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浅谈高盐废水处理技术研究进展


     随着我国国民经济的快速发展,印染、造纸、化工、炼油、海水利用等工业领域会产生大量的高盐废水。高盐废水如果直接或者稀释外排,一方面造成了水资源浪费;另一方面会对环境造成恶劣影响:加速江河湖泊富营养化,造成土壤生态系统瓦解,产生恶臭影响水质,改变水体颜色和能见度,形成大量水体悬浮物等。随着工业的发展,产生的高盐废水越来越多,成分越来越复杂,浓度也越来越高,因此对高盐废水有效处理方法的研究已迫在眉睫。 

    1、高盐废水的来源及组成 

    高盐废水是指含有有机物和至少3.5%(质量浓度)的总溶解固体物(TDS)的废水。这种废水来源广泛,一是,在化工、制药、石油、造纸、奶制品加工、食品罐装等多种工业生产过程中,会排放大量废水,水中不但含有很多高浓度的有机污染物,且伴有大量钙、钠、氯、硫酸根等离子;二是,为了充分利用水资源,很多沿海城市直接利用海水作为工业生产用水或是冷却水,一些地方把海水用于消防、冲洗厕所和道路,虽然这部分污水不含有大量的有毒物质,但水量大、含盐量高,也较难处理。 

    2、高盐废水的特点 

    高含盐量有机废水的有机物根据生产过程不同,所含有机物的种类及化学性质差异较大,但所含盐类物质多为Cl-、SO42-、Na+、Ca2+等盐类物质。虽然这些离子都是微生物生长所必需的营养元素,在微生物的生长过程中起着促进酶反应,维持膜平衡和调节渗透压的重要作用,但是若这些离子浓度过高,会对微生物产生抑制和毒害作用。高盐废水中盐浓度高、渗透压高、微生物细胞脱水引起细胞原生质分离;盐析作用使脱氢酶活性降低;氯离子高对细菌有毒害作用;盐浓度高,废水的密度增加,活性污泥易上浮流失,从而严重影响生物处理系统的净化效果。 

    黄新文等研究了废水中一些常见的无机盐类对微生物处理系统的影响,实验结果表明无机盐过量会使活性污泥系统中微生物逐渐死亡,污泥量减少,出水悬浮物高,且无机盐浓度过高会降低COD去除率。因此,这类浓盐废水需要单独进行处理。 

    3、高盐废水处理技术 

    3.1常规处理工艺技术 

    3.1.1电解法 

    高盐废水具有较高的导电性,因此可以通过电解法即在阴、阳两级间产生强电流使有毒有害物质发生氧化还原反应从而去除水中污染物,电解法能有效地降低废水中的COD,对污水适应性强,去除效果好,缺点是运行费用较高。王宏等采用电解絮凝法处理紫胶合成树脂生产过程中排放出的高盐度有机废水,不但能有效降低废水中的COD,增加透明度,同时对BOD,TP和TN都有较高的去除率。 

    3.1.2离子交换法 

    离子交换法的关键在于离子交换树脂,它是一种带有官能团,具有网状结构与不溶性的高分子聚合物,这类聚合物中含有的氨基、羟基基团可以把高盐废水中的金属离子鳌合、置换出来。离子交换法可以作为预处理工艺脱除各种金属离子,达到有效除盐的目的,它的缺点是废水中的固体悬浮物会堵塞树脂从而使离子交换树脂失去效果。唐树和等采用离子交换树脂处理含Cr废水,废水中Cr的浓度由初始的1540mg/L降至处理后0.5mg/L,达到国家排放标准。 

    3.1.3焚烧法 

    焚烧法是指将高盐废水呈雾状喷入高温焚烧炉中,废水中的有毒有害物质经过高温氧化分解转化为水、气体和无机盐灰分。采用焚烧法处理高盐废水时需要防止雾化喷嘴堵塞,同时需要对焚烧过程中产生的污染性气体进行后续净化处理。王伟等采用焚烧法处理高浓度有机、含盐废水,证明了此方法的可行性,并且过程中产生的废水、废气和固体废弃物均能得到有效处理并达标排放。 

