Efectos de los iones cloruro sobre las bacterias en el tratamiento de aguas residuales y contramedidas

Los microorganismos crecen bien bajo presión isotónica, como en una solución de NaCl con una masa de 5 a 8,5 g/l. Bajo presión osmótica baja (p(NaCl)=0,1 g/L), una gran cantidad de moléculas de agua en la solución penetran en el microorganismo, provocando que las células microbianas se hinchen y se rompan en casos graves, provocando la muerte del microorganismo. Bajo alta presión osmótica (p(NaCl)=200 g/L), una gran cantidad de moléculas de agua del microorganismo penetran en el cuerpo (es decir, deshidratación), lo que provoca que la célula sufra plasmólisis.

La estructura unitaria de los microorganismos es la célula y la pared celular equivale a una membrana semipermeable. Cuando la concentración de iones cloruro es menor o igual a 2000 mg/L, la presión osmótica que la pared celular puede soportar es de 0,5 a 1,0 atmósferas. Incluso si la pared celular y la membrana citoplasmática tienen cierta dureza y elasticidad, la presión osmótica que la pared celular puede soportar no será superior a 5-6 atmósferas.

Sin embargo, cuando la concentración de iones cloruro en la solución acuosa es superior a 5000 mg/l, la presión osmótica aumentará a aproximadamente 10-30 atmósferas. Bajo una presión osmótica tan alta, una gran cantidad de moléculas de agua de los microorganismos penetrarán en la solución fuera del cuerpo, provocando deshidratación celular y plasmólisis y, en casos graves, los microorganismos morirán. 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, la actividad de los microorganismos se inhibirá y la tasa de eliminación de DQO disminuirá significativamente; cuando la concentración de iones cloruro en las aguas residuales es superior a 8000 mg/L, el volumen de lodo se expandirá, aparecerá una gran cantidad de espuma en la superficie del agua y los microorganismos morirán uno tras otro.

Manifestaciones de inhibición de la actividad de los lodos.

Cuando la concentración de iones cloruro en el sistema bioquímico cambia drásticamente, las propiedades de carbonización y nitrificación del lodo se debilitarán rápidamente o incluso desaparecerán, lo que resultará en una disminución significativa en la tasa de eliminación de DQO y la acumulación de nitrito en el proceso de nitrificación. Incluso si aumenta el oxígeno disuelto en las aguas residuales, el efecto no es obvio. En otras palabras, el lodo activado tiene cierta tolerancia a la concentración de iones cloruro. Cuando la concentración de iones cloruro excede un cierto valor, la capacidad de degradación del sistema disminuye hasta que el sistema pierde su capacidad de procesamiento.

Los cambios repentinos en los iones cloruro interfieren más con el sistema que los cambios graduales en los iones cloruro. A medida que aumentan los iones de cloruro, la tasa de degradación de la materia orgánica disminuye, por lo que una baja F/M (la relación entre nutrientes y lodos activados en masa) es más adecuada para el tratamiento de aguas residuales que contienen iones de cloruro.

Los iones de cloruro cambian la composición de los microorganismos en los lodos, cambian la sedimentación de los lodos y los SS efluentes, lo que resulta en una pérdida grave de lodos, una disminución en la concentración de lodos activados, un aumento en el índice de lodos y una disminución en la velocidad de sedimentación de 30 minutos.

Según los resultados del examen microscópico de lodos activados, la fase biológica es relativamente rica a baja salinidad, con una amplia variedad de bacterias filamentosas, flóculos y protozoos. Las partículas de lodo activado son grandes, los flóculos están cerrados y los flóculos tienen un cierto grado de compacidad. Con el aumento de la concentración de iones cloruro del agua entrante, cuando los iones cloruro aumentan repentinamente de los 150 mg/l originales a 1000 mg/l, las bacterias filamentosas y los protozoos básicamente no existen y los flóculos se vuelven más densos. En este momento, los flóculos se vuelven pequeños y anormalmente compactos. La degradación de la materia orgánica en las aguas residuales se completa principalmente por la acción conjunta de un gran número de microorganismos en las aguas residuales. El aumento de iones cloruro conduce a una disminución del número de microorganismos en el lodo activado, reduciendo así la tasa de degradación de la materia orgánica.

¿Cuánto contenido de iones cloruro en el sistema de tratamiento bioquímico de aguas residuales afectará a los microorganismos?

