高鹽廢水處理與研究進(jìn)展

近幾年隨著我國經(jīng)濟(jì)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(jī)廢水，高鹽有機(jī)廢水的排放量每年增加。分析了當(dāng)前的科技發(fā)展中，高鹽有機(jī)廢水的處理方式及研究進(jìn)度，并且選取了不同的處理方式。

現(xiàn)階段，規(guī)模化處理高鹽廢水仍然存在處理效率低、運(yùn)行成本高的特點(diǎn)，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?jǐn)?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(jī)重金屬和放射性物質(zhì))。

高含鹽量有機(jī)廢水的有機(jī)物根據(jù)生產(chǎn)過程不同，所含有機(jī)物的種類及化學(xué)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(qiáng)的抑制和毒害作用，因此該廢水處理技術(shù)難度遠(yuǎn)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(diǎn)，也是難點(diǎn)。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?jǐn)?shù)大于等于1%的廢水。這類廢水除了含有有機(jī)污染物外，還含有鈣、鎂、鈉、氯和硫酸根等大量可溶性無機(jī)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(diǎn)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(jī)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(jìn)入后一個蒸發(fā)，逐級蒸發(fā)，有效利用熱源，達(dá)到高鹽廢水除鹽的目的。機(jī)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(jī)進(jìn)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(jìn)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(jī)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(dǎo)致出鹽夾帶過多有機(jī)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(jī)物。微生物能處理吸附有害的有機(jī)污染物，高鹽廢水通過它的降解后能夠轉(zhuǎn)化大量的有機(jī)物為無機(jī)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(xué)處理方法不同的優(yōu)勢，環(huán)保且安全性更強(qiáng)。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(qiáng)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(qiáng)的容積負(fù)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(jī)鹽濃度降低到2.5*104mg/L以下，能達(dá)到95%的COD去除率。厭氧技術(shù)及其改良工藝?yán)脜捬蹙⑾趸?xì)菌、嗜鹽菌等微生物對高鹽廢水特殊的環(huán)境適應(yīng)性達(dá)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(dá)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(dá)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(jì)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(diǎn)是無需加熱加壓，只需要在常溫常壓的條件下進(jìn)行處理，其過濾材料是疏水微孔膜。采用膜蒸餾技術(shù)進(jìn)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(dá)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(xué)研發(fā)利用“反滲透+膜蒸餾（MD）"技術(shù)對濃鹽水進(jìn)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(dá)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(jìn)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(jī)廢水未來處理技術(shù)展望

高鹽有機(jī)廢水處理主要存在物理化學(xué)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(yán)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(jī)廢水處理工藝研究，主要集中在高效快捷的高鹽有機(jī)廢水處理的生物反應(yīng)器及其多種方法的組合工藝。機(jī)理研究主要集中在嗜鹽菌的降鹽機(jī)理和工藝條件。

結(jié)束語

隨著人口的增長和社會經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，水的需求量呈現(xiàn)急劇上升趨勢，然而，日益嚴(yán)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(hù)水資源的法律法規(guī)，嚴(yán)格控制污水的排放，因此，尋找更為經(jīng)濟(jì)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。