排水処理における塩素イオンの細菌への影響とその対策

微生物は、質量が 5 ～ 8.5 g/L の NaCl 溶液などの等張圧下でよく増殖します。低浸透圧（p(NaCl)=0.1g/L）下では、溶液中の多量の水分子が微生物に侵入し、微生物細胞が膨張し、ひどい場合には破裂して微生物が死に至ります。高い浸透圧（p(NaCl)=200g/L）下では、微生物内の大量の水分子が体内に浸透し（すなわち、脱水）、細胞に原形質溶解を引き起こします。

微生物の単位構造は細胞であり、細胞壁は半透膜に相当します。塩素イオン濃度が2000mg/L以下の場合、細胞壁が耐えられる浸透圧は0.5～1.0気圧です。細胞壁や細胞質膜がある程度の靭性や弾性を持っていたとしても、細胞壁が耐えられる浸透圧は5～6気圧を超えることはありません。

ただし、水溶液中の塩素イオン濃度が5000mg/Lを超えると、浸透圧が10～30気圧程度まで上昇します。このような高い浸透圧下では、微生物内の大量の水分子が体外の溶液に侵入し、細胞の脱水や原形質溶解を引き起こし、重篤な場合には微生物が死滅してしまいます。工学的な経験データによると、廃水中の塩素イオン濃度が 2000mg/L を超えると、微生物の活動が阻害され、COD 除去率が大幅に低下します。排水中の塩素イオン濃度が8000mg/Lを超えると、汚泥の体積が膨張し、水面に大量の泡が発生し、微生物が次々と死滅してしまいます。

汚泥の活性抑制効果の発現

生化学系の塩化物イオン濃度が急激に変化すると、汚泥の炭化・硝化特性が急速に弱まるか消失するため、COD除去率が大幅に低下し、硝化過程で亜硝酸塩が蓄積します。下水中の溶存酸素を増やしても、その効果は明ら​​かではありません。つまり、活性汚泥は塩素イオン濃度に対してある程度の耐性を持っています。塩化物イオン濃度がある値を超えると、システムの分解能力が低下し、最終的にシステムの処理能力が失われます。

塩化物イオンの急激な変化は、塩化物イオンの緩やかな変化よりもシステムに大きな影響を与えます。塩素イオンが増加すると有機物の分解速度が低下するため、塩素イオンを含む排水の処理にはF/M（栄養塩と活性汚泥の質量比）が低い方が適します。

塩化物イオンは汚泥中の微生物の組成を変化させ、汚泥および排水SSの沈降を変化させ、その結果、重大な汚泥の損失、活性汚泥濃度の低下、汚泥指数の上昇、および30分間沈降量の低下を引き起こします。レート。

活性汚泥の顕微鏡検査の結果によると、低塩分では生物相が比較的豊富で、多種多様な糸状細菌、フロック、原生動物が存在します。活性汚泥粒子は大きく、フロックは緻密であり、フロックはある程度の緻密性を有する。流入水の塩化物イオン濃度の増加に伴い、塩化物イオンが当初の150mg/Lから1000mg/Lまで急激に増加すると、糸状菌や原生動物は基本的に存在せず、フロックはより緻密になります。このときフロックは小さくなり、異常に緻密になる。下水中の有機物の分解は、主に下水中の多数の微生物の共同作用によって完了します。塩素イオンが増加すると活性汚泥中の微生物が減少し、有機物の分解速度が低下します。

下水生化学処理システム中の塩素イオン含有量が微生物にどの程度影響を与えるか

(1) 塩分濃度が増加すると、活性汚泥の成長が影響を受けます。その成長曲線の変化は次のような形で現れます。 適応期間が長くなります。対数成長期の成長速度が遅くなる。減速成長期間の期間が長くなります。

