Effets des ions chlorure sur les bactéries dans le traitement des eaux usées et contre-mesures

Les micro-organismes se développent bien sous pression isotonique, comme dans une solution de NaCl d'une masse de 5 à 8,5 g/L. Sous une faible pression osmotique (p(NaCl)=0,1 g/L), une grande quantité de molécules d'eau contenues dans la solution pénètre dans le micro-organisme, provoquant le gonflement et la rupture des cellules microbiennes dans les cas graves, entraînant la mort du micro-organisme. Sous une pression osmotique élevée (p(NaCl)=200 g/L), une grande quantité de molécules d’eau contenues dans le micro-organisme pénètre dans le corps (c’est-à-dire déshydratation), provoquant la plasmolyse de la cellule.

La structure unitaire des micro-organismes est la cellule et la paroi cellulaire équivaut à une membrane semi-perméable. Lorsque la concentration en ions chlorure est inférieure ou égale à 2 000 mg/L, la pression osmotique à laquelle la paroi cellulaire peut résister est de 0,5 à 1,0 atmosphères. Même si la paroi cellulaire et la membrane cytoplasmique ont une certaine ténacité et élasticité, la pression osmotique à laquelle la paroi cellulaire peut résister ne dépassera pas 5 à 6 atmosphères.

Cependant, lorsque la concentration en ions chlorure dans la solution aqueuse est supérieure à 5 000 mg/L, la pression osmotique augmente jusqu'à environ 10 à 30 atmosphères. Sous une pression osmotique aussi élevée, une grande quantité de molécules d'eau contenues dans les micro-organismes pénétreront dans la solution à l'extérieur du corps, provoquant une déshydratation cellulaire et une plasmolyse, et dans les cas graves, les micro-organismes mourront. Les données d'expérience en ingénierie montrent que lorsque la concentration en ions chlorure dans les eaux usées est supérieure à 2 000 mg/L, l'activité des micro-organismes sera inhibée et le taux d'élimination de la DCO diminuera considérablement ; lorsque la concentration en ions chlorure dans les eaux usées est supérieure à 8 000 mg/L, le volume des boues augmentera, une grande quantité de mousse apparaîtra à la surface de l'eau et les micro-organismes mourront les uns après les autres.

Manifestations d'inhibition de l'activité des boues

Lorsque la concentration en ions chlorure dans le système biochimique change radicalement, les propriétés de carbonisation et de nitrification des boues s'affaiblissent rapidement, voire disparaissent, entraînant une diminution significative du taux d'élimination de la DCO et une accumulation de nitrites dans le processus de nitrification. Même si l’oxygène dissous dans les eaux usées augmente, l’effet n’est pas évident. Autrement dit, les boues activées présentent une certaine tolérance à la concentration en ions chlorure. Lorsque la concentration en ions chlorure dépasse une certaine valeur, la capacité de dégradation du système diminue jusqu'à ce que le système perde sa capacité de traitement.

Des changements soudains dans les ions chlorure interfèrent davantage avec le système que des changements progressifs dans les ions chlorure. À mesure que les ions chlorure augmentent, le taux de dégradation de la matière organique diminue, de sorte qu'un faible F/M (le rapport entre les nutriments et les boues activées en masse) est plus approprié pour le traitement des eaux usées contenant des ions chlorure.

Les ions chlorure modifient la composition des micro-organismes dans les boues, modifient la sédimentation des boues et des effluents SS, entraînant une perte importante de boues, une diminution de la concentration de boues activées, une augmentation de l'indice de boue et une diminution de la sédimentation en 30 minutes. taux.

D'après les résultats de l'examen microscopique des boues activées, la phase biologique est relativement riche à faible salinité, avec une grande variété de bactéries filamenteuses, de flocs et de protozoaires. Les particules de boues activées sont grosses, les flocs sont fermés et les flocs ont un certain degré de compacité. Avec l'augmentation de la concentration en ions chlorure de l'eau entrante, lorsque l'ion chlorure augmente soudainement de 150 mg/L d'origine à 1 000 mg/L, les bactéries filamenteuses et les protozoaires n'existent pratiquement pas et les flocs deviennent plus denses. A ce moment, les flocs deviennent petits et anormalement compacts. La dégradation de la matière organique dans les eaux usées est principalement complétée par l'action conjointe d'un grand nombre de micro-organismes présents dans les eaux usées. L’augmentation des ions chlorure entraîne une diminution du nombre de micro-organismes dans les boues activées, réduisant ainsi le taux de dégradation de la matière organique.

