué)模型。結(jié)果表明:COD去除率和出水水質(zhì)并沒有惡化，COD去除率為93%-99%，并隨污泥停留時(shí)間的增加而增加。鹽濃度的增加促進(jìn)了適鹽微生物的生長，增加了反應(yīng)池中的污泥濃度。動(dòng)力學(xué)分析中，將普通活性污泥的動(dòng)力學(xué)模型成功地應(yīng)用于含鹽廢水，并根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果得到模型參數(shù)。由模型可知，當(dāng)NaCI濃度增加，基質(zhì)利用常數(shù)減少而污泥產(chǎn)率系數(shù)增加。C.D ah l等 〔，〕用活性污泥系統(tǒng)研究了熱電廠濕式脫硫廢水(具有高Cl-、高含氮化合物、高溫)的硝化和反硝化作用。試驗(yàn)表明:經(jīng)過足夠的馴化階段，并逐步提高溫度和Cl濃度，活性污泥系統(tǒng)能夠處理高溫、高鹽廢水。在309C,Cl一質(zhì)量濃度20g幾條件下，該系統(tǒng)仍能正常運(yùn)行。此時(shí)單位VSS最大的硝化和反硝化速率以N計(jì)分別為2 mg/(g"h)和3 mg/(g-h)。適當(dāng)?shù)牟僮鳁l件下，Cl一和N02一對硝化的抑制作用有限。T. P a nsw ad等〔“〕采用未馴化和馴化的活性污泥研究了合成的含鹽廢水對厭氧/兼氧/好氧過程的沖擊性能。當(dāng)NaCl質(zhì)量濃度由0增加到30 g/L時(shí)，未馴化系統(tǒng)COD和氮去除率分別由97%,88%降到60%,68%;馴化系統(tǒng)的COD和氮去除率分別由90%,85%降到%,70%。兩個(gè)系統(tǒng)的磷去除率都很低。相比于未馴化系統(tǒng)，馴化系統(tǒng)受到?jīng)_擊后需要更短的時(shí)間恢復(fù)到穩(wěn)定狀態(tài)。并得出如下假設(shè)和結(jié)論:反硝化菌比硝化菌更耐鹽沖擊;聚磷菌比硝化菌、反硝化菌和異養(yǎng)碳細(xì)菌對鹽濃度的變化更敏感。N. In t ras ungkha等〔’〕在SBR反應(yīng)器中以活性污泥為菌種研究含鹽廢水對營養(yǎng)物(氮、磷)去除效果的影響。試驗(yàn)結(jié)果表明:當(dāng)進(jìn)水鹽質(zhì)量分?jǐn)?shù)低(含 NaCl0. 03%- 0 .2%)時(shí)，系統(tǒng)中營養(yǎng)物去除效果好;而鹽質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.5%時(shí)，生物除磷困難。J.L .C am pos等〔‘〕在活性污泥硝化池中加入氨(NH4*一N)負(fù)荷率為1-4 g/(L-d)的含鹽廢水。在進(jìn)水鹽濃度達(dá)到525 mmol/L前，氨硝化效率幾乎為100%。超過這一濃度，硝化效率顯著降低。高含鹽濃度不會(huì)對污泥的物理性能產(chǎn)生長期的影響，產(chǎn)生的污泥區(qū)域沉降速率為 5一7 m/h，單位VSS的污泥體積指數(shù)SVI為11.4 mUg，這使得反應(yīng)池中有可能保持高污泥質(zhì)量濃度(20 g/L )。并指出活性污泥系統(tǒng)能夠用來硝化含高氨和高鹽濃度的廢水。近幾 十 年 來，厭氧生物技術(shù)迅速發(fā)展，出現(xiàn)了一大批高效的厭氧反應(yīng)器，這些反應(yīng)器中生物固體濃度很高、泥齡長、處理能力大大提高，它們已經(jīng)廣泛應(yīng)用于高濃度的工業(yè)廢水中。