高盐废水嗜盐过渡区生物处理作用机制研究及生化调控方法与原理

由于生物抑制作用，高盐废水生物处理已成为污水处理与资源化领域的研究热点。针对高盐废水生物处理技术工程化失败的核心问题是工程水质波动，且盐度多处在嗜盐过渡区的问题，本项目将开展典型嗜盐菌菌株最适宜盐度频谱及嗜盐指数（OD50）研究，建立嗜盐过渡区嗜盐菌基础数据库；深入探讨嗜盐过度区特性嗜盐菌冲击负荷响应机制以及典型有机污染物降解途径及热力学与动力学过程，阐明高盐废水嗜盐过渡区生物处理作用机制；研究嗜盐过渡区嗜盐工程菌群特性变化规律，建立基于菌群特性参数的高盐废水生物处理效能衰减预警方法；阐明复合嗜盐菌高效处理高盐废水的菌群协同作用机制与过程，建立效能衰减指数（De80）及基于效能衰减指数（De80）的高盐废水生物处理的应激平衡生化调控方法与原理。通过本项目研究，将填补嗜盐过渡区生物处理技术研究一直缺少应用基础支撑的空白，为高盐废水生物处理工艺设计与稳定运行及优化提供应用基础支撑。

由于生物抑制作用，高盐废水生物处理已成为污水处理与资源化领域的研究热点。针对高盐废水生物处理技术工程化失败的核心问题是工程水质波动，且盐度多处在嗜盐过渡区的问题，本项目提出了嗜盐过渡区概念、控制原理与控制方法，研究结果表明：流式细胞仪、原子力显微镜、扫描电子显微镜、Miseq环境微生物群落多样性分析、高盐废水COD检测等是嗜盐过渡区应用基础研究的有效表征方法；在不同盐度下，依据嗜盐菌“活、病、死”特征，嗜盐区可划分为： 最适区（活）、过度区（病）、抑制区（死）；嗜盐菌存在嗜盐过渡区，依据嗜盐过渡区所处盐度升高或盐度降低过程，嗜盐菌嗜盐机制与调控方法不同；而对于嗜盐菌群，存在区间嗜盐过渡区，依据“淡水、轻度、中度、极端”嗜盐菌群，区间嗜盐过渡区的嗜盐与调控机制不同，可以依据嗜盐菌嗜盐过渡区基础数据区判定；嗜盐菌生长动力学与污染物降解模拟结果也表明，嗜盐菌的生长与污染物的降解也存在嗜盐过渡区，以营养盐为底物适用于Monod方程，以毒性为底物适用于Haldane模型，嗜盐菌的生长动力学与污染物降解嗜盐过渡区可依据嗜盐机制与模拟方程进行有效调控。传统活性污泥法模拟结果表明，厌氧、反硝化、好氧等传统活性污泥法存在嗜盐过渡区，好氧硝化过度区窄，最敏感。依据嗜盐过渡区控制原理，即盐度波动的嗜盐过渡区动力学速率下降与嗜盐机制变化，提出了预处理调节池等技术应用工程中试，结果表明，效果好，运行稳定。另外，极端嗜盐菌存在明显的嗜盐过渡区，但是嗜盐最适区小，过度区极窄、动力学速率慢，缺少工程价值，因此，提出极端嗜盐区废水可采用电渗析分离浓缩，淡盐水侧嗜盐过渡区控制微生物处理技术，更高效。