(1) A medida que aumenta la salinidad, se afecta el crecimiento de lodos activados. Los cambios en su curva de crecimiento se manifiestan en: el período de adaptación se hace más largo; la tasa de crecimiento del período de crecimiento logarítmico se vuelve más lenta; la duración del período de desaceleración del crecimiento se hace más larga;

(2) La salinidad potencia la respiración de los microorganismos y la lisis de las células;

(3) La salinidad reduce la biodegradabilidad y la degradabilidad de la materia orgánica. La tasa de eliminación y la tasa de degradación de la materia orgánica disminuyen. Aunque extender el tiempo de aireación puede mejorar la eficiencia de eliminación de materia orgánica, después de un cierto tiempo, el aumento en la tasa de eliminación de materia orgánica con el aumento del tiempo de aireación es lento. Desde una perspectiva económica, no es aconsejable el método de aumentar la tasa de eliminación de materia orgánica con alto contenido de sal extendiendo el tiempo de aireación;

(4) Las sales inorgánicas favorecen la sedimentación de lodos activados. A medida que aumenta la salinidad, disminuye el índice de lodos;

(5) El tratamiento de aguas residuales con alto contenido de sal y la aclimatación de lodos activados es un medio necesario para el éxito del sistema de tratamiento. El proceso de aclimatación del lodo activado es el proceso de adaptar gradualmente el metabolismo de los microorganismos al ambiente con alto contenido de sal y permitir que las bacterias tolerantes a la sal se multipliquen en grandes cantidades.

¿Cómo eliminar la influencia de los iones cloruro?

01 Domesticación de lodos activados

Al aumentar gradualmente el contenido de iones cloruro del afluente bioquímico, los microorganismos equilibrarán la presión osmótica intracelular o protegerán el protoplasma de las células a través de sus propios mecanismos de regulación de la presión osmótica. Estos mecanismos de regulación incluyen agregar sustancias de bajo peso molecular para formar una nueva capa protectora extracelular, regular sus propias vías metabólicas, cambiar la composición genética, etc.

Por lo tanto, el lodo activado normal puede tratar aguas residuales con alto contenido de iones de cloruro dentro de un cierto rango de iones de cloruro durante un cierto período de domesticación. Aunque el lodo activado puede mejorar el rango de tolerancia de los iones cloruro del sistema y mejorar la eficiencia del tratamiento del sistema mediante la domesticación, los microorganismos en el lodo activado domesticado tienen un rango de tolerancia limitado para los iones cloruro y son sensibles a los cambios ambientales. Cuando el entorno de los iones de cloruro cambia repentinamente, la adaptabilidad de los microorganismos desaparecerá inmediatamente. La domesticación es sólo un ajuste fisiológico temporal para que los microorganismos se adapten al medio ambiente y no tiene características genéticas. Esta sensibilidad adaptativa es muy desfavorable para el tratamiento de aguas residuales.

El tiempo de aclimatación de los lodos activados es generalmente de 7 a 10 días. La aclimatación puede mejorar la tolerancia de los microorganismos del lodo a la concentración de sal. La concentración de lodo activado disminuye en la etapa inicial de aclimatación porque el aumento de la solución salina es tóxico para los microorganismos, provocando la muerte de algunos microorganismos, mostrando un crecimiento negativo. En la última etapa de aclimatación, los microorganismos que se han adaptado al medio comienzan a reproducirse, por lo que aumenta la concentración de lodos activados. Tomando como ejemplo la eliminación de DQO mediante lodos activados en soluciones de cloruro de sodio al 1,5% y 2,5%, las tasas de eliminación de DQO en las etapas temprana y tardía de aclimatación son del 60%, 80% y 40%, 60%, respectivamente.

02 Aguas residuales diluidas con alta concentración de iones cloruro.

Para reducir la concentración de iones de cloruro que ingresan al sistema bioquímico, el afluente se puede diluir de modo que los iones de cloruro sean inferiores al valor umbral tóxico y no se inhiba el tratamiento biológico. Sus ventajas son métodos simples, fácil operación y gestión; sus desventajas son una mayor escala de tratamiento, inversión en infraestructura y costos operativos. Para la planta de tratamiento de aguas residuales de Yangli, debido al gran volumen de afluente y al funcionamiento continuo, incluso si la concentración de iones cloruro es alta en un momento determinado medida con instrumentos en línea, la operatividad de la dilución específica es deficiente. Por lo tanto, este método es más adecuado para fábricas y empresas que producen aguas residuales con una alta concentración de iones cloruro.

03 Elija un flujo de proceso razonable

Elija diferentes procesos de tratamiento para diferentes concentraciones de contenido de iones cloruro y elija apropiadamente flujos de procesos anaeróbicos para reducir el rango de tolerancia de la concentración de iones cloruro en la etapa aeróbica posterior.

04  Aumentar el OD del sistema bioquímico y aumentar adecuadamente el oxígeno disuelto en el sistema bioquímico para asegurar la actividad del lodo activado.

05  Descarga de lodos residuales

Aumente la descarga de lodos activados residuales para garantizar que el lodo crezca en el período de crecimiento logarítmico para mejorar la eficiencia de eliminación de contaminantes.

06 Agregar fuente de nutrientes

Al aumentar el oxígeno disuelto, se acelera el metabolismo de los lodos. Para garantizar el metabolismo de los lodos se debe garantizar una nutrición suficiente. Si es necesario, se puede agregar adecuadamente una determinada fuente de nutrientes para garantizar la actividad. y de lodos.