高鹽腌制廢水處理工藝
在國內農副食品加工行業中，醬腌制行業在最近幾年中快速發展，但是腌制廢水具有鹽度大、有機污染物濃度高等特點，以前，多采用物理化學工藝處理高鹽廢水。例如：電絮凝、吸附和反滲透，但由于投資成本高、運行費用高，還有二次污染的風險，工程應用困難較大。此外，新型耐鹽菌和嗜鹽菌的篩選、開發使之成為處理含鹽廢水的一種技術手段，但由于添加耐鹽菌后破壞原有的微生物群落結構，不具備長效的穩定性，需要周期性添加，增加運行成本。因此，結合目前先進的耐鹽微生物馴化方法和生化處理工藝，建立穩定高效的耐鹽微生物群落結構的污水處理工藝是解決高鹽廢水污染的重點。目前，國內外已有學者嘗試將SBR、生物濾池、UASB等成熟的污水處理工藝應用到高鹽廢水處理領域，獲得了一些寶貴的經驗和研究成果，為后續的研究奠定了基礎。
經調查分析，蔬菜腌制廢水中的主要污染物分為兩大類：水溶性和非水溶性成分。水溶性成分主要包括糖類、果膠、有機酸、水溶性纖維素、水溶性色素、酶、部分含氮物質和礦物質；非水溶性物質主要包括纖維素、半纖維素、木質素、原果膠、淀粉、色素、礦物質和有機酸鹽等。除部分色素和纖維素屬于難降解成分外，其他污染物都具有較好的可生化性。
生物接觸氧化法兼有活性污泥法及生物膜法的特點，池內具有較高的容積負荷〔可達2.0～3.0kg/（m3·d）〕，另外接觸氧化工藝不需要污泥回流，無污泥膨脹問題，運行管理較活性污泥法簡單，對水量水質的波動有較強的適應能力，適用于含鹽有機廢水的處理。
筆者采用厭氧—生物接觸氧化復合工藝處理成分復雜的實際腌制廢水。考察不同菌源、溶解氧、鹽度等因素對COD處理效果的影響。研究工藝的可行性及存在的問題，為工藝的進一步改進和耐鹽微生物的群落結構分析和構建提供依據。
1材料與方法
1.1材料與儀器
腌制廢水來源于某腌制食品加工有限公司的排污口，其主要水質指標為：COD4200～6250mg/L、NH3-N30～50mg/L、鹽度（NaCl）20000～27000mg/L、pH4.5～5。
初始菌源：A—某制藥廠提供的耐鹽污泥（鹽度為3000mg/L）；B—遼寧省環境科學研究院生活污水實驗處理裝置中的活性污泥。
處理裝置：由遼寧省環境科學研究院自行設計加工，工藝流程如圖1所示，實驗設備主要結構如圖2所示，工藝參數如表1所示。
注：處理規模為18L/d；采用組合式軟性填料。
1.2分析方法
COD：取水樣，離心去除懸浮物，用稀釋法和HgSO4隱蔽排除Cl-干擾，再用重鉻酸鉀法（GB/T11914—1989）分析COD指標。
鹽度（NaCl）：取水樣，離心去除懸浮物，使用美國哈希公司HQ40d系列多參數數字化分析儀測試水中鹽度。
pH：取水樣，離心分離，取上清液，用美國哈希公司HQ40d系列多參數數字化分析儀得水的酸堿度。
BOD5：取水樣后離心，取上清液過濾，用稀釋與接種法（GB/T7488—1987）分析濾液的BOD5。
1.3實驗方法
1.3.1鹽度梯度逐級馴化
馴化采用逐級提升鹽度的馴化方法。廢水取自某腌制食品加工廠的生產廢水，初始污泥分別選擇用某制藥廠耐鹽污泥和一般活性污泥。
分別通過稀釋原水的方法配制成不同鹽度的多個等級的進水。相應的水中COD也發生變化。
每一級馴化采用連續進水方式，初始時各單元中廢水水質相同，每天監測一次缺氧池和二級接觸氧化池出水的COD，直至COD穩定（COD的變化小于100mg/L）。
1.3.2pH的單因素考察
在保持進水水質和水量不變的情況下，調整進水pH進行實驗研究，每隔24h取樣分析，待運行穩定后，選取水質參數作為參考，考察pH對廢水處理效果的影響及處理過程中廢水pH的變化情況。
1.3.3鹽度的單因素考察
利用稀釋后鹽度為10000mg/L，COD為2700mg/L的腌制廢水，分別加入不同量的NaCl，配制成COD為2700mg/L，不同鹽度的模擬廢水，該系列廢水中，污染物的成分和濃度均相同。將不同鹽度的廢水按先后順序逐一通入處理裝置中，待運行穩定后，監測厭氧池和二級接觸氧化池出水的COD。考察鹽度對反應器運行效果的影響。
1.3.4停留時間的單因素考察
在保持進水鹽度為20000mg/L，COD為4150mg/L不變的情況下，逐漸調整進水流量（Q），使停留時間逐步增大，考察腌制廢水COD去除率的變化情況。
2結果與討論
2.1耐鹽微生物體系的選擇
