工業(yè)含鹽有機(jī)廢水處理技術(shù)研究

林成先

（大連市環(huán)境科學(xué)設(shè)計(jì)研究院，遼寧 大連 116023）

歐盟每年消耗3000 多萬噸鹽， 由此可見， 鹽的經(jīng)濟(jì)意義十分顯著。 鹽的終端市場包括化學(xué)工業(yè)、道路除冰、食品工業(yè)、石油工業(yè)、紡織、制革硬水軟化等。 這些工業(yè)部門產(chǎn)生的大量富含鹽和有機(jī)物的廢水，若未經(jīng)處理排放到環(huán)境中便會(huì)對(duì)土壤、地表及地下水產(chǎn)生嚴(yán)重污染。 考慮到鹽漬化的環(huán)境容量問題，歐盟規(guī)定各成員國必須采取必要措施以防止鹽污染。

含鹽廢水中鹽與有機(jī)物的去除技術(shù)逐漸引起了人們廣泛關(guān)注。受限于鹽分的抑制作用 （主要是氯化鈉）， 含鹽廢水通常采用物化法處理。 但是物化法耗能大，運(yùn)行費(fèi)用高。 現(xiàn)今，利用替代系統(tǒng)去除廢水中有機(jī)物的方法正在研發(fā)中，此類系統(tǒng)大多涉及到厭/好氧生物處理法。

1 含鹽廢水的工業(yè)來源

1.1 食品加工

食品工業(yè)中含鹽廢水源于鹵水和干鹽。食品工業(yè)有兩大高鹽廢水產(chǎn)生行業(yè)：蔬菜腌漬業(yè)和魚類加工業(yè)。在蔬菜腌漬業(yè)，鹽污染主要來源于鹽水罐頭的腌制和酸洗， 鹽水損失以及廢水排放來自于其洗鹽過程。在魚類加工業(yè)，最初的污染源是卸下的帶有海水的魚，后續(xù)工藝也會(huì)產(chǎn)生富含蛋白質(zhì)、氮、有機(jī)物以及鹽的廢水。

1.2 制革

制革過程中，有很多工藝都需要加入食鹽。 硝皮過程對(duì)環(huán)境產(chǎn)生的潛在影響是巨大的，這個(gè)過程幾乎是一個(gè)濕法工藝過程，因此產(chǎn)生大量的廢水。其中的一些工藝用水是高鹽的，如酸洗和鉻鞣污水，或者用于浸泡原皮和獸皮的酒精中都有高達(dá)80g/L 的氯化鈉。

1.3 煉油

原油精煉需要脫乳化劑， 其廢水來自于呈現(xiàn)大范圍鹽度的油-水乳狀液中鹽分的轉(zhuǎn)化，這個(gè)濃度范圍從淡水到3 倍于海水甚至更高。

2 含鹽工業(yè)廢水的處理工藝

2.1 物化法去除高鹽廢水中的鹽分和有機(jī)物

高鹽廢水通常采用物化法處理其中的鹽分和有機(jī)物。主要技術(shù)包括蒸發(fā)、離子交換、膜技術(shù)及混凝。

2.1.1 散熱技術(shù)

污水中鹽分和有機(jī)物的濃縮普遍采用太陽能蒸發(fā)技術(shù)。在制革業(yè)中，用于浸泡原皮和獸皮的高鹽酒精因?yàn)槠涓啕}量往往被分流并送往太陽能蒸發(fā)皿濃縮。 但是，這樣得到的固體鹽含有大量雜質(zhì)不能進(jìn)行再利用。 現(xiàn)代技術(shù)包括多效蒸發(fā)裝置，這種裝置包括一系列用于裝水的容器，每個(gè)容器中的壓力都比前一個(gè)的要小，因?yàn)殡S著壓力的降低水的沸點(diǎn)也降低，所以后面容器中的水可以通過前邊容器中的蒸汽煮沸，所以只有第一個(gè)容器（壓力最高的那個(gè)）需要一個(gè)外部熱源。 多效蒸發(fā)裝置在低能耗地區(qū)有能力和其他鹽分淡化過程 （主要是反滲透法）相競爭，尤其在海灣國家。

