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高鹽廢水的處理方法及工藝！
來源：科柏盛環(huán)保 發(fā)布時間：2020-11-20
高鹽廢水處理是現(xiàn)階段工業(yè)發(fā)展面臨的重大環(huán)保問題。綜合利用是解決高鹽廢水瓶頸的重要路徑。高鹽廢水回用技術(shù)的應(yīng)用是取得顯著經(jīng)濟效益、環(huán)境效益和社會效益的重要保障。本文基于高鹽廢水處理現(xiàn)狀及研究進展展開論述。
現(xiàn)階段，規(guī)�；幚砀啕}廢水仍然存在處理效率低、運行成本高的特點，還存在很多需要突破和解決的關(guān)鍵技術(shù)問題。例如，采用正滲透法處理高鹽廢水時，正滲透膜和汲取液等核心問題仍未很好解決；如何提高反滲透處理的水量，如何延長膜件的使用壽命，如何有效防止膜污染等問題仍需函待解決。
01、高鹽廢水簡介
高鹽廢水指來源于生活污水和工業(yè)廢水的總含鹽量大于1%的排放廢水，含有較高的如Cl-，SO42-，Na+，Ca2+等無機離子，也含有如甘油、中低碳鏈的有機物。由于其成分復(fù)雜多樣，鹽分高，對微生物生長具有較強的抑制作用，因此該廢水處理技術(shù)難度遠比普通污水處理要大得多。我國高鹽廢水產(chǎn)生數(shù)量在總廢水中達5%，每年仍以2％的速率增長。因此，高鹽廢水處理在污水處理中有重要地位，是廢水處理研究的重點，也是難點。
目前研究和常用的高鹽廢水方法有蒸發(fā)法、電解法、膜分離法、焚燒法和生物法等。高鹽廢水是指以NaCl含量計算的總鹽的質(zhì)量分數(shù)大于等于1%的廢水。這類廢水除了含有有機污染物外，還含有鈣、鎂、鈉、氯和硫酸根等大量可溶性無機鹽離子，甚至含有放射性物質(zhì)。
高鹽廢水主要來源以下幾個途徑：
1、海水：通常來源于沿海城市工業(yè)用水過程中的排水或冷卻循環(huán)水。
2、工業(yè)生產(chǎn)：高鹽廢水主要來源印染、煉化、采油、制藥和制鹽等企業(yè)生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的排水。
3、含鹽生活污水：主要來源于海水利用，將海水用于城市生活中的消防、沖灑道路、沖廁等不與人體直接接觸的生活雜用水。
4、含鹽量高的地下水：有些地區(qū)的地下水中含鹽量較高，總?cè)芙庑怨腆w含量大，例如內(nèi)蒙古河套部分地區(qū)、河北平原部分淺層地下水出現(xiàn)微咸水和咸水。
02、高鹽廢水處理技術(shù)應(yīng)用現(xiàn)狀及優(yōu)缺點分析
一、高效蒸發(fā)技術(shù)
高鹽水的高效蒸發(fā)技術(shù)一般是針對鹽分含量在4萬mg/L以上的高鹽廢水，對于鹽含量在1%～4%的低濃度高鹽水來說，高效蒸發(fā)技術(shù)具體來說主要有：多效蒸發(fā)技術(shù)、機械式蒸汽再壓縮技術(shù)。多效蒸發(fā)技術(shù)指的是同時使用多個串聯(lián)的蒸發(fā)，熱的蒸汽依次通過幾個蒸發(fā)，前一個蒸發(fā)的熱蒸汽再進入后一個蒸發(fā)，逐級蒸發(fā)，有效利用熱源，達到高鹽廢水除鹽的目的。
