一種啟動(dòng)高鹽廢水好氧生化處理系統(tǒng)的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬?gòu)U水生化處理技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種啟動(dòng)高鹽廢水好氧生化處理系統(tǒng)的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]高鹽廢水是指TDS ^ I %的廢水，其來源多而廣，屬于社會(huì)生活、工農(nóng)業(yè)、商業(yè)過程中產(chǎn)生量很大的一類廢水。高鹽廢水的直接排放，會(huì)造成土地的鹽堿化、江河湖水的礦化度增加、土壤污染、水污染等生態(tài)環(huán)境問題。尋求經(jīng)濟(jì)有效的處理技術(shù)，一直是高鹽廢水處理的技術(shù)難題。
[0003]廢水處理技術(shù)中，生化處理技術(shù)具有處理效率高、經(jīng)濟(jì)友好、管理方便等特點(diǎn)，應(yīng)用最普遍。但是，由于高濃度無機(jī)鹽對(duì)普通微生物細(xì)胞具有毒害或抑制作用，生化法在高鹽廢水處理中的應(yīng)用受到很大的局限性。長(zhǎng)期以來，廣大環(huán)保工程技術(shù)人員甚至認(rèn)為生化法不能用于高鹽廢水的處理。盡管如此，有關(guān)高鹽廢水生化處理技術(shù)的努力嘗試從未停止。
[0004]普通廢水生化處理系統(tǒng)的啟動(dòng)方法，主要有接種培菌和自培菌兩種方式。接種培菌法是利用來自其它污水處理廠的少量污泥培養(yǎng)活性污泥或生物膜培養(yǎng)出活性污泥或生物膜處理廢水；自培菌法則是利用廢水中原有的少量微生物，逐步繁殖并培養(yǎng)出活性污泥和生物膜，使其具有處理廢水的能力。對(duì)比普通生化系統(tǒng)的啟動(dòng)方法，部分研究人員和工程技術(shù)人員進(jìn)行了有關(guān)高鹽廢水生化處理的探索。到目前為止，針對(duì)高鹽廢水生化處理系統(tǒng)直接啟動(dòng)的方法主要為接種培菌，根據(jù)其接種來源的不同，可以細(xì)分為以下三種:
(I)接種普通活性污泥進(jìn)行鹽度馴化:在啟動(dòng)過程中先通過自培菌或接種配菌的方式培養(yǎng)出活性污泥或生物膜，然后通過逐步提高進(jìn)水鹽濃度的方法，使普通活性污泥或生物膜逐步適應(yīng)高鹽廢水的鹽環(huán)境，獲得一定的耐鹽能力。采用該方法獲得的高鹽廢水生化處理系統(tǒng)，耐鹽濃度一般最高不超過3?5%，處理效率不高，抗鹽度沖擊能力很差。
[0005](2)接種嗜鹽菌:直接將從高鹽環(huán)境中分離培養(yǎng)并大量擴(kuò)增培養(yǎng)得到的嗜鹽菌菌劑投入高鹽廢水生化處理系統(tǒng)進(jìn)行自培菌。嗜鹽菌具有在高鹽環(huán)境下正常生長(zhǎng)代謝的能力，一直被認(rèn)為是高鹽廢水生化處理可能成功所需依賴的微生物。但是該方法接種的嗜鹽菌種類比較單一，而且往往需要借助于載體、膜等方式截留微生物，否則容易在實(shí)施階段出現(xiàn)微生物量流失現(xiàn)象。該方法目前仍主要處在實(shí)驗(yàn)室研究階段，工程化成功案例很少。
[0006](3)接種嗜鹽菌到活性污泥系統(tǒng)中:在啟動(dòng)過程中先通過自培菌或接種配菌的方式培養(yǎng)出活性污泥或生物膜，然后接種從高鹽環(huán)境中分離培養(yǎng)得到的嗜鹽菌，屬于生物強(qiáng)化方法的一種。該方法可以提高生化處理系統(tǒng)的耐鹽能力，較鹽度馴化方法的效果好，處理效果相對(duì)比較穩(wěn)定。但是，受限于所能接種嗜鹽菌的種類和數(shù)量及其耐鹽能力、有機(jī)物降解能力和抗沖擊能力，實(shí)際運(yùn)行過程中需要投入大量的人力物力對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行維護(hù)，其最終的處理效果與直接接種嗜鹽菌相同，若需要維持處理效果，往往需要多次補(bǔ)加菌劑，增加了管理運(yùn)行的復(fù)雜度，長(zhǎng)期運(yùn)行效果不容樂觀。