2.1.2 離子交換法

離子交換法是用于硬水軟化和海水淡化的通用技術(shù)。離子交換樹脂所固含的陽離子和陰離子可以與進(jìn)入其中的流動(dòng)相中的離子發(fā)生可逆交換。 廢水首先通過一個(gè)陽離子交換器，帶正電荷的離子首先被氫離子所取代； 而后陽離子交換器的出水流經(jīng)一個(gè)陰離子交換器，陰離子被氫氧根離子所取代。 因此，鹽最終被氫離子和氫氧根離子取代而形成水分子。 這個(gè)循環(huán)周期涉及到一個(gè)再生循環(huán)，即通過反沖洗去處殘留于樹脂上的固體物以達(dá)到樹脂的再利用。應(yīng)用離子交換法到實(shí)際污水處理問題主要是因?yàn)檫M(jìn)水是一個(gè)固體含量高濃度的懸浮體系從而導(dǎo)致樹脂易被堵塞，造成處理效率的低下；另一問題是離子交換法中樹脂的再生費(fèi)用高昂且還產(chǎn)生復(fù)雜的廢水。

2.1.3 膜技術(shù)

膜技術(shù)是在一定的濃度或壓力梯度或者電場中，讓分子選擇性的通過。 適用于去除鹽分的膜技術(shù)包括電滲析和反滲透。 在電滲析過程中，水流交替置于陽/陰離子滲透膜之間。 在電勢(shì)能作用下的離子遷移導(dǎo)致交換細(xì)胞中的水變的少而其他細(xì)胞中的鹽分則更加集中。反滲透則通過廢水中鹽分產(chǎn)生的遠(yuǎn)大于滲透壓的壓力使其從一個(gè)半透膜通過從而使其中的水分被分離出來。反滲透法的優(yōu)勢(shì)在于其在去除溶解有機(jī)物質(zhì)上的選擇性，其主要限制因素是其高昂的運(yùn)行成本以及處理生活和工業(yè)污水應(yīng)用案例較少。

2.1.4 混凝

混凝對(duì)鹽分的去除毫無作用，但用其對(duì)高鹽廢水進(jìn)行預(yù)處理可以消除其中的膠體化學(xué)需氧量。

2.2 好氧法處理含鹽污水中的有機(jī)質(zhì)

2.2.1 鹽對(duì)好氧處理的影響

氯化物濃度在5-8g/L 的廢水是可以通過常規(guī)好氧法處理的。 盡管鹽分對(duì)微生物活性產(chǎn)生不利影響，但經(jīng)過馴化的活性污泥處理高鹽廢水是可能的。馴化就是把不喜鹽微生物暴露在逐漸增加鹽分的培養(yǎng)基上以保證人們獲得在所需鹽濃度下表現(xiàn)良好的微生物。此類馴化的成功取決于幾個(gè)因素，比如微生物種類、其生長階段和在馴化過程中鹽分濃度增加的時(shí)間間隔等。馴化的一個(gè)瓶頸是此類微生物在鹽度適應(yīng)系統(tǒng)中保持良好表現(xiàn)僅限于鹽度低于5%的情況。 因此使用特異的微生物以保證生物處理法處理含鹽廢水仍然是最好的方式。如果鹽度突然下降的話鹽馴化特性很快就會(huì)消失，比如工業(yè)廢水的多樣化處理就會(huì)發(fā)生這樣的情況。

2.2.2 好氧法處理含鹽廢水的應(yīng)用

高鹽度能強(qiáng)烈的抑制好氧法處理污水，接種嗜鹽微生物是改善現(xiàn)有好氧處理工藝的最好途徑。接種從自然高鹽環(huán)境中提取出的嗜鹽混合微生物，比如曬鹽場，目的是使其可以忍受更高的鹽濃度同時(shí)也處理污水。 這種方法已經(jīng)被用于處理各種各樣的含鹽工業(yè)廢水。

2.3 厭氧法去除含鹽廢水中的有機(jī)質(zhì)

