מהי תכולת המלח שניתן לטפל ביוכימית?

מדוע כל כך קשה לטפל בשפכים עתירי מלח? ראשית עלינו להבין מה הם שפכים עתירי מלח ואת ההשפעה של שפכים עתירי מלח על המערכת הביוכימית! מאמר זה דן רק בטיפול ביוכימי בשפכים עתירי מלח!

1. מה זה שפכים עתירי מלח?
שפכים עתירי מלח מתייחסים לשפכים עם תכולת מלח כוללת של לפחות 1% (שווה ערך ל-10,000 מ"ג/ליטר). הוא מגיע בעיקר ממפעלים כימיים ואיסוף ועיבוד של נפט וגז טבעי. שפכים אלו מכילים מגוון חומרים (כולל מלחים, שמנים, מתכות כבדות אורגניות וחומרים רדיואקטיביים). שפכים מלוחים מופקים ממגוון רחב של מקורות, וכמות המים גדלה משנה לשנה. להסרת מזהמים אורגניים ממי שפכים מלוחים יש השפעה חשובה על הסביבה. שיטות ביולוגיות משמשות לטיפול. לחומרי מלח בריכוז גבוה יש השפעה מעכבת על מיקרואורגניזמים. לטיפול נעשה שימוש בשיטות פיזיקליות וכימיות הדורשות השקעה רבה ועלויות תפעול גבוהות, וקשה להגיע לאפקט הטיהור הצפוי. השימוש בשיטות ביולוגיות לטיפול בשפכים כאלה הוא עדיין מוקד המחקר בארץ ובחו"ל.
הסוגים והתכונות הכימיות של החומר האורגני בשפכים אורגניים עתירי מלח משתנים מאוד בהתאם לתהליך הייצור, אך המלחים הכלולים הם בעיקר מלחים כגון Cl-, SO42-, Na+, Ca2+. למרות שיונים אלו הם חומרים מזינים חיוניים לצמיחת מיקרואורגניזמים, הם ממלאים תפקיד חשוב בקידום תגובות אנזימטיות, שמירה על איזון הממברנה וויסות הלחץ האוסמוטי במהלך הצמיחה של מיקרואורגניזמים. עם זאת, אם ריכוז היונים הללו גבוה מדי, יהיו לו השפעות מעכבות ורעילות על מיקרואורגניזמים. הביטויים העיקריים הם: ריכוז מלחים גבוה, לחץ אוסמוטי גבוה, התייבשות של תאים מיקרוביאליים, גרימת הפרדת פרוטופלסמה של התא; המלחה מפחיתה את פעילות הדהידרוגנאז; יוני כלוריד גבוהים חיידקים הם רעילים; ריכוז המלחים גבוה, צפיפות מי השפכים עולה, בוצה פעילה צפה בקלות והולכת לאיבוד, ובכך משפיעה קשות על אפקט הטיהור של מערכת הטיפול הביולוגי.

2. השפעת מליחות על מערכות ביוכימיות
1. להוביל להתייבשות ומוות של מיקרואורגניזמים
בריכוזי מלח גבוהים יותר, שינויים בלחץ האוסמוטי הם הגורם העיקרי. החלק הפנימי של חיידק הוא סביבה סגורה למחצה. הוא חייב להחליף חומרים ואנרגיה מועילים עם הסביבה החיצונית כדי לשמור על חיוניותו. עם זאת, עליו למנוע כניסת רוב החומרים החיצוניים כדי למנוע פגיעה בביוכימיה הפנימית. הפרעה וחסימת תגובה.
העלייה בריכוז המלחים גורמת לריכוז התמיסה בתוך החיידקים להיות נמוך יותר מהעולם החיצון. יתרה מזאת, בשל המאפיין של מעבר מים מריכוז נמוך לריכוז גבוה, כמות גדולה של מים הולכת לאיבוד בחיידקים, הגורמת לשינויים בסביבת התגובה הביוכימית הפנימית שלהם, ובסופו של דבר הורסת את תהליך התגובה הביוכימית שלהם עד להפסקתו. , החיידקים מתים.

