高鹽高濃度廢水處理現(xiàn)狀

1、高鹽高濃度有機(jī)廢水處理技術(shù)現(xiàn)狀摘要：本文對(duì)目前國內(nèi)外高鹽高濃度有機(jī)廢水的處理技術(shù)進(jìn)行了綜述，系統(tǒng)歸納出其主要處理方法：物理化學(xué)法、生物法及其組合工藝，并簡(jiǎn)要介紹了各種方法 的技術(shù)原理、優(yōu)缺點(diǎn)，最后對(duì)高鹽高濃度有機(jī)廢水的近一步研究指明了方向。 關(guān)鍵詞：高鹽高濃度有機(jī)廢水；物理化學(xué)法；生物法；組合工藝近年來，隨著工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的發(fā)展和城鎮(zhèn)人民生活水平的提高，工業(yè)廢水、城市污水排放量越來越大，由此引起的環(huán)境污染，已嚴(yán)重影響到環(huán)境生態(tài)和人類健 康，尤其是高鹽高濃度有機(jī)廢水的排放。高鹽高濃度有機(jī)廢水是指至少含有 3.5% 總?cè)芙夤腆wTDS(Total Dissolved Solid)的高濃度有機(jī)廢水，其主要

2、來源于海水 應(yīng)用于工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和生活中產(chǎn)生的廢水和工業(yè)生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的高鹽廢水。高鹽廢水中除了含有有機(jī)污染物外，還含有大量的無機(jī)鹽，如Cl-、SO42-、Na+、Ca2+等離子，這些鹽的存在對(duì)常規(guī)的生物處理有明顯的抑制作用。針對(duì)此類廢水，目前較為成熟、有效的處理工藝主要包括物理化學(xué)法，生物化學(xué)法2及其組合工藝，其中物理化學(xué)法主要有：電化學(xué)法3、膜分離法4、深度氧化法5、離子交 換法和焚燒法o1物理化學(xué)法1.1電化學(xué)法由于廢水的高鹽度，使得廢水具有較高的導(dǎo)電性能，含鹽廢水中的Cl-在陽極被轉(zhuǎn)化為CI2，并可進(jìn)一步轉(zhuǎn)化為次氯酸：2CI- Cl2CI2+H2O HCI+HCIO次氯酸本身就是一種強(qiáng)氧化

3、劑，可以將水中的有機(jī)物氧化，這一特點(diǎn)為電化 學(xué)法在高鹽度有機(jī)廢水處理方法提供了良好的發(fā)展空間。電化學(xué)法具有處理費(fèi)用 低，不需要投加化學(xué)藥劑，設(shè)備簡(jiǎn)單，可操作性強(qiáng)等優(yōu)勢(shì)，因此電化學(xué)法更適合 于小型污水處理廠的運(yùn)作。王慧等采用電化學(xué)法處理含鹽染料廢水，研究發(fā)現(xiàn)，在最佳條件下，色度 和COD的去除率分別可達(dá)到85%和99.18%,電解過程中沒有難以繼續(xù)反應(yīng)的中 間產(chǎn)物生成。1.2膜分離法膜分離法是一種新型隔膜分離技術(shù)，它是利用一種特殊的半透膜使溶液中的 某些組分隔開，某些溶質(zhì)和溶劑滲透而達(dá)到分離的目的。 作為廢水的深度處理方 法，其在飲用水精制和海水淡化等領(lǐng)域受到重視和研究，并已在工程實(shí)踐中使用。其

4、中根據(jù)溶質(zhì)或溶劑透過膜的推動(dòng)力和膜種類不同，水處理中膜分離法又可以分 為：電滲析、反滲透、超濾、微濾。其中膜材料和組件的開發(fā)是決定膜分離法能 否大規(guī)模工業(yè)化應(yīng)用的關(guān)鍵。焦?jié)?采用超濾-納濾工藝處理印染廢水，通過改變廢水中鹽的種類、pH值， 分析了相關(guān)因素對(duì)處理效果的影響， 結(jié)果表明：廢水的COD和TOC的總?cè)コ?均在80%以上，脫鹽率約為94%。1.3深度氧化法深度氧化法是以生成氧化自由基為主體，利用自由基引發(fā)鏈?zhǔn)窖趸磻?yīng)迅速 破壞有機(jī)物的分子結(jié)構(gòu)從而達(dá)到氧化降解有機(jī)物的目的。根據(jù)產(chǎn)生自由基的方式和條件的不同，深度氧化法又可分為濕式氧化發(fā)、超臨界水氧化法、光化學(xué)氧化 法以及其他催化氧化法10

