Salinidad superior a la cantidad de aguas residuales con alto contenido en sal y tratamiento bioquímico de aguas residuales con alto contenido en sal, primero tenemos que entender qué son las aguas residuales con alto contenido en sal y las aguas residuales con alto contenido en sal en el sistema bioquímico.

¿Qué son las aguas residuales con alto contenido en sal?

Las aguas residuales con alto contenido en sal se refieren a la fracción de masa total de sal de al menos el 1 % (equivalente a 10 000 mg/l) de las aguas residuales. Provienen principalmente de plantas químicas y de la recolección y procesamiento de petróleo y gas. Estas aguas residuales contienen una variedad de sustancias (incluidas sal, petróleo, metales pesados orgánicos y sustancias radiactivas). Las aguas residuales que contienen sal se generan de diversas formas y el volumen de agua aumenta cada año. La eliminación de contaminantes orgánicos de las aguas residuales salinas es fundamental para el medio ambiente. Cuando se utilizan métodos biológicos para el tratamiento, la alta concentración de sustancias salinas tiene un efecto inhibidor sobre los microorganismos, y se utilizan métodos físicos y químicos para el tratamiento, lo que da lugar a grandes inversiones, elevados costes operativos y dificultades para lograr el efecto de purificación deseado. El tratamiento de estas aguas residuales por métodos biológicos sigue siendo el centro de atención de la investigación en el país y en el extranjero.

La materia orgánica de las aguas residuales orgánicas con alto contenido en sal varía mucho en cuanto al tipo y las propiedades químicas de la materia orgánica contenida según el proceso de producción, pero las sales contenidas son en su mayoría Cl-, SO42-, Na+, Ca2+ y otras sales. Aunque estos iones son nutrientes esenciales para el crecimiento microbiano, desempeñan un papel importante en la promoción de las reacciones enzimáticas, el mantenimiento del equilibrio de la membrana y la regulación de la presión osmótica en el proceso de crecimiento de los microorganismos. Sin embargo, si la concentración de estos iones es demasiado alta, inhibirá y envenenará a los microorganismos, el principal rendimiento: alta concentración de sal, alta presión osmótica, deshidratación de la célula microbiana causada por la separación del protoplasma celular; se reduce el efecto de precipitación salina de la actividad deshidrogenasa; iones cloruro altos en la toxicidad bacteriana; alta concentración de sal, la densidad de las aguas residuales aumenta, el lodo activado es fácil de flotar y perder, lo que afecta gravemente al efecto de purificación del sistema de tratamiento biológico.

El efecto de la salinidad en el sistema bioquímico

1. Conducir a la muerte del microorganismo por deshidratación

El cambio de presión osmótica es la causa principal en el caso de una alta concentración de sal. El interior de las bacterias es un entorno semicerrado, y debe intercambiar sustancias y energía con el entorno externo a su favor para mantener su actividad vital, pero también debe evitar que la mayoría de las sustancias externas entren para evitar la interferencia y obstrucción de sus reacciones bioquímicas internas.

La concentración de sal aumenta, lo que hace que la concentración de la solución interna bacteriana sea menor que la del mundo exterior, y debido a las características del agua, desde una concentración baja hasta una concentración alta, se produce un movimiento que provoca la pérdida de agua en el cuerpo bacteriano causada por un gran número de cambios en su entorno de reacción bioquímica interna, y finalmente destruye el proceso de reacción bioquímica hasta la interrupción de la muerte del cuerpo bacteriano.

2. El proceso de absorción de material microbiano se ve interferido y bloqueado hasta la muerte.

La membrana celular tiene la característica de permeabilidad selectiva, con el fin de filtrar las sustancias que son perjudiciales para las actividades vitales de las bacterias y absorber las sustancias que son beneficiosas para sus actividades vitales. Este proceso de absorción se ve afectado directamente por la concentración de la solución en el entorno externo, la pureza de la sustancia, etc. La adición de sal hace que el entorno de absorción bacteriana se vea interferido o bloqueado, lo que en última instancia conduce a la inhibición de la actividad vital bacteriana o incluso a la muerte. Esta situación varía mucho en función de la situación individual de las bacterias, las especies, el tipo de sal y la concentración de sal.

3. Toxicidad y muerte de microorganismos

Algunas sales penetran en las bacterias con sus actividades vitales, destruyendo su proceso de reacción bioquímica interna, y algunas de ellas interactúan con la membrana celular de las bacterias, lo que da lugar a un cambio en sus propiedades y dejan de desempeñar un papel protector o de absorber ciertas sustancias beneficiosas para las bacterias, lo que conduce a la inhibición de la actividad vital de las bacterias o a la muerte de los organismos. Las sales de metales pesados son representativas de esto, y algunos métodos bactericidas hacen uso de este principio.

Las investigaciones muestran que el impacto de la alta salinidad en el tratamiento bioquímico se refleja principalmente en los siguientes aspectos:

(1) Con el aumento de la salinidad, se ve afectado el crecimiento de los lodos activados. El cambio de su curva de crecimiento se manifiesta en: el período de adaptación se hace más largo; la tasa de crecimiento del período de crecimiento logarítmico se hace más lenta; la duración del período de crecimiento desacelerado se hace más larga.

(2) La salinidad aumenta la respiración microbiana y la lisis celular.

3) La salinidad reduce la biodegradabilidad y degradabilidad de la materia orgánica. Disminuye la tasa de eliminación y degradación de la materia orgánica.