2. הפרעה לתהליך הספיגה של חומרים מיקרוביאליים וחסימת מותם
לממברנת התא יש את המאפיין של חדירות סלקטיבית לסינון חומרים המזיקים לפעילויות החיים של החיידקים ולספוג חומרים המועילים לפעילות חייו. תהליך ספיגה זה מושפע ישירות מריכוז התמיסה, טוהר החומר וכו' של הסביבה החיצונית. הוספת מלח גורמת להפרעה או חסימה של סביבת ספיגת החיידקים, ובסופו של דבר גורמת לעיכוב פעילות חיי החיידקים או אפילו למות. מצב זה משתנה מאוד עקב תנאי חיידקים בודדים, תנאי מינים, סוגי מלחים וריכוזי מלחים.
3. הרעלה ומוות של מיקרואורגניזמים
חלק מהמלחים יכנסו לפנים החיידקים יחד עם פעילות חייהם, ויהרסו את תהליכי התגובה הביוכימית הפנימית שלהם, וחלקם יתקשרו עם קרום התא החיידקי, ויגרמו לתכונותיהם להשתנות ולא להגן עליהם יותר או לא יוכלו עוד לספוג חלקים מסוימים. חומרים מזיקים לחיידקים. חומרים מועילים, ובכך גורמים לעיכוב הפעילות החיונית של החיידקים או למות החיידקים. ביניהם, מלחי מתכות כבדות הם המייצגים, וכמה שיטות עיקור משתמשות בעקרון זה.
מחקרים מראים כי ההשפעה של מליחות גבוהה על טיפול ביוכימי באה לידי ביטוי בעיקר בהיבטים הבאים:
1. ככל שהמליחות עולה, הצמיחה של בוצה פעילה מושפעת. השינויים בעקומת הגדילה שלו הם כדלקמן: תקופת ההסתגלות מתארכת; קצב הצמיחה בתקופת הצמיחה הלוגריתמית נעשה איטי יותר; ומשך תקופת צמיחת ההאטה מתארך יותר.
2. מליחות מחזקת את הנשימה המיקרוביאלית ותמוגגת התאים.
3. מליחות מפחיתה את הפירוק הביולוגי והתכלות של חומרים אורגניים. הפחת את קצב ההסרה וקצב הפירוק של חומרים אורגניים.

3. באיזו ריכוז מלח יכולה המערכת הביוכימית לעמוד?
על פי "תקן איכות המים לשפכים המוזרמים לביוב עירוני" (CJ-343-2010), כאשר נכנסים למתקן טיהור שפכים לטיפול משני, איכות הביוב המוזרם לביוב עירוני צריכה לעמוד בדרישות דרגה B (טבלה 1), ביניהם כלור כימיקלים 600 מ"ג/ליטר, סולפט 600 מ"ג/ליטר.
על פי נספח 3 ל"קוד לתכנון ניקוז חיצוני" (GBJ 14-87) (מהדורות GB50014-2006 ו-2011 אינן מציינות תכולת מלח), "ריכוז מותר של חומרים מזיקים במי הכניסה של מבני טיפול ביולוגי", הריכוז המותר של נתרן כלורי הוא 4000mg/L.
נתוני הניסיון ההנדסי מראים שכאשר ריכוז יוני הכלוריד בשפכים גבוה מ-2000 מ"ג/ליטר, פעילות המיקרואורגניזמים תעוכב וקצב סילוק ה-COD יופחת באופן משמעותי; כאשר ריכוז יוני הכלוריד בשפכים גדול מ-8000 מ"ג/ליטר, נפח הבוצה יוגדל. התפשטות, כמות גדולה של קצף מופיעה על פני המים, ומיקרואורגניזמים ימותו בזה אחר זה.
בנסיבות רגילות, אנו מאמינים שניתן לטפל בריכוז יוני כלוריד הגבוה מ-2000 מ"ג/ליטר ותכולת מלח פחות מ-2% (שווה ערך ל-20,000 מ"ג/ליטר) בשיטת בוצה פעילה. עם זאת, ככל שתכולת המלח גבוהה יותר, כך זמן ההתאקלמות ארוך יותר. אבל זכור דבר אחד, תכולת המלח של המים הנכנסים חייבת להיות יציבה ולא יכולה להשתנות יותר מדי, אחרת המערכת הביוכימית לא תוכל לעמוד בכך.