機械式蒸汽再壓縮技術(shù)簡稱MVR技術(shù)，是一種借助蒸汽壓縮機進行熱源有效利用的工藝，通過蒸汽的再次壓縮獲得動力，并不斷往復(fù)，以提高蒸汽的熱利用效率。高效蒸發(fā)的技術(shù)可以成功分離廢水中的鹽分和水分，然后再分別進行處理，是比較徹底的處理高鹽廢水的方法，所以，目前這種技術(shù)在煤化工和醫(yī)藥、農(nóng)藥行業(yè)都有比較廣泛的應(yīng)用。但是對于鹽水中的有機污染物含量過高的鹽水，蒸發(fā)過程中非常容易產(chǎn)生泡沫造成沖料，同時還可能影響鹽的品質(zhì)，導(dǎo)致出鹽夾帶過多有機物，還需要繼續(xù)處理。
二、生物法脫鹽
此工藝主要利用的微生物氧化分解有機物。微生物能處理吸附有害的有機污染物，高鹽廢水通過它的降解后能夠轉(zhuǎn)化大量的有機物為無機物，廢水通過凈化而再次應(yīng)用于工業(yè)領(lǐng)域，此工藝方法具有其他物理化學(xué)處理方法不同的優(yōu)勢，環(huán)保且安全性更強。
微生物種類多種多樣、面對各種污染廢水的環(huán)境能夠通過變異具有很強的適應(yīng)性、且新陳代謝能力好，可以產(chǎn)生專一性的降解酶處理各類高鹽廢水，潛力較大。如生物接觸氧化工藝有著抗毒、耐沖擊、微生物較為穩(wěn)定、具有很強的容積負荷性、能夠保持污泥齡的優(yōu)勢，作為生物脫鹽技術(shù)來說十分常用。比常規(guī)的活性污泥處理方法的水力停留時間更短。
例：兩段式接觸氧化工藝可以把廢水的含無機鹽濃度降低到2.5*104mg/L以下，能達到95%的COD去除率。厭氧技術(shù)及其改良工藝利用厭氧菌、硝化細菌、嗜鹽菌等微生物對高鹽廢水特殊的環(huán)境適應(yīng)性達到降低鹽分的作用，他們能在高鹽的水域環(huán)境中維持體內(nèi)的低水活度，從而達到降低高鹽廢水COD的目的。
據(jù)資料了解，若泥齡為18日左右，嗜鹽菌在SBR反應(yīng)容器中能夠達到95%的COD處理率，高于61%的氨氮處理率。但目前我國對此方法的工藝技術(shù)還不完善，技術(shù)熟練度不高，但生物法脫鹽的環(huán)保性，經(jīng)濟性將在未來高鹽廢水處理中擁有很好的前景。
三、膜處理技術(shù)
膜蒸餾是一種新型的水處理技術(shù)，其特點是無需加熱加壓，只需要在常溫常壓的條件下進行處理，其過濾材料是疏水微孔膜。采用膜蒸餾技術(shù)進行水處理時，利用被處理液體中所包含的易揮發(fā)性物質(zhì)所揮發(fā)形成的氣體，在處理膜兩側(cè)形成壓力差，并透過處理膜，*終實現(xiàn)篩選分離的一種處理技術(shù)。與傳統(tǒng)回收方法相比，該方法操作簡單，一次性投資少，回收濃水的效率非常高。
孫項城研究表明，膜蒸餾技術(shù)處理穩(wěn)定，脫鹽率高達99%。聶瑩瑩等選擇中壓反滲透、高壓反滲透和超高壓反滲透作為高濃鹽水處理的核心工藝，并經(jīng)美國陶氏ROSA軟件計算，確定了中壓反滲透、高壓反滲透和超高壓反滲透單元的結(jié)構(gòu)和膜元件類型。*終確定“調(diào)節(jié)池+高效沉淀池+汽水反沖濾池+超濾+高壓反滲透+DTRO+蒸發(fā)結(jié)晶”的處理工藝。采用此系統(tǒng)處理后，*終可將高濃鹽水轉(zhuǎn)化為回用水、污泥和鹽泥，實現(xiàn)系統(tǒng)零排放，系統(tǒng)每噸水的處理成本為23.243元。
美國哥倫比亞大學(xué)研發(fā)利用“反滲透+膜蒸餾（MD）”技術(shù)對濃鹽水進行處理用以鹽的回收利用，該方案現(xiàn)處于實驗研究階段，分別將NaCl溶液、合成海水、高鹽水通過該工藝組合，表現(xiàn)出很好的穩(wěn)定性，相對于傳統(tǒng)技術(shù)而言，出鹽品質(zhì)很好，水的回收率可達到90%以上。