(2) 塩分は微生物の呼吸と細胞の溶解を促進します。

(3) 塩分は有機物の生分解性と分解性を低下させます。有機物の除去率、分解率が低下します。曝気時間を長くすると有機物の除去効率は向上しますが、一定時間が経過すると曝気時間の増加に伴う有機物の除去率の増加が遅くなります。経済的な観点から、曝気時間を延長して高塩分有機物の除去率を高める方法は得策ではありません。

(4) 無機塩は活性汚泥の沈降を促進します。塩分濃度が増加すると、汚泥指数は減少します。

(5) 高塩分下水を処理し、活性汚泥を順化させることは、処理システムを成功させるために必要な手段である。活性汚泥の馴化プロセスは、微生物の代謝を高塩分環境に徐々に適応させ、耐塩性細菌を大量に増殖させるプロセスです。

塩素イオンの影響を取り除くにはどうすればよいですか?

01 活性汚泥の家畜化

微生物は、生化学的流入液の塩化物イオン含有量を徐々に増加させることにより、細胞内の浸透圧のバランスをとったり、独自の浸透圧調節機構を通じて細胞内の原形質を保護したりします。これらの調節機構には、低分子量物質を集合させて新しい細胞外保護層を形成すること、それら自体の代謝経路を調節すること、遺伝子構成を変化させることなどが含まれます。

したがって、通常の活性汚泥は、一定期間の栽培を経て、一定の塩化物イオン範囲内の高塩化物イオン排水を処理することができる。活性汚泥は、家畜化によってシステムの塩化物イオン許容範囲を改善し、システムの処理効率を向上させることができますが、家畜化された活性汚泥中の微生物は、塩化物イオンに対する許容範囲が限られており、環境の変化に敏感です。塩素イオン環境が急激に変化すると、微生物の適応力はたちまち失われてしまいます。家畜化は、微生物が環境に適応するための一時的な生理学的調整にすぎず、遺伝的特徴を持ちません。この適応感度は、下水処理にとって非常に不利です。

活性汚泥の馴化時間は通常7～10日間です。順応により、塩分濃度に対する汚泥微生物の耐性が向上します。塩水の増加は微生物にとって有毒であり、一部の微生物が死滅し、負の増殖を示すため、馴化の初期段階では活性汚泥の濃度が減少します。馴化後期になると、環境に適応した微生物が繁殖し始めるため、活性汚泥濃度が増加します。 1.5%および2.5%塩化ナトリウム溶液中の活性汚泥によるCOD除去を例にとると、順化の初期および後期段階でのCOD除去率はそれぞれ60%、80%、40%、60%です。

02 塩素イオン濃度の高い希釈排水

生化学系に入る塩化物イオンの濃度を下げるために、流入液を希釈して塩化物イオンが毒性の閾値より低くなり、生物学的処理が阻害されないようにすることができます。その利点は、方法が簡単で、操作と管理が簡単であることです。欠点は、治療規模、インフラ投資、運営コストの増加です。楊麗下水処理場の場合、流入水量が多く連続運転のため、オンライン計測器で測定したある時点で塩化物イオン濃度が高くても、目的の希釈の操作性が悪い。したがって、この方法は、塩素イオン濃度の高い排水を生成する工場や企業に適しています。

03 合理的なプロセス フローを選択する

塩素イオン含有量の濃度に応じて異なる処理プロセスを選択し、嫌気プロセスの流れを適切に選択して、次の好気段階での塩素イオン濃度の許容範囲を小さくします。

04 生化学系のDOを増加させ、生化学系内の溶存酸素を適切に増加させて、活性汚泥の活性を確保します。

05 残留汚泥の排出

残留活性汚泥の排出量を増やし、汚泥を対数成長期に成長させ、汚染物質の除去効率を向上させます。

06 栄養源を追加する

溶存酸素を増加させながら汚泥の代謝を促進します。汚泥の代謝を確実にするためには、十分な栄養を確保する必要があります。必要に応じて、活性を確保するために特定の栄養源を適切に追加できます。 汚泥のy.