高鹽廢水處理與研究進展

近幾年隨著我國經(jīng)濟的高速發(fā)展，化工行業(yè)的發(fā)展同樣十分迅速，化工行業(yè)的出現(xiàn)，讓我國污水處理廠出現(xiàn)了大量的高鹽有機廢水，高鹽有機廢水的排放量每年增加。分析了當前的科技發(fā)展中，高鹽有機廢水的處理方式及研究進度，并且選取了不同的處理方式。

現(xiàn)階段，規(guī)?；幚砀啕}廢水仍然存在處理效率低、運行成本高的特點，還存在很多需要突破和解決的關(guān)鍵技術(shù)問題。例如，采用反滲透法處理高鹽廢水時，反滲透膜和汲取液等核心問題仍未很好解決；如何提高反滲透處理的水量，如何延長膜件的使用壽命，如何有效防止膜污染等問題仍需函待解決。

一、高鹽廢水簡介

高鹽廢水是指總含鹽質(zhì)量分數(shù)至少1%的廢水。其主要來自化工廠及石油和天然氣的采集加工等。這種廢水含有多種物質(zhì)(包括鹽、油、有機重金屬和放射性物質(zhì))。

高含鹽量有機廢水的有機物根據(jù)生產(chǎn)過程不同，所含有機物的種類及化學性質(zhì)差異較大，但所含鹽類物質(zhì)多為Cl^-、SO₄^2-、Na⁺、Ca²⁺等鹽類物質(zhì)。由于其成分復(fù)雜多樣，鹽分高，對微生物生長具有較強的抑制和毒害作用，因此該廢水處理技術(shù)難度遠比普通污水處理要大得多。含鹽廢水的產(chǎn)生途徑廣泛，水量也逐年增加。因此，高鹽廢水處理在污水處理中有重要地位，是廢水處理研究的重點，也是難點。目前研究和常用的高鹽廢水方法有蒸發(fā)法、電解法、膜分離法、焚燒法和生物法等。高鹽廢水是指以NaCl含量計算的總鹽的質(zhì)量分數(shù)大于等于1%的廢水。這類廢水除了含有有機污染物外，還含有鈣、鎂、鈉、氯和硫酸根等大量可溶性無機鹽離子，甚至含有放射性物質(zhì)。

高鹽廢水主要來源以下幾個途徑：a、海水：通常來源于沿海城市工業(yè)用水過程中的排水或冷卻循環(huán)水。b、工業(yè)生產(chǎn)：高鹽廢水主要來源印染、煉化、采油、制藥和制鹽等企業(yè)生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的排水。c、含鹽生活污水：主要來源于海水利用，將海水用于城市生活中的消防、沖灑道路、沖廁等不與人體直接接觸的生活雜用水。d、含鹽量高的地下水：有些地區(qū)的地下水中含鹽量較高，總?cè)芙庑怨腆w含量大，例如內(nèi)蒙古河套部分地區(qū)、河北平原部分淺層地下水出現(xiàn)微咸水和咸水。

二、高鹽廢水處理技術(shù)應(yīng)用現(xiàn)狀及優(yōu)缺點分析

1、高效蒸發(fā)技術(shù)

高鹽水的高效蒸發(fā)技術(shù)一般是針對鹽分含量在40000mg/L以上的高鹽廢水，對于鹽含量在1%～4%的低濃度高鹽水來說，高效蒸發(fā)技術(shù)具體來說主要有：多效蒸發(fā)技術(shù)、機械式蒸汽再壓縮技術(shù)。多效蒸發(fā)技術(shù)指的是同時使用多個串聯(lián)的蒸發(fā)，熱的蒸汽依次通過幾個蒸發(fā)，前一個蒸發(fā)的熱蒸汽再進入后一個蒸發(fā)，逐級蒸發(fā)，有效利用熱源，達到高鹽廢水除鹽的目的。機械式蒸汽再壓縮技術(shù)簡稱MVR技術(shù)，是一種借助蒸汽壓縮機進行熱源有效利用的工藝，通過蒸汽的再次壓縮獲得動力，并不斷往復(fù)，以提高蒸汽的熱利用效率。高效蒸發(fā)的技術(shù)可以成功分離廢水中的鹽分和水分，然后再分別進行處理，是比較高效優(yōu)質(zhì)的處理高鹽廢水的方法，所以，目前這種技術(shù)在煤化工和醫(yī)藥、農(nóng)藥行業(yè)都有比較廣泛的應(yīng)用。但是對于鹽水中的有機污染物含量過高的鹽水，蒸發(fā)過程中非常容易產(chǎn)生泡沫造成沖料，同時還可能影響鹽的品質(zhì)，導致出鹽夾帶過多有機物，還需要繼續(xù)處理。