高濃度的鈉離子或氯離子會(huì)對厭氧生物處理產(chǎn)生抑制作用，但是厭氧或兼氧微生物對鹽的適應(yīng)性和其他離子產(chǎn)生的拮抗作用會(huì)減輕鹽對生物的毒害作用〔9,10)，因此厭氧法能夠用來處理含鹽廢水。L. G u err ero等〔11)用中溫厭氧濾池處理高氨、高鹽的海產(chǎn)品加工廢水。運(yùn)行過程中分階段逐步提高進(jìn)水有機(jī)負(fù)荷和含鹽量。當(dāng)有機(jī)負(fù)荷COD達(dá)到5k歲(m'- d) ，含鹽(以Cl一計(jì))為7.5g /L時(shí)，COD去除率仍保持>80%。并提出足夠時(shí)間的馴化階段對系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行的重要性。L.H . J. V redenbregt(12 3等 用生物流化床進(jìn)行電廠煙氣脫硫廢水的硝化和反硝化。不加人介質(zhì)時(shí)，Cl一質(zhì)量濃度達(dá)到20留L 時(shí)，穩(wěn)定的硝化過程能夠發(fā)生。當(dāng)加人多孔燒結(jié)飛灰做介質(zhì)，在含C1一質(zhì)量濃度34 g/L時(shí)都可能發(fā)生硝化過程。硝化菌比反硝化菌有更強(qiáng)的耐鹽性。在C1一質(zhì)量濃度>45 g/L時(shí)，生物硝化過程都很穩(wěn)定。從 以 上試 驗(yàn)結(jié)果可以看出:關(guān)于無機(jī)鹽對生物影響的結(jié)論還不統(tǒng)一。有些研究者認(rèn)為無機(jī)鹽影響了生物活性〔3,6);而某些學(xué)者認(rèn)為無機(jī)鹽對污泥性質(zhì)沒有產(chǎn)生負(fù)作用 (4,8)。這可能是由于試驗(yàn)中鹽濃度變化范圍、菌種適鹽能力以及廢水成分的不同造成的。污泥馴化后，可以增強(qiáng)抗鹽沖擊能力，但其適應(yīng)能力有限。

　　2 嗜鹽菌

　　根據(jù)細(xì)菌在最佳生長狀態(tài)的鹽需求量，可分為非嗜鹽菌、海洋菌、中度嗜鹽菌和極端嗜鹽菌。嗜鹽菌對鹽有特殊的適應(yīng)性和需要性，它主要生長在鹽湖、鹽沼等地。由 于 嗜 鹽菌在高鹽環(huán)境下能夠在細(xì)胞內(nèi)聚集K'離子和小分子極性物質(zhì)，調(diào)節(jié)細(xì)胞滲透壓，維持胞內(nèi)外滲透壓平衡，幫助從高鹽環(huán)境獲取水，并且這些極性分子可以迅速合成和失去，快速適應(yīng)外界的環(huán)境變化。嗜鹽菌的蛋白質(zhì)中含有過量的酸性氨基酸和非極性的殘余物，過量的酸性物質(zhì)需要陽離子平衡附近的負(fù)電荷，所以嗜鹽酶只有在高鹽環(huán)境下才能保持活性{，，，“〕。C.R . W o olard等[(2)用從大鹽湖分離出的一種中度嗜鹽菌在SBR反應(yīng)器中處理含鹽質(zhì)量分?jǐn)?shù)為15%的苯酚廢水，經(jīng)過7個(gè)月的運(yùn)行，苯酚平均去除率達(dá)到>99.5%。出水懸浮固體質(zhì)量濃度約50 mg/L，低于普通污泥處理的含鹽廢水出水的懸浮固體。F.K ar gi 等〔‘〕用合成的含鹽質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0一10%的廢水在連續(xù)的生物轉(zhuǎn)盤中試驗(yàn)，試驗(yàn)過程中研究了嗜鹽菌的加人、A /Q比值(盤表面積/進(jìn)水流量)、COD負(fù)荷率和鹽濃度對系統(tǒng)性能的影響，并且還建立了一個(gè)數(shù)學(xué)模型來描述系統(tǒng)運(yùn)行過程。