4. אמצעים לטיפול מערכת ביוכימית בשפכים עתירי מלח
1. ביות בוצה פעילה
כאשר המליחות נמוכה מ-2 גרם/ליטר, ניתן לטפל בשפכים מלוחים באמצעות ביות. על ידי הגדלת תכולת המלח של מי המזון הביוכימיים, מיקרואורגניזמים יאזנו את הלחץ האוסמוטי בתוך התאים או יגנו על הפרוטופלזמה בתוך התאים באמצעות מנגנוני ויסות הלחץ האוסמוטי שלהם. מנגנוני ויסות אלה כוללים הצטברות של חומרים בעלי משקל מולקולרי נמוך ליצירת שכבת הגנה חוץ-תאית חדשה ומווסתים את עצמם. מסלולים מטבוליים, שינויים בהרכב הגנטי וכו'.
לכן, בוצה פעילה רגילה יכולה לטפל בשפכים עתירי מלח בטווח ריכוז מלח מסוים באמצעות ביות למשך פרק זמן מסוים. למרות שבוצה פעילה יכולה להגדיל את טווח סבילות המלח של המערכת ולשפר את יעילות הטיפול של המערכת באמצעות ביות, ביות של בוצה פעילה למיקרואורגניזמים יש טווח סבילות מוגבל למלח והם רגישים לשינויים בסביבה. כאשר סביבת יוני הכלוריד משתנה באופן פתאומי, יכולת ההסתגלות של מיקרואורגניזמים תיעלם מיד. ביות הוא רק התאמה פיזיולוגית זמנית של מיקרואורגניזמים להסתגלות לסביבה ואין לו מאפיינים גנטיים. רגישות הסתגלותית זו מזיקה מאוד לטיפול בשפכים.
זמן ההתאקלמות של בוצה פעילה הוא בדרך כלל 7-10 ימים. אקלום יכול לשפר את הסבילות של מיקרואורגניזמים בוצה לריכוז מלח. הירידה בריכוז הבוצה הפעילה בשלב מוקדם של ההתאקלמות נובעת מהעלייה בתמיסת המלח שמרעילה מיקרואורגניזמים וגורמת למוות של כמה מיקרואורגניזמים. זה מראה צמיחה שלילית. בשלב מאוחר יותר של הביות, מיקרואורגניזמים שהסתגלו לסביבה המשתנה מתחילים להתרבות, ולכן ריכוז הבוצה הפעילה עולה. לוקח את ההסרה שלבַּקָלָהעל ידי בוצה פעילה בתמיסות 1.5% ו-2.5% נתרן כלורי כדוגמה, שיעורי הסרת COD בשלבי ההתאקלמות המוקדמים והמאוחרים הם: 60%, 80% ו-40%, 60% בהתאמה.
2. מדללים את המים
על מנת להפחית את ריכוז המלח במערכת הביוכימית, ניתן לדלל את המים הנכנסים כך שתכולת המלח נמוכה מערך הגבול הרעיל, והטיפול הביולוגי לא יעכב. היתרון שלה הוא שהשיטה פשוטה וקלה לתפעול וניהול; החיסרון שלו הוא שהוא מגדיל את היקף העיבוד, ההשקעה בתשתיות ועלויות התפעול. ‏
3. בחר חיידקים עמידים למלח
חיידקים סובלניים להלוט הם כינוי כללי לחיידקים שיכולים לסבול ריכוזים גבוהים של מלח. בתעשייה הם בעיקר זנים חובה שמוקרנים ומועשרים. נכון לעכשיו, תכולת המלח הגבוהה ביותר נסבלת בסביבות 5% והיא יכולה לפעול ביציבות. הוא גם נחשב למעין שפכים עתירי מלח. שיטת טיפול ביוכימית!
4. בחר זרימת תהליך סבירה
תהליכי טיפול שונים נבחרים עבור ריכוזים שונים של תכולת יוני כלוריד, והתהליך האנאירובי נבחר כראוי כדי להפחית את טווח הסבילות של ריכוז יוני הכלוריד בקטע האירובי שלאחר מכן. ‏
כאשר המליחות גדולה מ-5g/L, אידוי וריכוז להתפלה הם השיטה החסכונית והיעילה ביותר. לשיטות אחרות, כמו שיטות לטיפוח חיידקים המכילים מלח, יש בעיות שקשה לתפעול בפרקטיקה התעשייתית.

חברת Lianhua יכולה לספק מנתח COD מהיר לבדיקת שפכים עתירי מלח מכיוון שהריאגנט הכימי שלנו יכול להגן על עשרות אלפי הפרעות של יוני כלוריד.