2、生物法脫鹽

此工藝主要利用的微生物氧化分解有機物。微生物能處理吸附有害的有機污染物，高鹽廢水通過它的降解后能夠轉(zhuǎn)化大量的有機物為無機物，廢水通過凈化而再次應(yīng)用于工業(yè)領(lǐng)域，此工藝方法具有其他物理化學處理方法不同的優(yōu)勢，環(huán)保且安全性更強。微生物種類多種多樣、面對各種污染廢水的環(huán)境能夠通過變異具有很強的適應(yīng)性、且新陳代謝能力好，可以產(chǎn)生專一性的降解酶處理各類高鹽廢水，潛力較大。如生物接觸氧化工藝有著抗毒、耐沖擊、微生物較為穩(wěn)定、具有很強的容積負荷性、能夠保持污泥齡的優(yōu)勢，作為生物脫鹽技術(shù)來說十分常用。比常規(guī)的活性污泥處理方法的水力停留時間更短。

例：兩段式接觸氧化工藝可以把廢水的含無機鹽濃度降低到2.5*104mg/L以下，能達到95%的COD去除率。厭氧技術(shù)及其改良工藝利用厭氧菌、硝化細菌、嗜鹽菌等微生物對高鹽廢水特殊的環(huán)境適應(yīng)性達到降低鹽分的作用，他們能在高鹽的水域環(huán)境中維持體內(nèi)的低水活度，從而達到降低高鹽廢水COD的目的。據(jù)資料了解，若泥齡為18日左右，嗜鹽菌在SBR反應(yīng)容器中能夠達到95%的COD處理率，高于61%的氨氮處理率。但目前我國對此方法的工藝技術(shù)還不完善，技術(shù)熟練度不高，但生物法脫鹽的環(huán)保性，經(jīng)濟性將在未來高鹽廢水處理中擁有很好的前景。

3、膜處理技術(shù)

膜蒸餾是一種新型的水處理技術(shù)，其特點是無需加熱加壓，只需要在常溫常壓的條件下進行處理，其過濾材料是疏水微孔膜。采用膜蒸餾技術(shù)進行水處理時，利用被處理液體中所包含的易揮發(fā)性物質(zhì)所揮發(fā)形成的氣體，在處理膜兩側(cè)形成壓力差，并透過處理膜，最終實現(xiàn)篩選分離的一種處理技術(shù)。與傳統(tǒng)回收方法相比，該方法操作簡單，一次性投資少，回收濃水的效率非常高。研究表明，膜蒸餾技術(shù)處理穩(wěn)定，脫鹽率高達99%。選擇中壓反滲透、高壓反滲透和超高壓反滲透作為高濃鹽水處理的核心工藝，并經(jīng)美國陶氏ROSA軟件計算，確定了中壓反滲透、高壓反滲透和超高壓反滲透單元的結(jié)構(gòu)和膜元件類型。最終確定“調(diào)節(jié)池+高效沉淀池+汽水反沖濾池+超濾+高壓反滲透+DTRO+蒸發(fā)結(jié)晶"的處理工藝。采用此系統(tǒng)處理后，最終可將高濃鹽水轉(zhuǎn)化為回用水、污泥和鹽泥，實現(xiàn)系統(tǒng)“零"排放，系統(tǒng)每噸水的處理成本為23.243元。

美國哥倫比亞大學研發(fā)利用“反滲透+膜蒸餾（MD）"技術(shù)對濃鹽水進行處理用以鹽的回收利用，該方案現(xiàn)處于實驗研究階段，分別將NaCl溶液、合成海水、高鹽水通過該工藝組合，表現(xiàn)出很好的穩(wěn)定性，相對于傳統(tǒng)技術(shù)而言，出鹽品質(zhì)很好，水的回收率可達到90%以上。波蘭Marian Turek等人采用“電滲析（ED）+蒸發(fā)結(jié)晶"技術(shù)，該組合工藝相對于單一的蒸發(fā)濃縮和結(jié)晶，結(jié)晶出一噸鹽的電耗從970kW·h降至500kW·h，節(jié)能效果明顯，該處理系統(tǒng)在ED膜和蒸發(fā)結(jié)晶之前進行了預(yù)處理，投加氫氧化鈣，去除部分硬度和硅，以利于ED膜更好的工作。

三、高鹽有機廢水未來處理技術(shù)展望

高鹽有機廢水處理主要存在物理化學法處理成本高，生物法占地面積大等因素制約，尤其是含鹽量過高的高鹽廢水鹽度嚴重影響了生物法在高鹽度廢水處理中的應(yīng)用。因此未來高鹽有機廢水處理工藝研究，主要集中在高效快捷的高鹽有機廢水處理的生物反應(yīng)器及其多種方法的組合工藝。機理研究主要集中在嗜鹽菌的降鹽機理和工藝條件。

結(jié)束語

隨著人口的增長和社會經(jīng)濟的發(fā)展，水的需求量呈現(xiàn)急劇上升趨勢，然而，日益嚴重的水體污染，不斷惡化的水質(zhì)，使可用的水資源日漸匱乏。國家實施了一系列保護水資源的法律法規(guī)，嚴格控制污水的排放，因此，尋找更為經(jīng)濟有效的污水處理技術(shù)成為社會持續(xù)健康發(fā)展的一項亟待解決的問題。