波蘭Marian Turek等人采用“電滲析（ED）+蒸發(fā)結(jié)晶”技術(shù)，該組合工藝相對于單一的蒸發(fā)濃縮和結(jié)晶，結(jié)晶出一噸鹽的電耗從970kW·h降至500kW·h，節(jié)能效果明顯，該處理系統(tǒng)在ED膜和蒸發(fā)結(jié)晶之前進行了預(yù)處理，投加氫氧化鈣，去除部分硬度和硅，以利于ED膜更好的工作。
03、高鹽有機廢水未來處理技術(shù)展望
高鹽有機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，尤其是含鹽量過高的高鹽廢水鹽度嚴重影響了生物法在高鹽度廢水處理中的應(yīng)用。因此未來高鹽有機廢水處理工藝研究，主要集中在高效快捷的高鹽有機廢水處理的生物反應(yīng)器及其多種方法的組合工藝。機理研究主要集中在嗜鹽菌的降鹽機理和工藝條件。
高鹽廢水處理工藝對比：
目前，處理高鹽廢水的工藝有多效蒸發(fā)技術(shù)、生物法、SBR工藝、MBR工藝等。
多效蒸發(fā)結(jié)晶技術(shù)
在工業(yè)含鹽廢水的處理過程中，工業(yè)含鹽廢水進入低溫多效濃縮結(jié)晶裝置，經(jīng)過5-8效蒸發(fā)冷凝的濃縮結(jié)晶過程，分離為淡化水（淡化水可能含有微量低沸點有機物）和濃縮晶漿廢液；無機鹽和部分有機物可結(jié)晶分離出來，焚燒處理為無機鹽廢渣；不能結(jié)晶的有機物濃縮廢液可采用滾筒蒸發(fā)器，形成固態(tài)廢渣，焚燒處理；淡化水可返回生產(chǎn)系統(tǒng)替代軟化水加以利用。
低溫多效蒸發(fā)濃縮結(jié)晶系統(tǒng)不僅可以應(yīng)用于化工生產(chǎn)的濃縮過程和結(jié)晶過程，還可以應(yīng)用于工業(yè)含鹽廢水的蒸發(fā)濃縮結(jié)晶處理過程中。
多效蒸發(fā)流程只在*效使用了蒸汽，故節(jié)約了蒸汽的需要量，有效地利用了二次蒸汽中的熱量，降低了生產(chǎn)成本，提高了經(jīng)濟效益。
生物法
生物處理是目前廢水處理常用的方法之一，它具有應(yīng)用范圍廣、適應(yīng)性強、經(jīng)濟高效無害等特點。
一般情況下，常用的生物法有傳統(tǒng)活性污泥法和生物接觸氧化法兩種。
傳統(tǒng)活性污泥法
活性污泥法是一種污水的好氧生物處理法，目前是處理城市污水廣泛使用的方法。它能從污水中去除溶解性的和膠體狀態(tài)的可生化有機物以及能被活性污泥吸附的懸浮固體和其他一些物質(zhì)，同時也能去除一部分磷素和氮素。
活性污泥法去除率高，適用于處理水質(zhì)要求高而水質(zhì)比較穩(wěn)定的廢水。但是 不善于適應(yīng)水質(zhì)的變化，供氧不能得到充分利用；空氣供應(yīng)沿池水平均分布，造成前段氧量不足后段氧量過剩；曝氣結(jié)構(gòu)龐大，占地面積大。
生物接觸氧化法
生物接觸氧化法是主要利用附著生長于某些固體物表面的微生物（即生物膜）進行有機污水處理的方法。
生物接觸氧化法是一種浸沒生物膜法，是生物濾池和曝氣池的綜合體，兼有活性污泥法和生物膜法的特點，在水處理過程中有很好的效果。
