高鹽有機(jī)廢水處理工藝研究

陳澤海

摘要：提高鹽有機(jī)廢水具有鹽度高、有機(jī)物濃度高的特點(diǎn)，因鹽度高抑制了生物對(duì)有機(jī)物的降解速率，成為一種難處理污水。本文闡明國(guó)內(nèi)外高鹽廢水的物化法、生物法和組合工藝的特點(diǎn)與研究進(jìn)展，并對(duì)高鹽有機(jī)廢水處理作了技術(shù)展望。

關(guān)鍵詞：高鹽有機(jī)廢水；處理工藝

引言

高鹽有機(jī)廢水具有成分復(fù)雜、鹽度高、有機(jī)物濃度高、毒性大等特點(diǎn)，尤其是有機(jī)污染物含量高和鹽度高，COD高達(dá)10甚至幾百g/L，含鹽量通常在5%以上，甚至達(dá)到20%；另外還有色度高，甚至發(fā)出刺鼻惡臭。國(guó)內(nèi)對(duì)處理高鹽有機(jī)廢水的研究主要集中在物理化學(xué)法、生物法和組合工藝，本文對(duì)其進(jìn)行了分析總結(jié)。

1 物理化學(xué)法

高鹽有機(jī)廢水中的高濃度可溶性無(wú)機(jī)鹽對(duì)生物處理過(guò)程有抑制作用，因此人們寄希望于物理化學(xué)方法對(duì)其進(jìn)行處理，以除去其中的有機(jī)物和無(wú)機(jī)鹽。高鹽有機(jī)廢水處理技術(shù)主要有高級(jí)氧化法，蒸發(fā)、濃縮、結(jié)晶、焚燒、反滲透、超濾及其組合工藝。

1.1 焚燒法

焚燒法是指廢水中的有機(jī)物在800-1000℃的高溫條件下與空氣中的氧進(jìn)行劇烈的化學(xué)反應(yīng)，釋放能量并產(chǎn)生高溫燃燒氣和性質(zhì)穩(wěn)定的固體殘?jiān)?。焚燒法處理江蘇某廠醫(yī)藥廢水，廢水中有機(jī)物濃度較高，COD大于40000mg/L，鹽分質(zhì)量分?jǐn)?shù)大于5%。焚燒過(guò)程產(chǎn)生的除塵廢水COD降為150mg/L，經(jīng)沉淀處理后可達(dá)標(biāo)排放。經(jīng)濟(jì)效益分析表明，焚燒法的運(yùn)行費(fèi)用為318元/噸廢水，低于常規(guī)生化+物化處理的422元/噸廢水和高效蒸餾濃縮的390元/噸廢水，且在處理廢水的同時(shí)實(shí)現(xiàn)能源回收。侯鳳云等提出一種含鹽有機(jī)廢水的處理方法和裝置，其輔助燃料或廢氣和一次助燃風(fēng)在燃室內(nèi)發(fā)生反應(yīng)產(chǎn)生高溫?zé)煔?；高溫?zé)煔庠诙际覂?nèi)與廢水逆流混合發(fā)生反應(yīng)，廢水中的有機(jī)物被氧化降解，產(chǎn)生的煙氣進(jìn)入噴淋蒸發(fā)室；無(wú)機(jī)鹽呈顆粒狀沉積下來(lái)后從二燃室底部流出；在噴淋蒸發(fā)室內(nèi)，煙氣與廢水逆流混合冷卻后排出。焚燒法可以保證廢水中有機(jī)物完全分解，并可提取出工業(yè)純的無(wú)機(jī)鹽回用，廢水產(chǎn)生的能量可以用于原料的加熱等，節(jié)約能量，實(shí)現(xiàn)廢物再利用；但此工藝容易產(chǎn)生氮氧化物、二噁英等有毒物質(zhì)，同時(shí)廢水中的鹽類對(duì)裝置的腐蝕嚴(yán)重。

1.2 深度氧化法

深度氧化法以生成氧化白由基為主體，利用自由基引發(fā)鏈?zhǔn)窖趸磻?yīng)迅速破壞有機(jī)物的分了結(jié)構(gòu)，達(dá)到氧化降解有機(jī)物的目的。根據(jù)產(chǎn)生白由基的方式和條件的不同，深度氧化法可分為濕式氧化法、超臨界水氧化法、光化學(xué)氧化法以及其它的催化氧化法。楊世迎等人提出：在250mL金橙印染廢水（濃度250-1000mg/L）中加入活化過(guò)硫酸鹽和催化劑（包括活性炭、硫化物、金屬氧化物、鐵氧體或碳化硅），然后置于頻率2450MHz、功率800W的微波發(fā)生器輻射2^-8min，隨著降解時(shí)問的延長(zhǎng)、催化劑加入量的增加，有機(jī)物的降解率逐漸增加。該方法處理時(shí)問短，加熱均勻，無(wú)二次污染，啟動(dòng)和停止加熱非常迅速，無(wú)需復(fù)雜設(shè)備，對(duì)難生化廢水（BODS/COD小于0.2可達(dá)到較好的處理效果。艾智慧等將過(guò)渡金屬、過(guò)渡金屬氧化物或過(guò)渡金屬/過(guò)渡金屬氧化物復(fù)合材料作為異相芬頓試劑，代替活性炭。由于過(guò)渡金屬和過(guò)渡金屬氧化物可以緩慢釋放金屬離子，從而保證過(guò)硫酸鹽芬頓催化氧化水處理方法持久高效地凈化水中的有機(jī)物。王俊芳等對(duì)z高級(jí)氧化技術(shù)在難降解有機(jī)廢水處理中的應(yīng)用進(jìn)行了評(píng)述，劉春明等綜述了超臨界水氧化技術(shù)在工業(yè)廢水處理中的進(jìn)展，提出該技術(shù)目前還處于研究階段，走向工業(yè)化還存在腐蝕、鹽沉積、高能耗等問題。

1.3 膜分離法

膜分離技術(shù)是采用半透膜，在分了水平上對(duì)不同分子的混合物進(jìn)行選擇性分離的技術(shù)。半透膜又稱分離膜或?yàn)V膜，膜壁布滿小孔。常用的液體膜分離過(guò)程主要包括微濾、超濾、納濾、電滲析、反滲透、膜蒸餾和滲透汽化。以上方法在高鹽有機(jī)廢水的處理中都有所應(yīng)用，膜材料和組件的開發(fā)是決定膜分離法大規(guī)模應(yīng)用的關(guān)鍵。

（1）微濾、超濾和納濾

新興的超濾膜分離技術(shù)可以用來(lái)去除廢水中的微生物、懸浮物和膠體等雜質(zhì)，顯著降低廢水色度，并去除廢水的部分COD。納濾膜分離工藝可有效降低廢水中可溶性無(wú)機(jī)鹽的濃度。孫楊等以聚合氯化鋁為絮凝劑，結(jié)合雜蔡聯(lián)苯聚芳醚颯酮（PPESK）超濾膜技術(shù)處理高濃度含鹽含酸有機(jī)廢水，考察了絮凝劑最佳投藥量和膜的清洗恢復(fù)情況，確定了最佳的膜清洗方法。該課題組在前述研究的基礎(chǔ)之上進(jìn)一步提出：引入納濾工藝處理二元酸生產(chǎn)廠高濃度含鹽含酸有機(jī)廢水，考察了不同溫度下膜對(duì)廢水的處理效果，結(jié)果表明：在高溫下操作，膜的滲透通量較高，對(duì)廢水處理效果良好。

（2）電滲析和反滲透

為了除去廢水中的可溶性無(wú)機(jī)鹽，除納濾外，還經(jīng)常用到電滲析和反滲透膜分離技術(shù)。在電滲析過(guò)程中，廢水在交替放置的陰離子交換膜和陽(yáng)離子交換膜組成的室內(nèi)流動(dòng)，直流電流為離了在膜間的移動(dòng)提供動(dòng)力，實(shí)現(xiàn)一些室內(nèi)流體的含鹽量降低，其它室內(nèi)流體中的無(wú)機(jī)鹽得到濃縮。反滲透是將高于滲透壓的壓力作用于半滲透膜，實(shí)現(xiàn)水和溶解于其中的無(wú)機(jī)鹽分離的過(guò)程，高效且適用范圍廣泛。周明發(fā)明了一種電滲析與反滲透集成應(yīng)用的有機(jī)溶液除鹽方法，該方法將電滲析濃縮室要排放的含鹽水經(jīng)過(guò)反滲透作用生成反滲透淡水，再用反滲透淡水重新進(jìn)入電滲析裝置濃縮室進(jìn)行循環(huán)利用，可以有效降低濃縮室的鹽濃度和水耗，提高廢液的脫鹽率。由于廢水中的有機(jī)物對(duì)反滲透膜的污染嚴(yán)重，往往需要在反滲透前對(duì)廢水進(jìn)行超濾預(yù)處理。

2 生物法

高鹽有機(jī)廢水因其高鹽、酸性或者堿性環(huán)境下，微生物生長(zhǎng)受到抑制，降低微生物存活率從而降低處理效率，因此在19世紀(jì)初國(guó)內(nèi)外大多環(huán)保專業(yè)人士探尋馴化傳統(tǒng)活性污泥處理高鹽有機(jī)廢水。即從污水廠接種活性污泥培養(yǎng)其耐鹽度，最后馴化出適應(yīng)高鹽環(huán)境并且處理水質(zhì)效果較好的耐鹽菌。目前這類高鹽處理技術(shù)中依然存在這許多技術(shù)難題。例如，經(jīng)過(guò)高鹽環(huán)境馴化的微生物種類與數(shù)量會(huì)大幅度減少，從而影響到微生物所在生物系統(tǒng)的穩(wěn)定性；微生物馴化技術(shù)并不是很成熟，面臨著周期長(zhǎng)、種類多、難存活等一系列技術(shù)難關(guān)。由于培養(yǎng)耐鹽活性污泥的難度，早在2012年時(shí)國(guó)內(nèi)便有譚淞文等人研究新型活性污泥的培養(yǎng)與對(duì)高鹽有機(jī)廢水處理效果。在好氧反應(yīng)器中，將海泥通過(guò)海水和營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)培養(yǎng)成新型的活性污泥，在處理含鹽廢水時(shí)有較好的活性和沉降性能。對(duì)這種新型的活性污泥我們稱其為海洋活性污泥。雖然海泥處理COD效果很好，但處理氨氮效果一般；如果針對(duì)一些高氨氮行業(yè)的高鹽有機(jī)廢水顯然海泥不能適用。在國(guó)內(nèi)外沒有大型推廣這類活性污泥，主要還是受此類污泥的特殊性限制，海泥獲取成本高，只能針對(duì)一些靠海工業(yè)區(qū)，如果對(duì)于偏遠(yuǎn)內(nèi)地城市培養(yǎng)海泥成本更加昂貴。

3 結(jié)語(yǔ)

高鹽有機(jī)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(guò)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(lái)高鹽有機(jī)廢水處理工藝研究，主要集中在高效快捷的高鹽有機(jī)廢水處理的生物反應(yīng)器及其多種方法的組合工藝。機(jī)理研究主要集中在嗜鹽菌的降鹽機(jī)理和工藝條件，膜生物反應(yīng)器是目前的研究熱點(diǎn)；在單一技術(shù)研發(fā)的基礎(chǔ)上，采用多種技術(shù)的組合工藝是未來(lái)高鹽有機(jī)廢水處理的發(fā)展方向。

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（作者單位：天津泰研科技發(fā)展有限公司）