高鹽高COD 廢水處理技術研究進展

劉榮新(利安隆凱亞(河北)新材料有限公司，河北 衡水 053400)

1 高鹽高COD廢水的定義

高鹽廢水是指總含鹽質量分數至少3.5%的廢水，含有Cl-、SO2-、Na+、Ca2+等可溶性無機鹽離子[1]，雖然這些離子都是微生物生長所必需的營養元素，在微生物的生長過程中起著重要作用。但是若這些離子濃度過高，會對微生物產生抑制和毒害作用，嚴重影響生物處理系統的凈化效果。高COD 廢水是指在一定條件下，用強氧化劑處理時所消耗的氧量較高的廢水。COD是表示水中還原性物質多少的一個指標。COD 值越高，表明水體受到的污染程度越嚴重。高COD 廢水會造成巨大危害：一方面水體中的還原性物質會破壞水體平衡，造成除微生物外幾乎所有生物的死亡，進一步影響周邊環境；另一方面水中的有機污染物成分復雜，且某些有機物具有劇毒性(如苯和苯酚等)，這些有毒物質對水體環境甚至人體都有巨大的危害。因此，國內外研究人員一直在不斷探索適合高鹽高COD 廢水處理的工藝和方法[2]。

2 高鹽高COD廢水處理技術進展

根據廢水的性質不同處理技術不盡相同，主要有物理法、化學法、生物法。其中物化法包括電解法、焚燒法、多效蒸發濃縮結晶法；生物法是利用微生物的代謝作用，使水中呈溶解、膠體狀態的有機污染物質轉化為穩定的無害物質[3,4]。

2.1 電解法

含鉻廢水和含氰廢水可采用電解法進行處理。電解處理法是指應用電解的機理，使廢水中可電解物質通過電解過程在陽、陰兩極上分別失去電子和得到電子從而發生氧化反應和還原反應，最終轉化成為無污染物質以凈化廢水的方法[5]，此外，還用于去除廢水中的重金屬離子、油以及懸浮物；也可以凝聚吸附廢水中呈膠體狀態或溶解狀態的染料分子，而氧化還原作用可破壞生色基團，取得脫色效果[6]。

2.2 焚燒法

廢水焚燒，顧名思義，是指通過焚燒技術處理廢水。其不受水質等因素影響，適合處理難揮發難降解的廢水。焚燒法通過高溫化學反應使廢水中有機物質燃燒生成二氧化碳和水，整個過程隨著溫度升高經歷蒸發、氣化、氧化三個階段。首先，蒸發出水分(約100℃)；而后，有機物氣化，約為700～800℃時高分子有機物發生裂解反應生成低分子有機物。最后有機物被氧化，生成二氧化碳和水，并隨煙氣排出爐。

歐美、日本等國的一些專家指出適宜焚燒法處理廢水的廢水特性：COD＞100000ml/L、熱值＞4.1868×2500kJ/kg[7]。王偉等[8]論述了焚燒法處理高鹽高COD 廢水的必要性。焚燒爐的參數優化以及焚燒效率是焚燒技術未來的主要研究方向。

2.3 多效蒸發濃縮結晶

多效蒸發濃縮結晶法是化工單元操作方法，采用加熱方式蒸發出部分溶劑，使廢水中鹽分得以析出，能有效去除廢水中鹽分。同時，由于廢水中高COD 的存在，在蒸發溶劑過程中，利用有機物和水的沸點不同，對水和有機物進行分離。多效蒸發主要是是利用水在不同壓力其沸騰溫度不同這一原理來設計。在多效蒸發系統中，加熱蒸汽進入蒸發系統的第一效，第一效產生的二次蒸汽進入第二效，作為第二效的加熱蒸汽，如此往下，最末效的二次蒸汽引入一個冷凝器，用外供冷卻水將其冷凝，通過對蒸汽的多次利用，達到了節約能耗的效果。由于廢水水質的不同，多效蒸發濃縮結晶的效果不同，析出鹽分的品質不同[9][10]，因此多用于廢水的預處理階段。

