高鹽廢水處理工藝技術研究進展

張洋　姜天

摘 要：高鹽廢水來源廣泛且處理技術難度高，如何經濟有效地處理高鹽廢水成為技術瓶頸，目前常用的技術有蒸發結晶技術、膜分離技術、耐鹽菌生物技術等。

關鍵詞：高鹽廢水；無機鹽；生物處理工藝

1 概述

由于我國輕工業的迅速發展，大量工廠在追求高效經濟發展的生產過程中產生大量高含鹽廢水，這類廢水的排放會對環境造成嚴重污染：如高鹽廢水進入土壤，會造成土壤板結，土壤環境遭受破壞，不適于植物繼續生長；另外，大部分高鹽廢水同時也是高濃度有機廢水，如不達標處理，廢水的排放也會加速自然水系的富營養化，增加環境壓力，因此，如何處理高鹽廢水，已成為目前人們研究的熱點。

2 高鹽廢水的來源

高鹽廢水是指總含鹽量質量分數大于1%的含鹽廢水，其主要源于化工、電力、食品、印染、紡織等行業。高鹽廢水中含有大量的無機鹽離子，包括Na+，Cl-，Mg2+，Ca2+，SO42-等，其來源非常廣泛，如煤化工行業的煤氣洗滌、循環系統、化學水站的工藝生產和藥劑投加；大型化工企業磺化、酰氯化、氨化添加帶入的NH4Cl、（NH4）2SO4；軍用化工硝化棉生產工藝排放的NaCl、Na2SO4等；印染行業大量使用的NaNO3、Na2SO4、NaCl等；化工皂素廢水大量排放的Cl-；農藥生產有機磷農藥——很高的PO43-和NaCl；氨堿法制備純堿生產排放CaCl2、NaCl等[1]。另外，大部分化工、食品、紡織印染行業排放廢水不僅含有高濃度的無機鹽離子，還含有高濃度有機物，其有機物種類多，難降解，這類廢水被稱為高鹽有機廢水——高鹽有機廢水是含有有機物和TDS超過3.5%的廢水，由于高含鹽量同時限制了廢水中有機物的降解，因此這類廢水是高鹽廢水處理中的重點和難點。

3 高鹽廢水處理工藝

在高鹽有機廢水處理中，處理方法有物理法、化學法、生物法。根據廢水性質的不同以及出水用途和水質要求的不同，處理路線不盡相同，一般高鹽廢水的處理都是以降低廢水的COD和含鹽量為目的。

3.1 物化法

3.1.1 焚燒法。對于熱值較高的高鹽廢水，COD含量高，在800-1000℃的條件下充分與空氣中的氧氣反應，COD轉化為氣體和固體殘渣，從而降低廢水中的COD含量，這種方法一般適用于COD值大于100g/L的廢水，且能耗較高[2]。

3.1.2 電解法。高鹽廢水由于高鹽度的存在具有較高的導電性，從而為電化學法降解高鹽廢水提供了可能性。在電解過程中，有機物電解質溶液可以發生一系列氧化還原反應從而降低COD。這種方法處理與有機物和無機鹽的種類也有關，Cl-存在時可在陽極放電，生成ClO-降解COD，也有實驗表明苯酚廢水通過電解法處理只改變了COD的存在形式并沒有減少TOC的存在總量[3]。

3.1.3 膜分離工藝。目前較成熟的常用的膜分離工藝有微濾、超濾、納濾、反滲透四種，微濾和超濾所用膜的孔徑較大，對于COD和懸浮物的截留作用較好，但不能截留大部分溶解性物質，納濾可以截留大部分二價離子，反滲透能夠截留一價離子，所以根據要求的不同可以選擇不同的膜分離工藝進行處理，膜分離工藝處理效果好于一般工藝，成本較高，且膜污染問題較突出，因此受到了一定限制。目前還有一些新型膜分離工藝，如膜蒸餾工藝和清華大學研制的“NANO”膜[4]。膜蒸餾工藝利用疏水膜的疏水性使水蒸氣通過膜而隔離其他物質，從而保證出水潔凈，膜蒸餾工藝同樣存在膜結垢問題，且疏水膜的研制還不能滿足大規模應用的要求。清華大學研制的“NANO”膜為納米結構膜材料，結合反滲透和膜蒸餾的工藝特點，抗污染能力強，截留能力強，有良好的發展前景。