為了使進(jìn)水COD達(dá)到5 000 mg/L時(shí)，懸浮顆粒仍然保持活性，液相進(jìn)行曝氣。結(jié)果表明，COD去除速率和效率隨著A IQ比值增加而增加，卻隨著COD負(fù)荷率和鹽濃度的增加而減少;嗜鹽菌的加人增加了COD的去除效率，尤其在鹽的質(zhì)量分?jǐn)?shù)<3%的情況下。動(dòng)力學(xué)分析得到鹽抑制常數(shù)K,=112 kg/m'oB. M . Pe yton等〔15〕將五種不同的嗜鹽菌放在含鹽質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10%，以酚為培養(yǎng)基的介質(zhì)中培養(yǎng)。這五種菌都能將50 mg/L的酚降解到<2 mg/L。其中一種菌能降解初始質(zhì)量濃度為320 mg/L的酚溶液。動(dòng)力學(xué)分析表明:酚降解與酚濃度成零級關(guān)系，污泥增長量與污泥濃度成一級關(guān)系。初始酚質(zhì)量濃度為50 mg/L時(shí)，它們的污泥比增長速率在0.22-0.32 h-'，與非嗜鹽菌降解酚的污泥比增長速率近似;單位酚的細(xì)胞蛋白質(zhì)產(chǎn)率在0.19 - 0.28 mg/mg ,與非嗜鹽菌降解酚的細(xì)胞蛋白質(zhì)產(chǎn)率近似。污泥比增長速率隨初始酚濃度的增加而降低，基質(zhì)的抑制作用可能對嗜鹽菌的酚降解速率起著一定的作用。F.K ar giI '6)在生物轉(zhuǎn)盤中，以嗜鹽菌和活性污泥的混合污泥為菌種研究了含鹽廢水生物降解的經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｐ?。試?yàn)結(jié)果表明，COD去除率隨A IQ的增加而增加，隨進(jìn)水COD和鹽濃度的增加而減少。系統(tǒng)對A /Q、進(jìn)水COD比對鹽濃度更敏感。系統(tǒng)A IQ值大，能夠處理高強(qiáng)度(初始COD為5 kg/m3)和高含鹽量(鹽質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5%)的廢水，COD去除率>90%o由以 上 試 驗(yàn)可看出:高含鹽廢水不經(jīng)稀釋和預(yù)除鹽就能直接被嗜鹽菌降解，嗜鹽菌可用來處理含鹽質(zhì)量分?jǐn)?shù)5%的廢水。對于極端嗜鹽菌，它們的生長需要高濃度的 NaCl(質(zhì)量分?jǐn)?shù)>12%)，最適生長質(zhì)量分?jǐn)?shù)為20%一25%，甚至在飽和的NaCl中也能生長〔‘，〕。嗜鹽菌在高鹽濃度下生長良好，對鹽有特殊的適應(yīng)性和需要，因此適合用來處理高含鹽廢水。3 酵母菌耐鹽 酵 母 菌已被應(yīng)用于發(fā)酵行業(yè)，如醬油生產(chǎn)〔18)和單細(xì)胞蛋白質(zhì)的生產(chǎn)。這些酵母菌能在高鹽、高糖環(huán)境中生長良好。有些酵母菌甚至還能在飽和鹽濃度下生長〔19)0與嗜 鹽 菌 不同，酵母菌通常不依生存。當(dāng)它們受到鹽水沖擊時(shí)，細(xì)胞萎縮〔20)。一旦它們長時(shí)間地適應(yīng)后，細(xì)胞體積恢復(fù)〔21,22)。