高盐化工废水处理工艺研究进展

高盐化工废水处理工艺研究进展

张玉璇 ,张玉刚

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摘要：通常高盐废水除含有高浓度盐类物质外，还含有较高浓度的有机物、氮、磷等污染物，水质复杂，处理难度大，目前处理方法主要有物理法、化学法和生物法。其中物化法包括焚烧、热处理、絮凝沉淀、离子交换及膜分离等，但由于处理费用较高且易带来二次污染等问题，其应用会受到一定限制；而生化法因具有经济、高效、无害等特点，得到了广泛关注。本文对高盐废水的来源、特征及生化处理现状进行了综述，以期为生化处理高盐废水的工程应用提供依据和解决思路。

关键词：废水处理；电渗析；纳滤；反渗透；多效蒸发

引言

随着国民环保意识的提高，化工废水的处理及排放受到了广泛的关注。化工废水的排放逐年增加，不仅造成日益严重的环境污染，还对居民的安全和健康有着严重的威胁。化工领域产生的废水通常具有成分复杂、难降解的特点，处理过程较为复杂，效率低下。其中，含盐废水的不当排放会造成地下高盐结晶，给我国环境污染问题的解决带来莫大的烦恼。因此，合理的采用污水处理方式，以及对现有的污水处理方式进行优化与改进成为亟待解决的科学问题。

1高盐化工废水来源

高盐废水来源广泛，不仅在化工产品的制造过程中，在日常生活中也有，如消防水、防结冰盐水、或高盐冲洗水，都是高盐废水排放的组成部分。此外，沿海城市工业循环冷却海水也是高盐废水的主要来源。一些高含盐量的地下水和湖泊，以及青海大柴达木湖和河套段高盐地下水等知名的高盐湖泊，也是高盐废水的来源。其中，工业废水和海水利用废水是主要来源。

1.1海水替代废水

沿海城市拥有丰富的海水资源，利用海水替代和处理非家用淡水资源是沿海城市发展和降低经济成本的重要方法和必然趋势。然而，传统的海水资源利用率较低，不仅消耗大量资源，而且大规模使用海水导致排放高密度高盐度废水。为了经济多样化，高盐废水的处理成本相对较高，效率较低。因此，在日常生活中，工厂冷却或冲厕所等过程中，海水的利用是常用的。与化工高盐废水相比，海水利用产生的高盐废水有机质掺杂较少，但其无机废弃物含量却高得多，直接影响相关生物的生存活性。在处理海水利用后的高盐废水时，需要考虑整体处理工艺的设计，全面提高处理和排放效率，减少高浓度污染物对周边环境特别是土壤和水资源的干扰。

1.2工业废水

在化学工业中，虽然油气开采和加工行业排放的废水是含盐废水，但印染、造纸、食品、制药等行业排放的工业废水含盐量要高得多，属于标准规定的高盐废水。化工废水不仅离子浓度较高，而且有机负荷较大。此外，它通常含有可溶性的剧毒有机化合物，如芳香烃和烯烃，这些化合物难以降解，对环境造成重大破坏。未经严格处理的废水，如果排放不符合国家排放标准，很容易对周边生态环境造成破坏。

2高盐废水处理技术的研究现状

2.1含盐量对有机物去除效果的影响

目前国内外关于含盐量对废水中有机物去除效果的研究较多，多数结果表明，未进行高盐度耐盐驯化或未接种嗜盐菌时，废水中含盐量增加，有机物去除效率下降。用活性污泥处理合成纺织废水，含盐量从0增加至3%时，COD去除率从78.42%降至51.72%，胞外聚合物增加了101.1%。用SBR工艺处理制药废水，含盐量低于25g/L时，COD去除率在92%左右，含盐量逐渐增加至60g/L时，去除率显著下降至45%。MBR工艺处理废水，含盐量从0增加至35g/L时，COD去除率从77%降至10%，出水生物聚合物增加约95%。用生物膜反应器处理公寓废水，含盐量从0.5%增加至3%时，COD去除率从80.3%降至61.5%。