生物接觸氧化法有較高的容積負荷，對沖擊負荷有較強的適應(yīng)能力；污泥生成量少，運行管理簡便，操作簡單，耗能低，經(jīng)濟高效；具有活性污泥法的優(yōu)點，生物活性高，凈化效果好，處理效率高，處理時間短，出水水質(zhì)好而穩(wěn)定；能分解其它生物處理難分解的物質(zhì)，具有脫氧除磷的作用，可作為三級處理技術(shù)。
現(xiàn)階段，規(guī)�；幚砀啕}廢水仍然存在處理效率低、運行成本高的特點，還存在很多需要突破和解決的關(guān)鍵技術(shù)問題。例如，采用正滲透法處理高鹽廢水時，正滲透膜和汲取液等核心問題仍未很好解決；如何提高反滲透處理的水量，如何延長膜件的使用壽命，如何有效防止膜污染等問題仍需函待解決。
01、高鹽廢水簡介
高鹽廢水指來源于生活污水和工業(yè)廢水的總含鹽量大于1%的排放廢水，含有較高的如Cl-，SO42-，Na+，Ca2+等無機離子，也含有如甘油、中低碳鏈的有機物。由于其成分復(fù)雜多樣，鹽分高，對微生物生長具有較強的抑制作用，因此該廢水處理技術(shù)難度遠比普通污水處理要大得多。我國高鹽廢水產(chǎn)生數(shù)量在總廢水中達5%，每年仍以2％的速率增長。因此，高鹽廢水處理在污水處理中有重要地位，是廢水處理研究的重點，也是難點。
目前研究和常用的高鹽廢水方法有蒸發(fā)法、電解法、膜分離法、焚燒法和生物法等。高鹽廢水是指以NaCl含量計算的總鹽的質(zhì)量分數(shù)大于等于1%的廢水。這類廢水除了含有有機污染物外，還含有鈣、鎂、鈉、氯和硫酸根等大量可溶性無機鹽離子，甚至含有放射性物質(zhì)。
高鹽廢水主要來源以下幾個途徑：
1、海水：通常來源于沿海城市工業(yè)用水過程中的排水或冷卻循環(huán)水。
2、工業(yè)生產(chǎn)：高鹽廢水主要來源印染、煉化、采油、制藥和制鹽等企業(yè)生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的排水。
3、含鹽生活污水：主要來源于海水利用，將海水用于城市生活中的消防、沖灑道路、沖廁等不與人體直接接觸的生活雜用水。
4、含鹽量高的地下水：有些地區(qū)的地下水中含鹽量較高，總?cè)芙庑怨腆w含量大，例如內(nèi)蒙古河套部分地區(qū)、河北平原部分淺層地下水出現(xiàn)微咸水和咸水。
02、高鹽廢水處理技術(shù)應(yīng)用現(xiàn)狀及優(yōu)缺點分析
一、高效蒸發(fā)技術(shù)
高鹽水的高效蒸發(fā)技術(shù)一般是針對鹽分含量在4萬mg/L以上的高鹽廢水，對于鹽含量在1%～4%的低濃度高鹽水來說，高效蒸發(fā)技術(shù)具體來說主要有：多效蒸發(fā)技術(shù)、機械式蒸汽再壓縮技術(shù)。多效蒸發(fā)技術(shù)指的是同時使用多個串聯(lián)的蒸發(fā)，熱的蒸汽依次通過幾個蒸發(fā)，前一個蒸發(fā)的熱蒸汽再進入后一個蒸發(fā)，逐級蒸發(fā)，有效利用熱源，達到高鹽廢水除鹽的目的。
機械式蒸汽再壓縮技術(shù)簡稱MVR技術(shù)，是一種借助蒸汽壓縮機進行熱源有效利用的工藝，通過蒸汽的再次壓縮獲得動力，并不斷往復(fù)，以提高蒸汽的熱利用效率。高效蒸發(fā)的技術(shù)可以成功分離廢水中的鹽分和水分，然后再分別進行處理，是比較徹底的處理高鹽廢水的方法，所以，目前這種技術(shù)在煤化工和醫(yī)藥、農(nóng)藥行業(yè)都有比較廣泛的應(yīng)用。但是對于鹽水中的有機污染物含量過高的鹽水，蒸發(fā)過程中非常容易產(chǎn)生泡沫造成沖料，同時還可能影響鹽的品質(zhì)，導(dǎo)致出鹽夾帶過多有機物，還需要繼續(xù)處理。