2.3.1 鹽對(duì)厭氧處理的影響

高鈉或氯化物的存在抑制厭氧處理的效果。 鈉的濃度高于10g/L的情況下會(huì)強(qiáng)烈抑制甲烷的分解。即厭氧沼氣池通常比活性污泥系統(tǒng)對(duì)高鹽度敏感。 不過，對(duì)于厭氧污泥，對(duì)產(chǎn)甲烷污泥的持續(xù)曝光，比對(duì)其進(jìn)行鹽度沖擊能產(chǎn)生更大的耐鹽性。

2.3.2 厭氧法處理廢水的應(yīng)用

厭氧嗜鹽微生物具有降解有機(jī)化合物的能力。 然而，厭氧處理工業(yè)含鹽廢水還是比較罕見的。 目前，厭氧處理系統(tǒng)處理含鹽廢水尚處于探索測試階段，主要應(yīng)用于含鹽量在10-71g/L 的海產(chǎn)品加工廢水，濃度范圍比耗氧處理的要小。

2.4 好/厭氧聯(lián)合處理法去除含鹽廢水中的氧分

無論是好氧還是厭氧法處理含鹽廢水，在對(duì)COD 的去除上都存在一些問題， 所以結(jié)合兩種處理方式以期獲得更好的處理效果就開始被考慮了。 長時(shí)間的無氧停留時(shí)間，實(shí)際上助長了有機(jī)物的分解、毒性的降低和廢水多樣化的均衡。 因此厭氧階段放在好氧階段的前面，可以降低耗氧階段的有機(jī)物負(fù)載，從而降低有氧階段的安裝和運(yùn)營成本。

此外，在去除有機(jī)污染物問題上，結(jié)合厭氧/好氧處理法可以使生物法脫N 除P 成為可能。 在鹽濃度增加時(shí)，COD、氮以及磷的去除率下降。

2.4.1 反硝化作用

嗜鹽微生物具有以氧離子作為最終受體的能力。極端嗜鹽反硝化菌在高鹽環(huán)境中也可以存在。但是在鹽度高于2%的情況下，生物反應(yīng)器的硝化作用和反硝化作用都有很明顯的減弱。

2.4.2 硝化作用

鹽可以抑制硝化菌的生長。 對(duì)于連續(xù)硝化過程，氯化物濃度逐漸改變比恒定濃度的效果要好。然而，在氯離子濃度以較快速度增長時(shí)，對(duì)硝化細(xì)菌產(chǎn)生了抑制作用。當(dāng)氯離子濃度超過18.2g/L 時(shí)，硝化作用就不穩(wěn)定。此外，鹽和氨的復(fù)合存在也能導(dǎo)致對(duì)硝化作用的抑制。而硝化菌的恢復(fù)能力在氯化鈉濃度為70g/L 時(shí)是最好的。

3 結(jié)論

處理含鹽廢水的方法多種多樣。雖然使用反滲透法去除鹽分是比較高效的，但廢水中大量的固體懸浮物質(zhì)和有機(jī)物質(zhì)縮短了膜的使用壽命并使得其處理效率有所下降。 因此，優(yōu)化含鹽廢水處理工藝成為研究熱點(diǎn)。 傳統(tǒng)生物處理常受到高鹽度的抑制，但是使用適鹽微生物在高鹽下降解廢水中有機(jī)物已進(jìn)行了很多的研究。 經(jīng)過適當(dāng)馴化，許多耐鹽菌株已被成功應(yīng)用于去除高鹽廢水中有機(jī)物質(zhì)、 氮和磷的實(shí)驗(yàn)。 因此，生物法成為處理高鹽有機(jī)廢水的首選方法。

［1］Lefebvre, O., Vasudevan, N., Torrijos M., etal.Halophilic biological treatment of tannery soak liquor in a sequencing batch reactor [J].Water Research，2005，39（8）：1471－1480.

［2］Metcalf, Eddy.Wastewater Engineering: Treatment and Reuse (Fourth Edition)影印版[M].北京：清華大學(xué)出版社，2003.