5、 O劉春明11等指出超臨界水氧化技術(shù)具有快速、高效、 無二次污染等優(yōu)點(diǎn)，但腐蝕、鹽沉積、高能耗等問題均阻礙了其工業(yè)化發(fā)展。此 外深度氧化法所需氧化劑的用量隨廢水中有機(jī)物濃度的增加而增大，經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢(shì)不突出，急需開發(fā)高效率的新型氧化劑和氧化工藝。1.4離子交換法離子交換樹脂是一種在交聯(lián)聚合物結(jié)構(gòu)中含有離子交換基團(tuán)的功能高分子 材料，樹脂中含有的氨基、羥基基團(tuán)可以把廢水中的金屬離子交換、螯合，具有 處理效果好，設(shè)備簡(jiǎn)單，操作方便，可再生等優(yōu)點(diǎn)，因此在廢水處理方面得到了 大量應(yīng)用。離子交換法主要用于生物法的預(yù)處理工藝，以除去對(duì)微生物有抑制作用的金屬離子。1.5焚燒法對(duì)于高COD的高鹽廢水，可采用直接焚燒

6、的方法進(jìn)行處理，即將高鹽廢水 呈霧狀噴入高溫燃燒爐中，使水霧完全氣化，讓廢物中的有機(jī)物在爐內(nèi)分解成二 氧化碳、水及少許無機(jī)物灰分12，同時(shí)焚燒產(chǎn)生的熱量可以回收利用或發(fā)電， 因此焚燒法被認(rèn)為是一種使有機(jī)廢液真正實(shí)現(xiàn)減量化、無害化和資源化的處理技 術(shù)。自上世紀(jì)50年代初次使用以來，焚燒法已廣泛應(yīng)用于高鹽廢水的處理。一 般認(rèn)為，對(duì)于COD值很高，熱值也很高的有機(jī)廢液采用直接進(jìn)入焚燒爐處理較 其他方法更加經(jīng)濟(jì)、合理；而對(duì)于熱值不是很高的廢液，則需添加輔助燃料助燃； 對(duì)于含水量大的有機(jī)廢液應(yīng)先進(jìn)行蒸發(fā)濃縮再進(jìn)行焚燒 13 O在進(jìn)行焚燒之前，應(yīng)當(dāng)將水中的懸浮液過濾或采用加熱等方法來降低廢水粘 度，以提高

7、廢液霧化效率并防止噴嘴堵塞。對(duì)于酸性高鹽廢水，有時(shí)還需加堿中 和處理，以防止腐蝕設(shè)備。最后，由于廢液中常含有N、S、CI等元素，焚燒后煙氣中會(huì)含有NOx、SO2、二噁英等有毒有害氣體，因此必須控制好焚燒溫度、 焚燒時(shí)間以減少二噁英的生成，對(duì)尾氣要進(jìn)行凈化處理，達(dá)標(biāo)后才能排放。 2生物法生物法是處理高鹽有機(jī)廢水最傳統(tǒng)和廣泛流行的方法，一般包括以下幾種方 法：（1）傳統(tǒng)活性污泥法；（2）厭氧處理系統(tǒng)；（3）序批式反應(yīng)系統(tǒng)；（4）好氧顆粒 污泥；（5）從鹽湖、鹽田、鹽沼采取菌種，培養(yǎng)馴化適耐細(xì)菌。此外，以上幾種 方法可根據(jù)實(shí)際情況，相互結(jié)合以達(dá)到理想的處理效果。2.1傳統(tǒng)活性污泥法活性污泥法是以活性

8、污泥為主體的污水處理技術(shù)，它采用人工曝氣的手段使 活性污泥均勻分散并懸浮于反應(yīng)器中，與廢水充分接觸，并在有溶解氧的條件下 對(duì)廢水中所含的有機(jī)物進(jìn)行微生物的合成和分解等代謝活動(dòng)。 而鹽度對(duì)活性污泥 法的影響較大， 因此，對(duì)活性污泥進(jìn)行馴化培養(yǎng)出具有良好有機(jī)物降解性能的耐 鹽微生物是處理高鹽有機(jī)廢水的重要前提。劉祥鳳14等在有菌種存在的好氧系統(tǒng)中，采用馴化活性污泥的方法處理高 鹽有機(jī)廢水。結(jié)果表明，馴化后的活性污泥可以有效地處理高鹽有機(jī)分水， Na2SO4含量小于20 g/L,馴化活性污泥均可以正常降解廢水中的有機(jī)物，指示 劑苯酚的去除率也穩(wěn)定在 90%以上。可以看出，通過馴化可以大大提高微生物的