[0007]因此，盡管接種培菌在高鹽廢水生化處理系統(tǒng)的啟動(dòng)過程中的探索性研究比較普遍，但效果不盡如人意；而自培菌則很少見有成功的報(bào)道。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]本發(fā)明要解決的問題是針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種啟動(dòng)高鹽廢水好氧生化處理系統(tǒng)的方法，使高鹽廢水好氧生化處理系統(tǒng)能夠直接啟動(dòng)，而且啟動(dòng)成功后的生化系統(tǒng)處理高鹽廢水具有穩(wěn)定的效果和強(qiáng)大的抗鹽度沖擊能力。
[0009]本發(fā)明所述耐鹽微生物，包括微生物分類學(xué)上的弱嗜鹽微生物、中等嗜鹽微生物、極端嗜鹽微生物和耐鹽微生物，包括耐鹽或嗜鹽的細(xì)菌、真菌、古菌和原生動(dòng)物。
[0010]本發(fā)明的原理和思路是:
自培菌是廢水生化處理系統(tǒng)啟動(dòng)的一種方法，而且一旦能夠成功啟動(dòng)，其對(duì)廢水的處理效果往往優(yōu)于接種培菌法，其根本原因在于自培菌獲得的微生物群完全以廢水中的有機(jī)污染物為碳源和能源進(jìn)行增殖和生長(zhǎng)，只有處理效果最好而且增殖能力最強(qiáng)的微生物群才能獲得競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)。接種培菌獲得的微生物群主要是原有的微生物群，在啟動(dòng)過程經(jīng)歷廢水的馴化過程而獲得對(duì)廢水的適應(yīng)和處理能力，因此微生物群的種群構(gòu)成還沒有達(dá)到最優(yōu)狀態(tài)。因此，對(duì)于高鹽廢水的生化處理，若能夠采用自培菌成功啟動(dòng)，從理論上來說應(yīng)該能獲得具有很強(qiáng)耐鹽能力和污染物降解能力的耐鹽微生物群。但是，與普通廢水不同，高鹽廢水產(chǎn)生的周邊環(huán)境多為低鹽環(huán)境，導(dǎo)致高鹽廢水中的耐鹽微生物種類和數(shù)量都極少，甚至沒有。這是導(dǎo)致利用高鹽廢水本身進(jìn)行自培菌難以成功的重要原因。
[0011]幾十年來，接種嗜鹽菌處理高鹽廢水的努力一直未獲得較明顯的成功，因而污水處理界逐漸形成了一種共識(shí):高鹽廢水不宜采用直接生化處理；對(duì)于鹽濃度不超過3?5%的高鹽廢水，可以通過鹽度馴化進(jìn)行啟動(dòng)；但是啟動(dòng)成功之后，需要在較低的負(fù)荷下運(yùn)行。大多環(huán)保工程技術(shù)人員和科研人員對(duì)此看法深以為然，也不愿冒險(xiǎn)，這在很大程度上限制了對(duì)高鹽廢水生化處理系統(tǒng)進(jìn)行自培菌啟動(dòng)的探索。嗜鹽菌具有在高鹽環(huán)境下降解有機(jī)物且不受高濃度無機(jī)鹽抑制的的能力，但其長(zhǎng)期以來實(shí)際應(yīng)用效果不佳的根本原因，在于嗜鹽菌接種方法所接種的得嗜鹽菌，是從環(huán)境中經(jīng)富集培養(yǎng)、分離純化、生理生化鑒定、發(fā)酵培養(yǎng)得到，這一過程不僅步驟繁雜、工作量大，而且難以保證在實(shí)驗(yàn)室傳代培養(yǎng)后，嗜鹽菌的耐鹽能力、有機(jī)物降解能力和廢水適應(yīng)性等繼續(xù)保持；而且，由于操作上的復(fù)雜性，使得實(shí)際應(yīng)用過程中所能夠接種的嗜鹽菌的種類有限，難以在自培菌過程中形成一個(gè)復(fù)雜穩(wěn)定的耐鹽微生物系統(tǒng)，其直接表現(xiàn)就是抗水質(zhì)沖擊能力和抗鹽度沖擊能力很差。
[0012]通過分離純培養(yǎng)嗜鹽菌再進(jìn)行接種處理高鹽廢水難以難以成功的另外一個(gè)原因，是因?yàn)榉蛛x培養(yǎng)方法只能獲得環(huán)境微生物的極少數(shù)，對(duì)于耐鹽微生物同樣如此。由于現(xiàn)有技術(shù)條件下，大多數(shù)微生物還不能被分離和純培養(yǎng)，使得分離培養(yǎng)法獲得的嗜鹽菌的種類和生理功能都有限。實(shí)際上，包括普通生化法在內(nèi)的環(huán)境中，微生物大多以互養(yǎng)、共生、共代謝等方式生存，有機(jī)污染物也大多需要經(jīng)過多種微生物的協(xié)同作用才能被降解。
