Pourquoi les eaux usées riches en sel sont-elles si difficiles à traiter ? Nous devons d’abord comprendre ce que sont les eaux usées à haute teneur en sel et l’impact des eaux usées à haute teneur en sel sur le système biochimique ! Cet article ne traite que du traitement biochimique des eaux usées riches en sel !
1. Qu’est-ce que les eaux usées à haute teneur en sel ?
Les eaux usées à haute teneur en sel font référence aux eaux usées dont la teneur totale en sel est d'au moins 1 % (équivalent à 10 000 mg/L). Il provient principalement des usines chimiques ainsi que de la collecte et du traitement du pétrole et du gaz naturel. Ces eaux usées contiennent diverses substances (notamment des sels, des huiles, des métaux lourds organiques et des matières radioactives). Les eaux usées salées sont produites à partir d’un large éventail de sources et la quantité d’eau augmente d’année en année. L'élimination des polluants organiques des eaux usées salées a un impact important sur l'environnement. Des méthodes biologiques sont utilisées pour le traitement. Les substances salines à haute concentration ont un effet inhibiteur sur les micro-organismes. Des méthodes physiques et chimiques sont utilisées pour le traitement, ce qui nécessite des investissements importants et des coûts d'exploitation élevés, et il est difficile d'obtenir l'effet de purification attendu. L’utilisation de méthodes biologiques pour traiter ces eaux usées fait toujours l’objet de recherches en Suisse et à l’étranger.
Les types et les propriétés chimiques de la matière organique dans les eaux usées organiques à haute teneur en sel varient considérablement en fonction du processus de production, mais les sels contenus sont principalement des sels tels que Cl-, SO42-, Na+, Ca2+. Bien que ces ions soient des nutriments essentiels à la croissance des micro-organismes, ils jouent un rôle important en favorisant les réactions enzymatiques, en maintenant l’équilibre membranaire et en régulant la pression osmotique lors de la croissance des micro-organismes. Cependant, si la concentration de ces ions est trop élevée, elle aura des effets inhibiteurs et toxiques sur les micro-organismes. Les principales manifestations sont : une concentration élevée en sel, une pression osmotique élevée, une déshydratation des cellules microbiennes, provoquant la séparation du protoplasme cellulaire ; le relargage réduit l'activité de la déshydrogénase ; teneur élevée en ions chlorure Les bactéries sont toxiques ; la concentration en sel est élevée, la densité des eaux usées augmente et les boues activées flottent et se perdent facilement, affectant ainsi sérieusement l'effet épuratoire du système de traitement biologique.
2. Effet de la salinité sur les systèmes biochimiques
1. Conduire à la déshydratation et à la mort des micro-organismes
À des concentrations de sel plus élevées, les changements de pression osmotique en sont la principale cause. L'intérieur d'une bactérie est un environnement semi-fermé. Il doit échanger des matières bénéfiques et de l’énergie avec l’environnement extérieur pour maintenir sa vitalité. Cependant, il doit également empêcher la plupart des substances externes d’y pénétrer pour éviter d’endommager la biochimie interne. Interférence et obstruction de la réponse.
L’augmentation de la concentration en sel fait que la concentration de la solution à l’intérieur de la bactérie est inférieure à celle du monde extérieur. De plus, en raison de la caractéristique de l'eau passant d'une faible concentration à une concentration élevée, une grande quantité d'eau est perdue dans les bactéries, provoquant des changements dans leur environnement de réaction biochimique interne, détruisant finalement leur processus de réaction biochimique jusqu'à ce qu'il soit interrompu. , les bactéries meurent.
2. Interférer avec le processus d'absorption des substances microbiennes et bloquer leur mort
La membrane cellulaire a la caractéristique d'une perméabilité sélective pour filtrer les substances nocives pour les activités de la vie bactérienne et absorber les substances bénéfiques pour ses activités vitales. Ce processus d'absorption est directement affecté par la concentration de la solution, la pureté du matériau, etc. de l'environnement externe. L'ajout de sel provoque une interférence ou un blocage de l'environnement d'absorption bactérienne, provoquant éventuellement l'inhibition, voire la mort, de l'activité vitale bactérienne. Cette situation varie considérablement en raison des conditions bactériennes individuelles, des conditions des espèces, des types de sel et des concentrations de sel.
3. Empoisonnement et mort de micro-organismes
Certains sels pénétreront à l'intérieur des bactéries au cours de leurs activités vitales, détruisant leurs processus de réaction biochimiques internes, et certains interagiront avec la membrane cellulaire bactérienne, provoquant une modification de leurs propriétés et ne les protégeant plus ou ne pouvant plus absorber certains sels. substances nocives pour les bactéries. Substances bénéfiques, provoquant ainsi l'inhibition de l'activité vitale des bactéries ou leur mort. Parmi eux, les sels de métaux lourds sont les plus représentatifs et certaines méthodes de stérilisation utilisent ce principe.
La recherche montre que l’impact d’une salinité élevée sur le traitement biochimique se reflète principalement dans les aspects suivants :
1. À mesure que la salinité augmente, la croissance des boues activées est affectée. Les évolutions de sa courbe de croissance sont les suivantes : la période d'adaptation s'allonge ; le taux de croissance au cours de la période de croissance logarithmique devient plus lent ; et la durée de la période de croissance de décélération devient plus longue.