9、 耐鹽能力。2.2 厭氧處理系統(tǒng)相對(duì)好氧處理， 厭氧處理高鹽有機(jī)廢水的研究較少， 但也有成功應(yīng)用厭氧方 法處理高鹽有機(jī)廢水的離子。如 C.Y. Gomed15等用UASB處理合成廢水，當(dāng)水 力停留時(shí)間為1d,鹽濃度為20 g/L，TOC的去除率可達(dá)88%，有效總產(chǎn)氣量甲 烷占 84%。近 10 年來，厭氧消化處理實(shí)際廢水主要集中于海洋產(chǎn)品加工廢水處理。采 用的工藝包括厭氧濾池、 U AS B 、厭氧接觸法。 COD 去除率在 70%-90%，有機(jī) 負(fù)荷從1-15 kgCOD/m3.d，污泥負(fù)荷低于0.5 kgCOD/kgVSS.d16。關(guān)于厭氧處理 其他實(shí)際廢水的報(bào)道比較少見，相對(duì)而言，厭氧處

10、理系統(tǒng)的 COD 去除率略低于 好氧系統(tǒng)。2.3 序批式活性污泥法序批式活性污泥法，簡(jiǎn)稱SBR，它是一種按間歇曝氣方式來運(yùn)行的活性污 泥污水處理技術(shù)。 該工藝不需設(shè)污泥回流設(shè)備和二沉池， 曝氣池容積也小， 建設(shè) 費(fèi)用和運(yùn)行費(fèi)用均較低，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，運(yùn)行方式靈活，抗沖擊負(fù)荷能力強(qiáng)。因此， 近年來在國內(nèi)外得到了廣泛的研究和應(yīng)用。O.Lefebvre 17等利用好氧SBR反應(yīng)器處理含鹽制革廢水（廢水中NaCl濃度 達(dá) 30 g/L） ,COD,PO43-、TKN 和 SS 的去除率分別可達(dá)到 95%, 93%,96%和 92%， 水力停留時(shí)間為5 d, COD有機(jī)負(fù)荷為0.6 kg/m3.d。2.4 好

11、氧顆粒污泥好氧顆粒污泥技術(shù)是將生物自絮凝原理應(yīng)用于好氧反應(yīng)器， 使好氧絮狀污泥 在一定工藝條件下實(shí)現(xiàn)好氧顆?；?。 好癢顆粒污泥具有沉降性好、 抗負(fù)荷沖擊能 力強(qiáng)、持留生物量高以及脫氮除磷效果好等優(yōu)點(diǎn) 18，而且它還能集好氧、厭氧 和兼氧微生物于一體，因此好氧顆粒污泥能夠有效處理各種難降解工業(yè)廢水。Figueroa M19等用培養(yǎng)出的好氧顆粒污泥處理魚類罐頭生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的 高鹽有機(jī)廢水，在NaCl質(zhì)量濃度高達(dá)30 g/L,有機(jī)負(fù)荷達(dá)1.72 kg/m3.d時(shí)，出 水水質(zhì)良好，運(yùn)行效果穩(wěn)定，硝化反硝化脫氮效率可以達(dá)到 40%。汪善全20等采用序批式搖床反應(yīng)器（SSBR）,在高鹽廢水中利用不同類型

12、接 種污泥培養(yǎng)出了好氧顆粒。 結(jié)果表明，好氧顆粒污泥能夠有效處理高鹽廢水并具 有很好的抗鹽度沖擊能力。當(dāng)進(jìn)水 NaCl鹽度為35 g/L,基質(zhì)為難降解的制藥廢 水時(shí)，利用好氧顆粒物呢處理該廢水能夠取得與淡水中相似的70%的TOC去除 率。2.5 嗜鹽菌 嗜鹽菌作為一類新型的、 極具應(yīng)用前景的微生物資源， 近年來受到人們的廣 泛關(guān)注，它們具有極為特殊的生理結(jié)構(gòu)和代謝機(jī)制， 同時(shí)還產(chǎn)生了許多具有特殊 性質(zhì)的生物活性物質(zhì)，因此被廣泛地應(yīng)用于含鹽量高的有機(jī)廢水的處理。A. R.Di ncer21等利用生物轉(zhuǎn)盤處理含鹽廢水，并向反應(yīng)器中投加嗜鹽微生物， 在鹽度小于 3%時(shí)，獲得了較高的 COD 轉(zhuǎn)化率，