El sistema bioquímico puede soportar una concentración de sal tan alta

Según las «Normas de calidad del agua para la descarga de aguas residuales en alcantarillados urbanos» (CJ-343-2010), la calidad de las aguas residuales vertidas en los alcantarillados urbanos debe cumplir las disposiciones de la Clase B (Tabla 1) al entrar en la planta de tratamiento de aguas residuales para el tratamiento secundario, en la que hay 600 mg/L de cloruro y 600 mg/L de sulfato.

Según el «Código de diseño de drenaje exterior» (GBJ 14-87) (GB50014-2006 y la versión de 2011 de la sal no se indica específicamente) Apéndice III «estructuras de tratamiento biológico en el agua concentración permisible de sustancias peligrosas»», la concentración permisible de cloruro de sodio es de 4000 mg/L.

Los datos de la experiencia en ingeniería muestran que: cuando la concentración de iones cloruro en las aguas residuales es superior a 2000 mg/l, se suprime la actividad de los microorganismos y se reduce significativamente la tasa de eliminación de DQO; cuando la concentración de iones cloruro en las aguas residuales es superior a 8000 mg/l, se produce una expansión del volumen de lodos, la superficie del agua se inunda con un gran número de burbujas y los microorganismos mueren uno tras otro.

En circunstancias normales, creemos que la concentración de iones de cloro es superior a 2000 mg/l, la sal es inferior al 2 % (equivalente a 20 000 mg/l) no afecta al efecto del tratamiento del sistema bioquímico, se puede utilizar el método de lodos activados, sin embargo, según si la domesticación de un razonable, sal 3%-4% también se ha encontrado el uso del método de lodos activados para lograr el estándar de estabilidad (la comunidad tiene un éxito de depuración del 5%). Caso), pero tenga en cuenta que la salinidad del agua de alimentación para garantizar la estabilidad, no puede fluctuar demasiado, de lo contrario el sistema bioquímico no puede soportar el colapso.

Medidas para que el sistema bioquímico trate aguas residuales con alto contenido de sal

1. Domesticación de lodos activados

Siempre que la salinidad sea inferior a 2 g/l, las aguas residuales salinas pueden tratarse mediante domesticación. Al aumentar gradualmente la salinidad del agua de alimentación bioquímica, los microorganismos equilibrarán la presión osmótica intracelular o protegerán el protoplasma intracelular a través de sus propios mecanismos de regulación de la presión osmótica, que incluyen la agregación de sustancias de bajo peso molecular para formar una nueva capa protectora extracelular, la regulación de sus propias vías metabólicas y el cambio de su composición genética.

Por lo tanto, los lodos activados normales pueden domesticarse durante un cierto período de tiempo para tratar aguas residuales con alto contenido de sal dentro de un cierto rango de concentración de sal. Aunque los lodos activados pueden aumentar el rango de tolerancia a la sal del sistema y mejorar la eficiencia del tratamiento del sistema a través de la domesticación, los microorganismos en los lodos activados domesticados tienen un rango de tolerancia a la sal limitado y son sensibles a los cambios en el medio ambiente. Cuando el entorno de cloruro cambia repentinamente, la adaptación de los microorganismos desaparece inmediatamente. La domesticación es solo un ajuste fisiológico temporal de los microorganismos para adaptarse al entorno y no tiene características genéticas. La sensibilidad de esta adaptación es muy desfavorable para el tratamiento de aguas residuales.

El tiempo de domesticación de los lodos activados es generalmente de 7-10 días, la domesticación puede mejorar el grado de tolerancia de los microorganismos de los lodos a la concentración de sal, la domesticación de la concentración temprana de lodos activados disminuyó, se debe al aumento de la solución salina para producir toxicidad a los microorganismos, por lo que algunos microorganismos mueren, mostrando un crecimiento negativo, en la domesticación tardía de los microorganismos adaptados al cambio del medio ambiente comenzaron a reproducirse, por lo que la concentración de lodos activados aumentó. Tomando como ejemplo la eliminación de DQO por lodos activados en una solución de NaCl al 1,5 % y al 2,5 %, la eliminación de DQO en las etapas temprana y tardía de la domesticación fue del 60 % y el 80 %, y del 40 % y el 60 %, respectivamente.

2. Dilución del agua de entrada

Para reducir la concentración de sal en el sistema bioquímico, el agua de entrada puede diluirse de modo que la sal sea inferior al valor del dominio tóxico y el tratamiento biológico no se inhiba. Su ventaja es que el método es simple, fácil de operar y manejar; la desventaja es que aumenta la escala de tratamiento, la inversión en infraestructura y los costos operativos.

3. Selección de bacterias resistentes a la sal

Las bacterias tolerantes a la sal son un tipo de bacterias que pueden tolerar una alta concentración de sal. Es un término general, la industria se examina principalmente para el enriquecimiento de cepas especializadas, la sal más alta que puede tolerar alrededor del 5 % puede ser un funcionamiento estable, ¡también se considera una especie de tratamiento de aguas residuales con alto contenido de sal de un medio bioquímico!

4. Seleccionar un flujo de proceso razonable

Para diferentes concentraciones de contenido de iones cloruro, elegir diferentes procesos de tratamiento, selección adecuada del proceso anaeróbico para reducir el rango de iones cloro después de la sección aeróbica de la concentración de tolerancia.

Cuando la salinidad es superior a 5 g/L, la evaporación y la concentración es la forma más económica y eficaz de eliminar la sal. Otros métodos, como el cultivo de bacterias que contienen sal, tienen el problema de la dificultad de funcionamiento en la práctica industrial.