07
Jan
2019

淺談高鹽廢水處理技術研究進展

發布者:第一環保 瀏覽次數:23

摘要:改革開放四十年,伴隨著我國經濟的飛速發展、基礎工業的不斷壯大,因工業三廢之廢水的不妥排放所帶來的環境污染問題日趨嚴重,工業廢水的妥善處理勢在必行。高鹽廢水是一種有毒并且難降解的工業廢水,本文介紹了高鹽廢水的來源、組成及特點,綜述了當前高鹽度廢水的三類處理技術:即常規處理工藝技術、濃縮技術及零排放技術。


關鍵詞:高鹽廢水;濃縮;零排放


隨著我國國民經濟的快速發展,印染、造紙、化工、煉油、海水利用等工業領域會產生大量的高鹽廢水。高鹽廢水如果直接或者稀釋外排,一方面造成了水資源浪費;另一方面會對環境造成惡劣影響:加速江河湖泊富營養化,造成土壤生態系統瓦解,產生惡臭影響水質,改變水體顏色和能見度,形成大量水體懸浮物等。隨著工業的發展,產生的高鹽廢水越來越多,成分越來越復雜,濃度也越來越高,因此對高鹽廢水有效處理方法的研究已迫在眉睫。


1、高鹽廢水的來源及組成


高鹽廢水是指含有有機物和至少3.5%(質量濃度)的總溶解固體物(TDS)的廢水。這種廢水來源廣泛,一是,在化工、制藥、石油、造紙、奶制品加工、食品罐裝等多種工業生產過程中,會排放大量廢水,水中不但含有很多高濃度的有機污染物,且伴有大量鈣、鈉、氯、硫酸根等離子;二是,為了充分利用水資源,很多沿海城市直接利用海水作為工業生產用水或是冷卻水,一些地方把海水用于消防、沖洗廁所和道路,雖然這部分污水不含有大量的有毒物質,但水量大、含鹽量高,也較難處理。


2、高鹽廢水的特點


高含鹽量有機廢水的有機物根據生產過程不同,所含有機物的種類及化學性質差異較大,但所含鹽類物質多為 Cl-、SO42-、Na+、Ca2+等鹽類物質。雖然這些離子都是微生物生長所必需的營養元素,在微生物的生長過程中起著促進酶反應,維持膜平衡和調節滲透壓的重要作用,但是若這些離子濃度過高,會對微生物產生抑制和毒害作用。高鹽廢水中鹽濃度高、滲透壓高、微生物細胞脫水引起細胞原生質分離;鹽析作用使脫氫酶活性降低;氯離子高對細菌有毒害作用;鹽濃度高,廢水的密度增加,活性污泥易上浮流失,從而嚴重影響生物處理系統的凈化效果。


黃新文等研究了廢水中一些常見的無機鹽類對微生物處理系統的影響,實驗結果表明無機鹽過量會使活性污泥系統中微生物逐漸死亡,污泥量減少,出水懸浮物高,且無機鹽濃度過高會降低COD去除率。因此,這類濃鹽廢水需要單獨進行處理。


3、高鹽廢水處理技術


3.1 常規處理工藝技術


3.1.1 電解法


高鹽廢水具有較高的導電性,因此可以通過電解法即在陰、陽兩級間產生強電流使有毒有害物質發生氧化還原反應從而去除水中污染物,電解法能有效地降低廢水中的COD,對污水適應性強,去除效果好,缺點是運行費用較高。王宏等采用電解絮凝法處理紫膠合成樹脂生產過程中排放出的高鹽度有機廢水,不但能有效降低廢水中的COD,增加透明度,同時對BOD,TP和TN都有較高的去除率。


3.1.2 離子交換法


離子交換法的關鍵在于離子交換樹脂,它是一種帶有官能團,具有網狀結構與不溶性的高分子聚合物,這類聚合物中含有的氨基、羥基基團可以把高鹽廢水中的金屬離子鰲合、置換出來。離子交換法可以作為預處理工藝脫除各種金屬離子,達到有效除鹽的目的,它的缺點是廢水中的固體懸浮物會堵塞樹脂從而使離子交換樹脂失去效果。唐樹和等采用離子交換樹脂處理含Cr廢水,廢水中Cr的濃度由初始的1540 mg/L 降至處理后0.5 mg/L,達到國家排放標準。