2.4 生物法

由于高鹽高COD 廢水中高濃度的無機鹽會造成好氧生物處理系統有機物去除率下降，原生動物種類和數量大幅度減少甚至全部消失，因此采用傳統的活性污泥法難以有效處理。耐鹽菌和嗜鹽菌的存在，為生物法處理高鹽度廢水奠定了理論基礎。

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。不同嗜鹽菌所適應的水體鹽度不同：耐鹽菌一般在含鹽度為2%～5%的水體環境下能夠良好生存，中度嗜鹽菌在3%～15%鹽度環境下可生存，極端嗜鹽菌(古細菌)在15%～30%鹽度環境下可生存[5]。Na+對維持嗜鹽菌細胞膜、細胞壁構造和功能有特別重要的作用：Na+與細胞膜成分發生特異作用而增強了膜的機械強度，有利于維持細胞膜的構造，對阻止嗜鹽菌的溶菌起著重要作用；在嗜鹽菌的細胞膜外有一個亞基呈六角形排列的S 層，由磺化的糖蛋白組成，由于磺酸基團的存在使S層呈負電性，因此使組成亞基的糖蛋白得到屏蔽保護，在高鹽環境中保持穩定[11]。

SBR(Sequencing Batch Reactor Activated Sludge Process)

即序批式活性污泥法，按間歇曝氣方式來運行的活性污泥污水處理技術，在運行時有序、間歇操作。在統一反應池中，按時間順序依次進行進水、曝氣、沉淀、潷水。傳統的連續流活性污泥法按照空間順序進入曝氣池、沉淀池、上清液外排。SBR 法充分利用時間的交替完成這一系列進程，它在流程上利用一個池子完成傳統工藝的曝氣池和二沉池的兩個功能，即該池融合了水質水量調節、微生物降解有機物和泥水分離等功能。鑒于SBR法運行操作高度靈活，在大多數場合均采用此方法進行污水處理，實現了與傳統連續流活性污泥法基本相同的功效，同時，還可以避免發生水質超標無法挽回的情況，當發現水質不合格的時候，可以停止排放，延長反應時間一直到滿足排放標準、確認水質合格之后再排放。

采用嗜鹽菌結合SBR 法對高鹽度的采油廢水進行處理，有一定的效果，COD 的去除率在32.2%～76.2%之間。 SBR 反應的最佳pH 值為5.5，最佳反應時間為 4～10 h。

3 高鹽高COD廢水處理技術發展趨勢

針對高鹽高COD 廢水還有膜分離法、離子交換法等先進的處理技術，但隨著高鹽高COD 廢水成分的復雜化、污水治理形勢的嚴峻化，單一的處理技術已無法滿足廢水處理的高要求，多種先進處理技術的優化集成成為廢水處理的發展趨勢。同時，廢水處理技術的選擇基于兩個原則，一是鹽度和COD 的有效去除，另外還要考慮到廢水處理技術的成本。

如蒸餾與生化法的集成，針對高鹽度可生化性廢水，先采用多效蒸發濃縮結晶工藝對廢水進行預處理，降低廢水中的可溶性無機鹽離子濃度，預處理后的廢水根據其生化性選擇合適的活性污泥法進行COD 去除。

如蒸餾與焚燒法的集成，針對高COD 高熱值廢水，先采用多效蒸發濃縮結晶工藝對廢水進行預處理，然后進焚燒爐進行焚燒使廢水能夠達標排放。

4 結語

隨著環境保護對各行業提出的要求越來越高，有效的處理廢水就成了非常重要的問題。在進行廢水處理之前，應先對產生的廢水進行綜合性的分析，根據廢水的特性選擇一種或多種處理技術優化集成對廢水進行處理，有效的解決廢水的問題才能為行業發展提供強有力的保障。