對數(shù)生長期細(xì)胞比穩(wěn)定期細(xì)胞具有更強(qiáng)的耐鹽性〔23)。這種耐鹽性包括了很多復(fù)雜的反應(yīng)和機(jī)理:(1)具有有效的離子輸送泵，及時(shí)排出細(xì)胞內(nèi)Na+等有毒物質(zhì);原生質(zhì)膜中存在Na+一三磷酸腺A (ATP)酶和Na+/H十反向載體，Na+一ATP酶活性不受鹽影響，有利于細(xì)胞內(nèi)保持較低的穩(wěn)定的Na+濃度〔21,24) 0( 2)具有保護(hù)性物質(zhì)海藻糖。脫水的干細(xì)胞內(nèi)大部分的水被海藻糖取代，改變了細(xì)胞內(nèi)水的結(jié)構(gòu)和動(dòng)力，降低了細(xì)胞膜和蛋白質(zhì)的環(huán)境溫度，因此抑制了細(xì)胞的生物活性，保護(hù)細(xì)胞不會(huì)自我分解;并且海藻糖有利于蛋白質(zhì)的穩(wěn)定，在水合細(xì)胞內(nèi)，海藻糖穩(wěn)定了周圍水的結(jié)構(gòu)〔25)0 ( 3)具有有效快速的新陳代謝途徑合成多元醇;在高鹽濃度下，耐高滲透壓酵母菌產(chǎn)多元醇的代謝途徑改變〔26〕0耐鹽 酵母 菌可以用來處理高有機(jī)物、高含鹽廢水。它比普通的好氧或厭氧細(xì)菌處理效果更好。在高鹽條件下，酵母菌的基質(zhì)利用率、污泥最大比增長率、半速率常數(shù)以及營養(yǎng)物去除能力更高〔27,0G. T . S h in等〔28〕用酵母菌Rhodotorular ubra處理泡菜生產(chǎn)廢水，48 h后可以完全除去廢水的酸度，BOD由11 000 mg/L降到<3 200 mg/L，去除率為70%0M. H .C hoi等〔29’用耐高滲透壓酵母菌Pichiaguilliermondii A9處理泡菜生產(chǎn)廢水，24 h后廢水BOD。由1 210 mg/L降到120 mg/L，去除率達(dá)到90% 0 NaCl質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10%時(shí)，A9的生長沒有受到抑制;NaCl質(zhì)量分?jǐn)?shù)>12% 時(shí)，生長速度減慢。Osw al 等(30 )用海生酵母菌Yarrowiali polyticaNCIM3589處理棕桐油廢水，該廢水COD為250 g/L,BOD為11 g/L,TDS為65 mg/L,氯仿為9 g/L。當(dāng)停留時(shí)間為2d時(shí)，COD去除率為95%。再加絮凝劑，COD去除率可達(dá)99%0目前 ， 耐鹽 酵母菌處理含鹽廢水的實(shí)例還較少，其耐鹽機(jī)理還沒有徹底弄清，有待于進(jìn)一步研究。用酵母菌初步降解再用細(xì)菌處理，是處理高有機(jī)物、高含鹽廢水的可行的有效的方法〔270

　　4 結(jié)語

　　普通 的 好 氧或厭氧污泥遭受含鹽廢水沖擊時(shí)，可以通過自身的滲透壓調(diào)節(jié)機(jī)制來適應(yīng)這種環(huán)境，但其適應(yīng)能力有限，它們通常不能處理含鹽較高的廢水。嗜鹽菌和耐鹽酵母菌對鹽有特殊的適應(yīng)性，它們可以在高含鹽廢水中生長繁殖，并且具有較強(qiáng)的降解能力，因此有廣闊的應(yīng)用前景。今后應(yīng)加強(qiáng)它們在實(shí)際廢水中的研究，提高它們的處理能力。

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