2.2盐量对除磷效果的影响

国内外关于高盐条件下生物除磷的研究相对较少，结果发现，传统生物除磷工艺对高盐环境较为敏感。用SBR反应器处理合成废水，氯离子低于13g/L对除磷效果影响不大，高于20g/L时生物除磷较难。用SBR工艺处理废水，含盐量为1%时，总磷去除效果良好，但为2%时，出水总磷为进水的几倍，系统中厌氧磷释放和好氧磷吸收均受抑制。这可能是因为聚磷菌比碳氧化菌和硝化菌对含盐量更敏感，盐在聚磷菌细胞内累积会导致细胞渗透压增加，影响其聚磷能力。

3处理工艺

3.1芬顿/电-芬顿催化氧化法

芬顿（Fenton）试剂，主要成份为具有强氧化性的H2O2和Fe2+，可氧化降解大多数有机污染物，常用于对污水中有机物的初步处理，出水后经过沉淀净化后即可实现预处理目标。使用芬顿法预处理废水时，废水pH值需控制在3左右，处理完毕后Fe2+会氧化为Fe3+，因此，沉淀产物中具有较多含铁污泥，出水颜色略微偏红。由于芬顿或电-芬顿法对污水pH值的要求，当废水中含有酸性物质或是化工厂内含有其他酸性废水时，会进一步降低此方法的经济成本。因此，当废水CODCr过高（≥10000mg·L-1）时，不建议使用芬顿法。

3.2O3/催化/混凝复合预处理

O3的强氧化性使其具有杀菌、除臭、脱色等多种作用，在污水处理领域中，常将其作为催化剂和混凝剂使用，以实现在密闭条件下的协同反应，使用O3对污水进行预处理有着明显的优势，在整个污水处理过程中实现对污水中有机物长链结构的破坏，有效提升污水的可生化性。同时，O3对于污水中胶体污染物的处理较为全面，提高了污水处理的整体效果。值得注意的是，O3对于无机盐离子和氨氮化合物并没有降解作用，因此，臭氧复合预处理法的局限性较大，常作为综合处理的一部分使用，以期达到全面提高污水处理效果的目标。

3.3多效蒸发（MultipleEffectDistillation，MED）技术

多效蒸发指的是对高盐废水整体进行加热，使其产生一次蒸汽后以进行相关处理，以二次蒸汽为动力实现串联蒸发处理工艺。在多效蒸发工艺中，“效”的含义更倾向于“组”的概念，即同一组相关的蒸发器称为一效，这样的处理方式可以保证单节工艺下蒸发器的处理效果大致相同，有效提升蒸发工艺的整体效率。通常而言，多效蒸发技术常用2~5效，第一效中产生的二次蒸汽在经过处理后成为第二效蒸发器中的热源，同理，第n效中的二次蒸汽则成为第n+1效中蒸发器的热源，多效蒸发器对二次蒸汽的利用，可以有效降低污水加热过程中能量的消耗，贴合目前绿色发展理念，经过多效处理后的加热蒸气最高可实现同等重量污水的加热，多效蒸发技术中不同效数蒸发1t污水所需的1次蒸汽量，可以看到，随着效数的增大，蒸发水所需的一次蒸汽量也随之降低，即得到多级蒸发器的存在也提升了污水的处理效率的结论。除此之外，由于多效蒸发工艺多样的处理方式，常见的并流法、逆流法、平流法、混流法等适用于高盐、高有机物含量等污水中，所以在高盐废水处理中有着极为广阔的应用。同时，利用多效蒸发工艺与膜技术的配合，甚至可以实现污水处理的“零排放”工艺。

结束语

高盐废水对环境的破坏较大，严重威胁国民身体健康，因此，对高盐污水进行处理回收水资源是必要的。然而，高盐污水的处理工艺仍不成熟，现在常见的处理工艺还存在明显的缺点，对污水处理工艺的摸索和改进依然是重点发展方向。

参考文献

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