3.1.3 焚燒法


焚燒法是指將高鹽廢水呈霧狀噴入高溫焚燒爐中,廢水中的有毒有害物質經過高溫氧化分解轉化為水、氣體和無機鹽灰分。采用焚燒法處理高鹽廢水時需要防止霧化噴嘴堵塞,同時需要對焚燒過程中產生的污染性氣體進行后續凈化處理。王偉等采用焚燒法處理高濃度有機、含鹽廢水,證明了此方法的可行性,并且過程中產生的廢水、廢氣和固體廢棄物均能得到有效處理并達標排放。


3.1.4 生化處理法


生化處理法是指利用自然界廣泛存在的微生物對廢水中的有機物進行氧化、分解、吸附從而達到凈化水體的目的。生化處理法具有經濟、高效、無害的優點,但是高鹽廢水中的無機鹽對微生物有強烈的抑制作用,因此馴化出耐鹽微生物是生化處理法的重點和難點。李維國等從山東省威海市路道口鹽場曬鹽池鹽水中分離出一種中度嗜鹽菌,然后利用此微生物對含鹽9.3%,CODCr為1738 mg/L 的高鹽制革廢水進行處理,經過216h后,CODCr的脫除率高達98%。


3.2 濃縮技術


由于高鹽廢水處理成本高,耗能大。因此對高鹽廢水進行減量化處理(增大含鹽量,提高濃度,減小處理水量)不僅可以降低處理成本,同時有利于高鹽廢水中鹽分回收利用。高鹽廢水濃縮技術包括:膜分離法,蒸發法等。


3.2.1 膜分離法


膜分離法是指利用膜對高鹽廢水中不同混合物組分的選擇透過性來分離、提純和濃縮從而達到廢水的減量化處理。該法的關鍵在于選擇合適的濾膜,其根據膜孔徑的大小一般可分為:微濾膜(MF),超濾膜(UF),納濾膜(NF),反滲透膜(RO)等。根據是否增加外部壓力可以分為:正滲透膜技術和反滲透膜技術。膜分離法具有能耗低、適應性強、選擇性好等優勢,但是過濾膜容易被高鹽廢水中的物質堵塞和腐蝕,需要經常清洗或更換。在實際工業生產中,反滲透膜的應用最為廣泛,其可以循環利用高達60%的淡水,經過處理后高鹽廢水的濃度可以提高一倍。


3.2.2 蒸發法


蒸發法是指利用加熱的方法使高鹽廢水中的水汽化從而使高鹽廢水得以濃縮而達到減量化處理。工業上高鹽廢水處理過程中經常采用多效蒸發裝置,即將多個蒸發器單元串聯運行。多效蒸發工藝的濃縮效果會受到傳熱溫度差,加熱蒸汽壓力等多種因素的影響。李清方等采用多效蒸發技術對油田污水進行集中脫鹽處理,濃縮后廢水中含鹽量可達8%以上。


3.3 零排放技術


經過濃縮處理后的高鹽廢水含鹽量更高,處理更困難,排放之后對環境影響更惡劣。因此需要采用零排放技術從根本上解決高鹽廢水處理問題。零排放技術的基礎為蒸發濃縮技術,該技術的關鍵在于結晶,即將高鹽廢水中的可溶性鹽類物質分離出來形成結晶鹽類化合物。


結晶工藝包括冷卻結晶和熱結晶,其中冷卻結晶為熱結晶的基礎。冷卻結晶工藝中,蒸發濃縮后母液經冷卻結晶分離而得的冷卻母液需反復返回前端進行再加熱蒸發濃縮,工藝流程長,能耗高,效率較低。而熱結晶工藝則是通過引入特殊設備對濃縮后的母液進行繼續加熱濃縮使形成過飽和溶液,之后再進行冷卻結晶,該工藝可實現鹽類物質100%分離。


3.4 高鹽廢水處理工藝對比


上文對高鹽廢水各種處理技術作了詳細介紹,據此對比分析了各種處理技術的優缺點及其適用場合(見表1)。從表中可以看出,高鹽廢水零排放技術可以實現鹽分回收,資源化利用,經濟效益更加明顯,應用前景廣闊。


4、結語


基于無害化、減量化及資源化的處理原則,綜合考量處理工藝技術的易操作性、處理效率、處理成本及投資回報,當前的工業高含鹽廢水因其高鹽和生物毒性等特性,單純應用某一處理工藝往往難達所需。實際應用過程中,適鹽生物處理、蒸發濃縮、膜分離以及組合工藝如膜-生物處理等因成本和效率方面的優勢而備受青睞其應用廣泛。


參考文獻:


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