3.1.4 蒸發結晶工藝

蒸發結晶工藝適用于COD值較低的工藝，其主要目的是使高鹽廢水固液分離。目前常用的是多效蒸發工藝和機械壓縮蒸發工藝，蒸發結晶工藝瓶頸在于能耗大，經濟效益不好，廣東省電力設計院為電廠高含鹽廢水設計了一套“MVC+MED”處理系統，梯級利用余熱熱效，降低工藝運行成本，提高環境效益[5]。

3.1.5 吸附工藝

活性炭晶格結構獨特，表面有很多含氧官能團，可吸附大量無機物和有機物在表面，同時一些有機物進入活性炭內部微孔形成螯合物，從而凈化水質。Fenton氧化工藝可產生強氧化自由基，自由基可使有機物裂解，從而提高生化活性或去除有機物。活性炭吸附-Fenton氧化工藝[6]在Fenton試劑體系中引入了活性炭，由于活性炭的高效吸附作用，提高了氧化基附近的有機物濃度，從而提高氧化效率，由于化學作用的進行，活性炭可以不斷解吸再生，循環利用，從而避免二次污染。

3.2 生物法

由于高鹽廢水中的高鹽度對微生物的代謝功能有抑制，高鹽廢水的生化處理效果不能達標，因此生物法工藝著眼于利用嗜鹽菌強化高鹽廢水的生化處理效果。

嗜鹽菌是指在高鹽環境下能夠生長的細菌，多生存在高鹽環境中。一般在含鹽度為2%-5%的水體環境下能夠良好生存的菌稱為耐鹽菌，3%-15%鹽度環境下可生存的菌為中度嗜鹽菌，一般為真菌，15%-30%可生存者成為極端嗜鹽菌，一般為古細菌。它們可以在高鹽度條件下維持體內的低水活度，保持酶活性，高鹽廢水環境中成長成為優勢菌種后可廢水COD進行降解，使排放水達標。宋晶等[7]從大連旅順鹽場底泥中篩選出嗜鹽菌投加于SBR反應器，當泥齡控制為18d時，COD去除率可達95%以上，氨氮去除率可達61%以上。

目前嗜鹽菌的研究還在試驗中，隨著技術成熟，由于生物法無二次污染，成本低廉的特點，這種技術可以廣泛應用于工程實踐。生物法的目的是降解水體中的有機污染物，對于高鹽廢水中的無機離子還需要與物化方法配合進行深度處理。

4 結束語

伴隨著化工、食品、電力等行業的成長，高鹽廢水的排放問題也漸趨嚴峻，高效經濟地去除高鹽廢水中的無機鹽成為選擇高鹽廢水處理工藝的決定性因素。針對高鹽廢水的普遍存在形式，即含有有機物的高鹽廢水，希望能夠通過物化-生物法螯合的形式對其進行處理，將生物法無二次污染、成本低的特點與物化法高效能的特點結合起來，為高鹽廢水的進一步發展拓寬思路。

參考文獻

[1]李柄緣，劉光全.高鹽廢水處理工藝技術研究進展[J].化工進展，2014，33（2）：493-497.

[2]鐘 ，韓光魯.高鹽有機廢水處理技術研究新進展[J].化工進展，2012，31（4）：920-926.

[3]楊蘊哲，楊衛身，楊鳳林，等.電化學法處理高含鹽活性艷藍KN-R廢水的研究[J].化工環保，2005，25（3）：178-181.

[4]宋哈楠，李明.“Nano”膜處理高鹽廢水研究[J].北方環境，2012，28（6）：128-130.

[5]唐剛，龍國慶.臥式MVC蒸發/結晶處理電廠高含鹽廢水并回用[J].中國給水排水，2013，29（8）：94-96.

[6]易斌.活性炭吸附-Fenton氧化處理高鹽有機廢水的研究[D].湖南大學，2012.

[7]宋晶，孫德棟，王一娜，等.直接馴化嗜鹽菌處理高鹽廢水的研究[J].環境污染與防治，2010，32（2）：51-54.