高鹽廢水處理技術(shù)概述
高鹽廢水處理是現(xiàn)階段工業(yè)發(fā)展面臨的重大環(huán)保問題。綜合利用是解決高鹽廢水瓶頸的重要路徑。高鹽廢水回用技術(shù)的應(yīng)用是取得顯著經(jīng)濟效益、環(huán)境效益和社會效益的重要保障。本文基于高鹽廢水處理現(xiàn)狀及研究進展展開論述。
現(xiàn)階段，規(guī)模化處理高鹽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，采用正滲透法處理高鹽廢水時，正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
高鹽廢水指來源于生活污水和工業(yè)廢水的總含鹽量大于1%的排放廢水，含有較高的如Cl-，SO42-，Na+，Ca2+等無機離子，也含有如甘油、中低碳鏈的有機物。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。我國高鹽廢水產(chǎn)生數(shù)量在總廢水中達5%，每年仍以2％的速率增長。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?jǐn)?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：（1）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。（2）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。（3）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。（4）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4萬mg/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，是比較徹底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(dǎo)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(xué)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?yán)脜捬蹙⑾趸毦⑹塞}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。孫項城研究表明，膜蒸餾技術(shù)處理穩(wěn)定，脫鹽率高達99%。聶瑩瑩等選擇中壓反滲透、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(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。
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(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。
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