[0013]海洋是世界上最典型的高鹽環(huán)境，其面積比陸地大幾倍。海洋的形成歷史有幾十億年，長(zhǎng)期的自然選擇和進(jìn)化使海洋中分布著豐富多樣的耐鹽微生物和嗜鹽微生物群，這些微生物能夠在高鹽環(huán)境下進(jìn)行正常的生長(zhǎng)代謝而不受無機(jī)鹽的抑制。近年來，海洋微生物生態(tài)學(xué)調(diào)查發(fā)現(xiàn)，海洋微生物的多樣性，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出人們?cè)鹊墓烙?jì)，其中還不能被分離和純培養(yǎng)的微生物種數(shù)超過海洋微生物種數(shù)的99%。本發(fā)明人經(jīng)過大量調(diào)查和試驗(yàn)，最終確定將海洋環(huán)境中的耐鹽微生物群引入高鹽廢水生化處理系統(tǒng)，用來補(bǔ)充高鹽廢水本身缺乏的耐鹽微生物種群資源，這樣可以直接在高鹽環(huán)境下實(shí)現(xiàn)高鹽廢水生化處理系統(tǒng)的直接啟動(dòng)。當(dāng)然，本發(fā)明人也通過大量試驗(yàn)確認(rèn)，可以將咸水湖、鹽湖、鹽堿地、曬鹽場(chǎng)、土壤或其它高鹽環(huán)境中的耐鹽微生物群引入高鹽廢水生化處理系統(tǒng)進(jìn)行直接啟動(dòng)。
[0014]本發(fā)明不以分離耐鹽微生物和嗜鹽微生物的純菌株為手段或目的，而是將海水或海泥引入高鹽廢水的生化處理系統(tǒng)，直接在高鹽廢水的鹽濃度環(huán)境下進(jìn)行自培菌。自培菌過程中生化系統(tǒng)的鹽濃度始終在所要處理的高鹽廢水鹽濃度范圍內(nèi)。通過提供合適的有機(jī)碳源、營(yíng)養(yǎng)元素和環(huán)境條件，使海水或海泥中能夠適應(yīng)所提供高鹽環(huán)境的耐鹽微生物逐步增殖，逐漸培養(yǎng)出高鹽廢水生化處理所需的耐鹽的活性污泥或生物膜，最終實(shí)現(xiàn)高鹽廢水生化處理系統(tǒng)的直接啟動(dòng)。
[0015]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是通過以下的技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)的。本發(fā)明是一種啟動(dòng)高鹽廢水好氧生化處理系統(tǒng)的方法，其特點(diǎn)是:接種海水、海泥、鹽湖、咸水湖、鹽堿地、腌制品、深海沉積物、普通土壤或其它高鹽環(huán)境樣品到高鹽廢水的生化處理系統(tǒng)，直接在所述高鹽廢水的鹽濃度范圍內(nèi)進(jìn)行自培菌，直至進(jìn)水負(fù)荷和生物量達(dá)到所述高鹽廢水生化處理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)值。
[0016]本發(fā)明方法所述高鹽環(huán)境，包括以下三類:
Cl)自然高鹽環(huán)境:海洋、死海、鹽湖、鹽田、鹽堿地、鹽礦、地下鹵水等。這些高鹽環(huán)境形成時(shí)間較長(zhǎng)，耐鹽微生物種類高度豐富，微生物的耐鹽能力強(qiáng)，耐鹽微生物種群與所處高鹽環(huán)境的實(shí)際含鹽量和其它環(huán)境特征相適應(yīng)。
[0017](2)半自然高鹽環(huán)境:曬鹽場(chǎng)、鹽堿地、腌制品、長(zhǎng)期存放的高鹽廢水、高鹽廢水污染的土壤、河流、湖泊等。這些高鹽環(huán)境形成的時(shí)間長(zhǎng)短不一，而且鹽環(huán)境特征會(huì)發(fā)生變化。
[0018](3)土壤:農(nóng)田土壤、草地土壤、森林土壤等。土壤環(huán)境整體含鹽量不高，但由于土壤環(huán)境的非均質(zhì)性，以及干濕變化、礦化、風(fēng)化、淋溶等作用的長(zhǎng)期存在，使得土壤環(huán)境中存在大量局部高鹽環(huán)境，這些微域高鹽環(huán)境足以支持各種耐鹽微生物的生存。
[0019]本發(fā)明所述的啟動(dòng)高鹽廢水好氧生化處理系統(tǒng)的方法技術(shù)方案中，優(yōu)選的技術(shù)方案或者技術(shù)特征是: