高鹽高COD 廢水處理技術(shù)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(zhì)量分數(shù)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(yǎng)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(chǎn)生抑制和毒害作用，嚴重影響生物處理系統(tǒng)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(zhì)多少的一個指標(biāo)。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(zhì)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(huán)境；另一方面水中的有機污染物成分復(fù)雜，且某些有機物具有劇毒性(如苯和苯酚等)，這些有毒物質(zhì)對水體環(huán)境甚至人體都有巨大的危害。因此，國內(nèi)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(shù)進展

根據(jù)廢水的性質(zhì)不同處理技術(shù)不盡相同，主要有物理法、化學(xué)法、生物法。其中物化法包括電解法、焚燒法、多效蒸發(fā)濃縮結(jié)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(tài)的有機污染物質(zhì)轉(zhuǎn)化為穩(wěn)定的無害物質(zhì)[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(yīng)用電解的機理，使廢水中可電解物質(zhì)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(fā)生氧化反應(yīng)和還原反應(yīng)，最終轉(zhuǎn)化成為無污染物質(zhì)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(tài)或溶解狀態(tài)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(shù)處理廢水。其不受水質(zhì)等因素影響，適合處理難揮發(fā)難降解的廢水。焚燒法通過高溫化學(xué)反應(yīng)使廢水中有機物質(zhì)燃燒生成二氧化碳和水，整個過程隨著溫度升高經(jīng)歷蒸發(fā)、氣化、氧化三個階段。首先，蒸發(fā)出水分(約100℃)；而后，有機物氣化，約為700～800℃時高分子有機物發(fā)生裂解反應(yīng)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(shù)優(yōu)化以及焚燒效率是焚燒技術(shù)未來的主要研究方向。

2.3 多效蒸發(fā)濃縮結(jié)晶

多效蒸發(fā)濃縮結(jié)晶法是化工單元操作方法，采用加熱方式蒸發(fā)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(fā)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(fā)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(shè)計。在多效蒸發(fā)系統(tǒng)中，加熱蒸汽進入蒸發(fā)系統(tǒng)的第一效，第一效產(chǎn)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(jié)約能耗的效果。由于廢水水質(zhì)的不同，多效蒸發(fā)濃縮結(jié)晶的效果不同，析出鹽分的品質(zhì)不同[9][10]，因此多用于廢水的預(yù)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(tǒng)有機物去除率下降，原生動物種類和數(shù)量大幅度減少甚至全部消失，因此采用傳統(tǒng)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(chǔ)。

嗜鹽菌是指在高鹽環(huán)境下能夠生長的細菌，多生存在高鹽環(huán)境中。不同嗜鹽菌所適應(yīng)的水體鹽度不同：耐鹽菌一般在含鹽度為2%～5%的水體環(huán)境下能夠良好生存，中度嗜鹽菌在3%～15%鹽度環(huán)境下可生存，極端嗜鹽菌(古細菌)在15%～30%鹽度環(huán)境下可生存[5]。Na+對維持嗜鹽菌細胞膜、細胞壁構(gòu)造和功能有特別重要的作用：Na+與細胞膜成分發(fā)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(gòu)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(huán)境中保持穩(wěn)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(shù)，在運行時有序、間歇操作。在統(tǒng)一反應(yīng)池中，按時間順序依次進行進水、曝氣、沉淀、潷水。傳統(tǒng)的連續(xù)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(tǒng)工藝的曝氣池和二沉池的兩個功能，即該池融合了水質(zhì)水量調(diào)節(jié)、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(shù)場合均采用此方法進行污水處理，實現(xiàn)了與傳統(tǒng)連續(xù)流活性污泥法基本相同的功效，同時，還可以避免發(fā)生水質(zhì)超標(biāo)無法挽回的情況，當(dāng)發(fā)現(xiàn)水質(zhì)不合格的時候，可以停止排放，延長反應(yīng)時間一直到滿足排放標(biāo)準(zhǔn)、確認水質(zhì)合格之后再排放。

采用嗜鹽菌結(jié)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(yīng)的最佳pH 值為5.5，最佳反應(yīng)時間為 4～10 h。

3 高鹽高COD廢水處理技術(shù)發(fā)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(shù)，但隨著高鹽高COD 廢水成分的復(fù)雜化、污水治理形勢的嚴峻化，單一的處理技術(shù)已無法滿足廢水處理的高要求，多種先進處理技術(shù)的優(yōu)化集成成為廢水處理的發(fā)展趨勢。同時，廢水處理技術(shù)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(shù)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(fā)濃縮結(jié)晶工藝對廢水進行預(yù)處理，降低廢水中的可溶性無機鹽離子濃度，預(yù)處理后的廢水根據(jù)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(fā)濃縮結(jié)晶工藝對廢水進行預(yù)處理，然后進焚燒爐進行焚燒使廢水能夠達標(biāo)排放。

4 結(jié)語

隨著環(huán)境保護對各行業(yè)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(yīng)先對產(chǎn)生的廢水進行綜合性的分析，根據(jù)廢水的特性選擇一種或多種處理技術(shù)優(yōu)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(yè)發(fā)展提供強有力的保障。