2. La salinité renforce la respiration microbienne et la lyse cellulaire.
3. La salinité réduit la biodégradabilité et la dégradabilité de la matière organique. Réduire le taux d’élimination et le taux de dégradation de la matière organique.
3. À quelle concentration de sel le système biochimique peut-il résister ?
Selon la « Norme de qualité de l'eau pour les eaux usées rejetées dans les égouts urbains » (CJ-343-2010), lors de l'entrée dans une station d'épuration des eaux usées pour un traitement secondaire, la qualité des eaux usées rejetées dans les égouts urbains doit être conforme aux exigences du grade B (tableau 1), parmi lesquels produits chimiques chlorés 600 mg/L, sulfate 600 mg/L.
Selon l'annexe 3 du « Code for Design of Outdoor Drainage » (GBJ 14-87) (les éditions GB50014-2006 et 2011 ne précisent pas la teneur en sel), « Concentration admissible de substances nocives dans l'eau d'entrée des structures de traitement biologique », la concentration admissible de chlorure de sodium est de 4000 mg/L.
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 sera considérablement réduit ; lorsque la concentration en ions chlorure dans les eaux usées est supérieure à 8 000 mg/L, le volume des boues augmente. Lors de l'expansion, une grande quantité de mousse apparaît à la surface de l'eau et les micro-organismes mourront les uns après les autres.
Dans des circonstances normales, nous pensons qu'une concentration en ions chlorure supérieure à 2 000 mg/L et une teneur en sel inférieure à 2 % (équivalent à 20 000 mg/L) peuvent être traitées par la méthode des boues activées. Cependant, plus la teneur en sel est élevée, plus le temps d’acclimatation est long. Mais rappelez-vous une chose : la teneur en sel de l’eau entrante doit être stable et ne peut pas trop fluctuer, sinon le système biochimique ne pourra pas y résister.
4. Mesures pour le traitement biochimique des eaux usées à haute teneur en sel
1. Domestication des boues activées
Lorsque la salinité est inférieure à 2 g/L, les eaux usées salées peuvent être traitées par domestication. En augmentant progressivement la teneur en sel de l'eau d'alimentation biochimique, les micro-organismes équilibreront la pression osmotique à l'intérieur des cellules ou protégeront le protoplasme à l'intérieur des cellules grâce à leurs propres mécanismes de régulation de la pression osmotique. Ces mécanismes de régulation incluent l'accumulation de substances de faible poids moléculaire pour former une nouvelle couche protectrice extracellulaire et s'autoréguler. Voies métaboliques, changements dans la composition génétique, etc.
Par conséquent, les boues activées normales peuvent traiter les eaux usées à haute teneur en sel dans une certaine plage de concentration en sel grâce à la domestication pendant une certaine période de temps. Bien que les boues activées puissent augmenter la plage de tolérance au sel du système et améliorer l'efficacité du traitement du système grâce à la domestication, la domestication des boues activées. Les micro-organismes ont une plage de tolérance limitée au sel et sont sensibles aux changements de l'environnement. 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 des micro-organismes pour s'adapter à l'environnement et ne possède aucune caractéristique génétique. Cette sensibilité adaptative est très préjudiciable 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 réduction de la concentration des boues activées au début de l’acclimatation est due à l’augmentation des micro-organismes empoisonnant les solutions salines et provoquant la mort de certains micro-organismes. Il montre une croissance négative. Au stade ultérieur de la domestication, les micro-organismes qui se sont adaptés au changement d'environnement commencent à se reproduire, de sorte que la concentration de boues activées augmente. Prendre la suppression deMORUEpar boues activées dans des solutions de chlorure de sodium à 1,5% et 2,5% à titre d'exemple, les taux d'élimination de la DCO aux étapes précoces et tardives d'acclimatation sont respectivement : 60%, 80% et 40%, 60%.
2. Diluer l'eau
Afin de réduire la concentration de sel dans le système biochimique, l'eau entrante peut être diluée de manière à ce que la teneur en sel soit inférieure à la valeur limite toxique et que le traitement biologique ne soit pas inhibé. Son avantage est que la méthode est simple et facile à utiliser et à gérer ; son inconvénient est qu’il augmente l’échelle de transformation, les investissements en infrastructures et les coûts d’exploitation.
3. Sélectionnez des bactéries tolérantes au sel
Les bactéries halotolérantes sont un terme général désignant les bactéries capables de tolérer de fortes concentrations de sel. Dans l’industrie, il s’agit majoritairement de souches obligatoires qui sont criblées et enrichies. Actuellement, la teneur en sel la plus élevée peut être tolérée à environ 5 % et peut fonctionner de manière stable. Elle est également considérée comme une sorte d’eaux usées à haute teneur en sel. Une méthode de traitement biochimique !
4. Choisissez un flux de processus raisonnable
Différents processus de traitement sont sélectionnés pour différentes concentrations de teneur en ions chlorure, et le processus anaérobie est sélectionné de manière appropriée pour réduire la plage de tolérance de la concentration en ions chlorure dans la section aérobie suivante.
Lorsque la salinité est supérieure à 5 g/L, l’évaporation et la concentration pour le dessalement sont la méthode la plus économique et la plus efficace. D'autres procédés, tels que les procédés de culture de bactéries contenant du sel, posent des problèmes qui sont difficiles à mettre en œuvre dans la pratique industrielle.
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Heure de publication : 25 janvier 2024