    3.1.4生化处理法 

    生化处理法是指利用自然界广泛存在的微生物对废水中的有机物进行氧化、分解、吸附从而达到净化水体的目的。生化处理法具有经济、高效、无害的优点,但是高盐废水中的无机盐对微生物有强烈的抑制作用,因此驯化出耐盐微生物是生化处理法的重点和难点。李维国等从山东省威海市路道口盐场晒盐池盐水中分离出一种中度嗜盐菌,然后利用此微生物对含盐9.3%,CODCr为1738mg/L的高盐制革废水进行处理,经过216h后,CODCr的脱除率高达98%。 

    3.2浓缩技术 

    由于高盐废水处理成本高,耗能大。因此对高盐废水进行减量化处理(增大含盐量,提高浓度,减小处理水量)不仅可以降低处理成本,同时有利于高盐废水中盐分回收利用。高盐废水浓缩技术包括:膜分离法,蒸发法等。 

    3.2.1膜分离法 

    膜分离法是指利用膜对高盐废水中不同混合物组分的选择透过性来分离、提纯和浓缩从而达到废水的减量化处理。该法的关键在于选择合适的滤膜,其根据膜孔径的大小一般可分为:微滤膜(MF),超滤膜(UF),纳滤膜(NF),反渗透膜(RO)等。根据是否增加外部压力可以分为:正渗透膜技术和反渗透膜技术。膜分离法具有能耗低、适应性强、选择性好等优势,但是过滤膜容易被高盐废水中的物质堵塞和腐蚀,需要经常清洗或更换。在实际工业生产中,反渗透膜的应用最为广泛,其可以循环利用高达60%的淡水,经过处理后高盐废水的浓度可以提高一倍。 

    3.2.2蒸发法 

    蒸发法是指利用加热的方法使高盐废水中的水汽化从而使高盐废水得以浓缩而达到减量化处理。工业上高盐废水处理过程中经常采用多效蒸发装置,即将多个蒸发器单元串联运行。多效蒸发工艺的浓缩效果会受到传热温度差,加热蒸汽压力等多种因素的影响。李清方等采用多效蒸发技术对油田污水进行集中脱盐处理,浓缩后废水中含盐量可达8%以上。 

    3.3零排放技术 

    经过浓缩处理后的高盐废水含盐量更高,处理更困难,排放之后对环境影响更恶劣。因此需要采用零排放技术从根本上解决高盐废水处理问题。零排放技术的基础为蒸发浓缩技术,该技术的关键在于结晶,即将高盐废水中的可溶性盐类物质分离出来形成结晶盐类化合物。 

    结晶工艺包括冷却结晶和热结晶,其中冷却结晶为热结晶的基础。冷却结晶工艺中,蒸发浓缩后母液经冷却结晶分离而得的冷却母液需反复返回前端进行再加热蒸发浓缩,工艺流程长,能耗高,效率较低。而热结晶工艺则是通过引入特殊设备对浓缩后的母液进行继续加热浓缩使形成过饱和溶液,之后再进行冷却结晶,该工艺可实现盐类物质100%分离。 

    3.4高盐废水处理工艺对比 

    上文对高盐废水各种处理技术作了详细介绍,据此对比分析了各种处理技术的优缺点及其适用场合(见表1)。

    从表中可以看出,高盐废水零排放技术可以实现盐分回收,资源化利用,经济效益更加明显,应用前景广阔。 

    4、结语 

    基于无害化、减量化及资源化的处理原则,综合考量处理工艺技术的易操作性、处理效率、处理成本及投资回报,当前的工业高含盐废水因其高盐和生物毒性等特性,单纯应用某一处理工艺往往难达所需。实际应用过程中,适盐生物处理、蒸发浓缩、膜分离以及组合工艺如膜-生物处理等因成本和效率方面的优势而备受青睐其应用广泛。 

参考文献: 

[1]高盐废水的形成及其处理技术进展[J].李柄缘,刘光全,王莹,张晓飞,刘鹏,任雯,雍兴跃.化工进展.2014(02) 

[2]卧式MVC蒸发/结晶处理电厂高含盐废水并回用[J].唐刚,龙国庆.中国给水排水.2013(08) 

[3]“Nano”膜处理高盐废水研究[J].宋哈楠,李明,张磊.北方环境.2012(06) 

[4]高盐有机废水处理技术研究新进展[J].钟璟,韩光鲁,陈群.化工进展.2012(04) 

[5]直接驯化嗜盐菌处理高盐废水的研究[J].宋晶,孙德栋,王一娜,薛文平,董晓丽,马春,张新欣.环境污染与防治.2010(02)

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