13、達(dá) 90%；鹽度為 5%時(shí)， COD 去除率為 85%；鹽度為 10%時(shí)， COD 去除率也可達(dá) 60%。宋晶22等從大連旅順鹽場(chǎng)底泥中帥選出適合高鹽度的嗜鹽菌，在SBR中對(duì)其進(jìn)行 3.5%鹽度的馴化后得到的污泥具有很好的活性， COD 去除率高達(dá) 95%以 上。而且該系統(tǒng)耐有機(jī)負(fù)荷能力強(qiáng)，鹽度對(duì) COD 去除率影響不大。2.6 好氧-厭氧組合工藝 由于單獨(dú)的好氧和厭氧工藝在處理廢水時(shí)受到許多限制， 為了更好地處理高 鹽有機(jī)廢水，可以結(jié)合兩種方法以達(dá)到更好的效果。Lefebvre O23等采用厭氧-好氧兩段組合工藝處理制革行業(yè)廢水，廢水鹽含量 可為71 g/L,單一的厭氧生物處理工藝 COD去

14、除率為78%，而組合工藝的COS 去除率提高到 96%。解慶林 24等用單一的厭氧生化法和好氧生化法處理高鹽含油廢水均不能達(dá) 標(biāo)，而采用厭氧 -好氧組合工藝效果很好，出水水質(zhì)穩(wěn)定， COD 為 14-67 mg/L， 可達(dá)到國家污水排放一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)。3 物化 -生化組合工藝物理化學(xué)法和生物處理法均可以用于高鹽有機(jī)廢水的處理， 但各有優(yōu)勢(shì)和不 足。因此， 有研究人員提出將兩個(gè)工藝組合來處理高鹽有機(jī)廢水， 即針對(duì)不同來 源的高鹽有機(jī)廢水選擇合適的物理化學(xué)法進(jìn)行預(yù)處理然后再進(jìn)行生物化學(xué)法處 理。許勁25等采用Fen to n-水解酸化-厭氧接觸-接觸氧化組合工藝處理重慶某化 工廠日排成分復(fù)雜的高鹽高濃度

15、生產(chǎn)廢水，出水 COD為51-63 g/L，氯化物含量 為75-91 g/L，各項(xiàng)指標(biāo)均達(dá)到了污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)(GB 8978-1996)三級(jí)標(biāo) 準(zhǔn)。王郁 26等采用電滲析 -活性污泥法組合工藝對(duì)高鹽廢水進(jìn)行處理，即先利用 電滲析裝置將高鹽廢水中的鹽分脫除， 脫鹽后的廢水再采用活性污泥法生化處理。 結(jié)果表明廢水經(jīng)電滲析后鹽度由 22000 mg/L降至1630 mg/L，脫鹽后的廢水經(jīng)活 性污泥法處理 24h 內(nèi) COD 去除率維持在 85%左右。4 結(jié)語高鹽有機(jī)廢水含鹽量高的特點(diǎn)為其處理帶來了很大的障礙， 面對(duì)日益嚴(yán)格的 污水排放標(biāo)準(zhǔn)， 單一的處理方法在經(jīng)濟(jì)和技術(shù)上都存在一定的問題。 物理化

16、學(xué)法 中的深度氧化法和膜分離法相對(duì)而言占地面積小， 處理后基本無二次污染， 但高 成本和難以工業(yè)化制約了它的大規(guī)模應(yīng)用， 開發(fā)抗污染、 長壽命、性能穩(wěn)定的膜材料和組件是膜分離法能否工業(yè)化應(yīng)用的關(guān)鍵； 生物法雖是目前處理高鹽有機(jī)廢 水公認(rèn)的好方法， 但其占地面積大， 處理效果受氣候影響。 開發(fā)快捷高效的耐鹽 菌馴化方法和生物反應(yīng)器， 在單一技術(shù)研發(fā)的基礎(chǔ)上， 采用多種技術(shù)組合的工藝 是未來處理高鹽有機(jī)廢水的發(fā)展方向。參考文獻(xiàn)1 Shimshon Belkin, Asher Brenner and Aharon Abeliovich,Biological Treatment of a High S

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