以不同污泥為接種源馴化后的耐鹽微生物體系對腌制廢水COD的去除情況如表2所示。在相同鹽度和馴化方法下對兩種不同污泥馴化5個周期，共45d后，監測COD的變化。由表2可見，體系A的COD去除率在各種鹽度條件下都高于體系B。由于實驗中其他條件均相同，可以推斷COD去除率差異主要是由兩種微生物體系的群落結構差異造成的；制藥廠污泥由于長時間處理3000mg/L鹽度的污水，其中的微生物具有了一定的耐鹽性，較體系B有一定優勢。因此，后續研究主要圍繞體系A展開。
表2微生物A、B體系處理效果
實驗使用微生物A體系，在進水鹽度低于13000mg/L，進水COD低于3000mg/L時，出水COD<450mg/L，達到食品行業廢水排入污水處理廠的排放標準（遼寧省污水綜合排放標準，DB21/1627—2008）。體系B在進水鹽度低于10000mg/L，進水COD低于2700mg/L時，出水才能達到上述排放標準。
馴化過程中出水COD的逐日變化如圖3所示。
由圖3可見，隨著進水鹽度和COD的增加，最終去除率呈現下降趨勢，由第一馴化周期的87%下降到第五周期的79%，這說明鹽度的增加還是對微生物的代謝功能產生了一定的抑制作用。
2.2pH的變化及影響
在進水COD為3000mg/L，鹽度為10000mg/L的連續運行條件下，實驗發現進水pH在5～7之間變化對工藝的影響較小，對COD去除率影響不大。
這主要歸因于厭氧池提高了整個處理工藝的穩定性。但隨著進水pH的變化，出水pH也發生一定的變化。具體情況如表3所示。
由表3可見，在A、B兩個耐鹽微生物體系中，出水的pH都有較大的變化，但是兩者差別比較小。原水初始pH=5時，廢水中含有部分醋酸。在進水時使用NaOH調節pH后，形成醋酸鹽，在后續的生化處理過程中，醋酸逐漸被微生物代謝，使出水pH增大。鑒于進水pH對工藝處理效果影響不大，而且加堿中和會增大腌制廢水的鹽度，給廢水處理帶來更大的困難，后續鹽度和停留時間的單因素考察實驗進水pH=5。
2.3鹽度對厭氧和好氧段的影響
在進水COD為3000mg/L，鹽度從10000mg/L增加到20000mg/L時，考察了出水COD的變化情況。為了更直觀地說明鹽度增加對各段工序處理能力的影響，考察的是各段工藝的實際運行負荷。具體情況如圖4所示。
由圖4可見，隨著進水鹽度的增加，厭氧段的處理能力逐步下降，當鹽度大于16000mg/L時，鹽度對厭氧段處理能力的影響增大。這可能是由于鹽度的增加，導致體系中的生存環境超過微生物的耐受范圍，抑制了厭氧微生物胞內的酶活性，導致代謝速率降低，某些微生物開始衰亡。
同時，隨著進水鹽度的增加，好氧段的處理能力也逐步下降，當鹽度大于16000mg/L時，鹽度對好氧段處理能力的影響程度加大。但與厭氧段相比，其所受鹽度的影響較小。鹽度的增加會導致污泥中絲狀菌的增加，降低污泥的沉降性，在相同的曝氣情況下，污泥流失增多，污泥齡減小，從而導致好氧段的處理能力下降。
2.4停留時間對COD去除率的影響
在進水鹽度為20000mg/L，COD為4150mg/L條件下，考察了停留時間對COD去除率的影響，結果如圖5所示。
由圖5可見，COD去除率隨停留時間的增大而增大，但COD去除率增長速率逐漸降低。當停留時間大于2.5d后，去除率增長緩慢，基本保持在82.5%~83.5%。說明在此范圍內增加停留時間，并不能有效地提高反應器的處理效率。考慮到工程應用的能耗因素，選取停留時間為2.5d。
3結論
試驗結果表明，采用厭氧/接觸氧化工藝處理高鹽腌制廢水，接種制藥廠污泥馴化后得到的微生物體系要略好于A/O活性污泥，這與微生物的群落結構有很大的關系；隨著進水鹽度由10000mg/L增加到20000mg/L，出水COD在300～600mg/L；鹽度變化對厭氧段的影響大于好氧段；對整個工藝影響不大，可以保持相對穩定運行。在進水鹽度為20000mg/L，COD為4150mg/L時，整個工藝的最佳停留時間為2.5d。使用制藥廠污泥馴化得到的體系，當進水鹽度不高于13000mg/L，COD不高于3000mg/L時，出水COD<450mg/L，達到該行業排入污水處理廠的排放標準。
在呂寶一等對兩端A/O生物接觸氧化處理高鹽腸衣廢水的研究中，COD去除率均高達96%。本實驗研究的COD去除率低于90%，原因可能在于腌制廢水中的有機污染物成分復雜，并存在部分難降解有機物。總體而言，厭氧+生物接觸氧化工藝適用于處理腌制含鹽廢水，如果經過進一步的工藝改進和優化，應用前景非常廣闊。
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