氯离子对污水处理中细菌的影响及对策

高浓度的氯离子对废水生物处理过程产生毒害，主要通过增加环境渗透压来实现，这一过程会破坏微生物的细胞膜和菌体内的酶，进而干扰微生物的正常生理活动。

微生物在等渗透压环境下生长**，例如在质量为5～5g／L的NaC1溶液中。然而，在低渗透压条件（如p(NaC1)=1g／L）下，微生物体内的水分会大量渗出，导致细胞膨胀甚至破裂，进而造成微生物死亡。相反，在高渗透压环境（如p(NaC1)=200g／L）中，微生物会失去大量水分，发生质壁分离。

微生物的细胞壁，类似于半渗透膜，具有一定的渗透压承受能力。在氯离子浓度不超过2000mg/L的情况下，细胞壁可以承受的渗透压大约在5-0大气压之间。但当氯离子浓度超过5000mg/L时，渗透压会急剧升高至10-30大气压，这时微生物体内的水分会大量流失，细胞发生质壁分离，严重时甚至导致微生物死亡。

工程实践表明，当废水中氯离子浓度超过2000mg/L时，微生物的活性会受到显著抑制，导致COD去除率明显下降。而当氯离子浓度进一步升高至8000mg/L以上时，污泥体积会异常膨胀，水面出现大量泡沫，微生物相继死亡。

此外，生化系统中氯离子浓度的突然变化对污泥性能的影响远大于其逐渐变化。随着氯离子浓度的升高，有机物的降解速度逐渐降低。因此，采用低F/M（养料与活性污泥的质量比）运行方式可能更有利于处理含氯离子废水。同时，氯离子的存在也会改变污泥中微生物的组成，进而影响污泥的沉淀性和出水SS，导致污泥流失、活性污泥浓度下降以及污泥指数升高等问题。
活性污泥镜检结果显示，在低盐环境下，生物相较为丰富，丝状细菌、菌胶团以及原生动物种类繁多，活性污泥颗粒较大，菌胶团呈现封闭状态，絮凝体具有一定的紧密度。然而，随着来水氯离子浓度的升高，当氯离子浓度从150mg/L突变至1000mg/L时，丝状菌和原生动物的数量明显减少，而菌胶团变得更为密实，絮体也变得细小且异常紧密。这是因为污水中有机物的降解主要依赖于大量微生物的共同作用，而氯离子浓度的增加会导致活性污泥中微生物种类数量的减少，进而使有机物的降解速率下降。
此外，随着盐度的升高，活性污泥的生长也会受到影响，具体表现为适应期延长、对数增长期生长速度减慢以及减速生长期历时增长。同时，盐度还会加强微生物的呼吸作用和细胞的溶胞作用，并降低有机物的可生物降解性和可降解程度，进一步导致有机物去除率和降解速率的下降。尽管延长曝气时间可以在一定程度上提高有机物的去除效率，但超过一定时间后，曝气时间的增加对提高有机物去除率的效果并不明显，因此从经济角度考虑，通过延长曝气时间来提高高盐有机物的去除率并不可行。

另一方面，无机盐的存在会加强活性污泥的沉降性，随着盐度的增加，污泥指数呈现下降趋势。因此，处理高盐污水时，驯化活性污泥成为处理系统成功的关键。活性污泥的驯化过程实质上是使微生物逐渐适应高盐环境，并促进耐盐菌大量繁殖的过程。

为了消除氯离子的影响，可以采取活性污泥的驯化措施。通过逐步提高生化进水中氯离子的含量，微生物会启动自身的渗透压调节机制来平衡细胞内外的渗透压或保护细胞内的原生质。这些调节机制包括聚集低分子量物质以形成新的胞外保护层、调节自身代谢途径以及改变基因组成等。通过这一过程，活性污泥可以逐渐适应高盐环境，从而提高处理高盐有机废水的效能。
因此，在一定的氯离子浓度范围内，通过驯化，活性污泥可以逐渐适应并处理高氯离子废水。尽管驯化过程能提高系统对氯离子的耐受范围和处理效率，但微生物对氯离子的耐受范围是有限的，且对环境变化敏感。当氯离子环境发生突变时，微生物的适应性会迅速丧失。值得注意的是，驯化只是微生物对环境变化的暂时生理调整，并不具有遗传特性。这种适应性的不稳定性对污水处理构成了不小的挑战。

活性污泥的驯化过程通常需要7-10天。在驯化初期，由于盐溶液的增加对微生物产生毒害，活性污泥浓度会暂时减少。然而，随着驯化的进行，适应了环境的微生物开始大量繁殖，活性污泥浓度逐渐增加。以5%和5%的氯化钠溶液中的活性污泥对化学需氧量（COD）的去除情况为例，驯化初期与驯化后期的COD去除率分别达到了60%和80%，以及40%和60%，显示出显著的改善。

另一种处理高氯离子废水的方法是稀释进水。通过降低进水中的氯离子浓度，使其低于毒域值，从而避免生物处理受到抑制。这种方法简单易行，但可能会增加处理规模、基建投资和运行费用。对于洋里污水厂这类进水量大且连续运行的设施，由于难以针对某一时间的氯离子浓度进行**稀释，因此该方法可能更适合于产生高氯离子浓度废水的工厂企业。

此外，选择合理的工艺流程、提高生化系统中的溶解氧、排放剩余污泥、以及投加营养源等措施，都可以帮助活性污泥更好地适应高氯离子环境，提高有机物的去除率和处理效率。