Quelle quantité d'ions chlorure dans le système de traitement biochimique des eaux usées affectera les micro-organismes

(1) À mesure que la salinité augmente, la croissance des boues activées est affectée. Les changements dans sa courbe de croissance se manifestent par : la période d'adaptation s'allonge ; le taux de croissance de la période de croissance logarithmique devient plus lent ; la durée de la période de décélération de croissance devient plus longue ;

(2) La salinité améliore la respiration des micro-organismes et la lyse des cellules ;

(3) La salinité réduit la biodégradabilité et la dégradabilité de la matière organique. Le taux d'élimination et le taux de dégradation de la matière organique diminuent. Bien que l'allongement du temps d'aération puisse améliorer l'efficacité d'élimination des matières organiques, après un certain temps, l'augmentation du taux d'élimination des matières organiques avec l'augmentation du temps d'aération est lente. D'un point de vue économique, la méthode consistant à augmenter le taux d'élimination des matières organiques riches en sel en prolongeant le temps d'aération n'est pas recommandée ;

(4) Les sels inorganiques améliorent la sédimentation des boues activées. À mesure que la salinité augmente, l'indice de boue diminue ;

(5) Traitement des eaux usées à haute teneur en sel, l'acclimatation des boues activées est un moyen nécessaire au succès du système de traitement. Le processus d’acclimatation des boues activées est le processus qui consiste à adapter progressivement le métabolisme des micro-organismes à l’environnement riche en sel et à permettre aux bactéries tolérantes au sel de se multiplier en grand nombre.

Comment éliminer l’influence des ions chlorure ?

01 Domestication des boues activées

En augmentant progressivement la teneur en ions chlorure de l'influent biochimique, les micro-organismes équilibreront la pression osmotique intracellulaire ou protégeront le protoplasme des cellules grâce à leurs propres mécanismes de régulation de la pression osmotique. Ces mécanismes de régulation incluent l'agrégation de substances de faible poids moléculaire pour former une nouvelle couche protectrice extracellulaire, la régulation de leurs propres voies métaboliques, la modification de la composition génétique, etc.

Par conséquent, les boues activées normales peuvent traiter les eaux usées à haute teneur en ions chlorure dans une certaine plage d'ions chlorure pendant une certaine période de domestication. Bien que les boues activées puissent améliorer la plage de tolérance des ions chlorure du système et améliorer l'efficacité du traitement du système grâce à la domestication, les micro-organismes présents dans les boues activées domestiquées ont une plage de tolérance limitée pour les ions chlorure et sont sensibles aux changements environnementaux. Lorsque l’environnement des ions chlorure change soudainement, la capacité d’adaptation des micro-organismes disparaît immédiatement. La domestication n'est qu'un ajustement physiologique temporaire permettant aux micro-organismes de s'adapter à l'environnement et ne possède pas de caractéristiques génétiques. Cette sensibilité adaptative est très défavorable au traitement des eaux usées.

Le temps d'acclimatation des boues activées est généralement de 7 à 10 jours. L'acclimatation peut améliorer la tolérance des micro-organismes des boues à la concentration en sel. La concentration de boues activées diminue au début de l'acclimatation car l'augmentation de la solution saline est toxique pour les micro-organismes, provoquant la mort de certains micro-organismes, montrant une croissance négative. Au stade ultérieur de l'acclimatation, les micro-organismes adaptés à l'environnement commencent à se reproduire, de sorte que la concentration de boues activées augmente. En prenant comme exemple l'élimination de la DCO par les boues activées dans des solutions de chlorure de sodium à 1,5 % et 2,5 %, les taux d'élimination de la DCO aux stades précoces et tardifs de l'acclimatation sont respectivement de 60 %, 80 % et 40 %, 60 %.

02 Diluer les eaux usées avec une concentration élevée en ions chlorure

Afin de réduire la concentration d'ions chlorure entrant dans le système biochimique, l'influent peut être dilué de sorte que les ions chlorure soient inférieurs à la valeur seuil toxique et que le traitement biologique ne soit pas inhibé. Ses avantages sont des méthodes simples, une opération et une gestion faciles ; ses inconvénients sont une augmentation de l'échelle de traitement, des investissements dans les infrastructures et des coûts d'exploitation. Pour la station d'épuration de Yangli, en raison du grand volume d'affluent et du fonctionnement continu, même si la concentration en ions chlorure est élevée à un certain moment mesurée par des instruments en ligne, l'opérabilité de la dilution ciblée est médiocre. Par conséquent, cette méthode est plus adaptée aux usines et aux entreprises qui produisent des eaux usées à forte concentration en ions chlorure.

03 Choisissez un flux de processus raisonnable

Choisissez différents processus de traitement pour différentes concentrations de teneur en ions chlorure et choisissez de manière appropriée les flux de processus anaérobies pour réduire la plage de tolérance de la concentration en ions chlorure dans l'étape aérobie suivante.

04 Augmentez le DO du système biochimique et augmentez de manière appropriée l'oxygène dissous dans le système biochimique pour assurer l'activité des boues activées.

05 Rejet des boues résiduelles

Augmentez le rejet de boues activées résiduelles pour garantir que les boues se développent pendant la période de croissance logarithmique afin d'améliorer l'efficacité d'élimination des polluants.

06 Ajouter une source de nutriments

En augmentant l'oxygène dissous, le métabolisme des boues est accéléré. Afin d'assurer le métabolisme des boues, une nutrition suffisante doit être assurée. Si nécessaire, une certaine source de nutriments peut être ajoutée de manière appropriée pour garantir l'activité. y de boues.