二、生物法脫鹽
此工藝主要利用的微生物氧化分解有機物。微生物能處理吸附有害的有機污染物，高鹽廢水通過它的降解后能夠轉(zhuǎn)化大量的有機物為無機物，廢水通過凈化而再次應(yīng)用于工業(yè)領(lǐng)域，此工藝方法具有其他物理化學(xué)處理方法不同的優(yōu)勢，環(huán)保且安全性更強。
微生物種類多種多樣、面對各種污染廢水的環(huán)境能夠通過變異具有很強的適應(yīng)性、且新陳代謝能力好，可以產(chǎn)生專一性的降解酶處理各類高鹽廢水，潛力較大。如生物接觸氧化工藝有著抗毒、耐沖擊、微生物較為穩(wěn)定、具有很強的容積負荷性、能夠保持污泥齡的優(yōu)勢，作為生物脫鹽技術(shù)來說十分常用。比常規(guī)的活性污泥處理方法的水力停留時間更短。
例：兩段式接觸氧化工藝可以把廢水的含無機鹽濃度降低到2.5*104mg/L以下，能達到95%的COD去除率。厭氧技術(shù)及其改良工藝利用厭氧菌、硝化細菌、嗜鹽菌等微生物對高鹽廢水特殊的環(huán)境適應(yīng)性達到降低鹽分的作用，他們能在高鹽的水域環(huán)境中維持體內(nèi)的低水活度，從而達到降低高鹽廢水COD的目的。
據(jù)資料了解，若泥齡為18日左右，嗜鹽菌在SBR反應(yīng)容器中能夠達到95%的COD處理率，高于61%的氨氮處理率。但目前我國對此方法的工藝技術(shù)還不完善，技術(shù)熟練度不高，但生物法脫鹽的環(huán)保性，經(jīng)濟性將在未來高鹽廢水處理中擁有很好的前景。
三、膜處理技術(shù)
膜蒸餾是一種新型的水處理技術(shù)，其特點是無需加熱加壓，只需要在常溫常壓的條件下進行處理，其過濾材料是疏水微孔膜。采用膜蒸餾技術(shù)進行水處理時，利用被處理液體中所包含的易揮發(fā)性物質(zhì)所揮發(fā)形成的氣體，在處理膜兩側(cè)形成壓力差，并透過處理膜，*終實現(xiàn)篩選分離的一種處理技術(shù)。與傳統(tǒng)回收方法相比，該方法操作簡單，一次性投資少，回收濃水的效率非常高。
孫項城研究表明，膜蒸餾技術(shù)處理穩(wěn)定，脫鹽率高達99%。聶瑩瑩等選擇中壓反滲透、高壓反滲透和超高壓反滲透作為高濃鹽水處理的核心工藝，并經(jīng)美國陶氏ROSA軟件計算，確定了中壓反滲透、高壓反滲透和超高壓反滲透單元的結(jié)構(gòu)和膜元件類型。*終確定“調(diào)節(jié)池+高效沉淀池+汽水反沖濾池+超濾+高壓反滲透+DTRO+蒸發(fā)結(jié)晶”的處理工藝。采用此系統(tǒng)處理后，*終可將高濃鹽水轉(zhuǎn)化為回用水、污泥和鹽泥，實現(xiàn)系統(tǒng)零排放，系統(tǒng)每噸水的處理成本為23.243元。
美國哥倫比亞大學(xué)研發(fā)利用“反滲透+膜蒸餾（MD）”技術(shù)對濃鹽水進行處理用以鹽的回收利用，該方案現(xiàn)處于實驗研究階段，分別將NaCl溶液、合成海水、高鹽水通過該工藝組合，表現(xiàn)出很好的穩(wěn)定性，相對于傳統(tǒng)技術(shù)而言，出鹽品質(zhì)很好，水的回收率可達到90%以上。
波蘭Marian Turek等人采用“電滲析（ED）+蒸發(fā)結(jié)晶”技術(shù)，該組合工藝相對于單一的蒸發(fā)濃縮和結(jié)晶，結(jié)晶出一噸鹽的電耗從970kW·h降至500kW·h，節(jié)能效果明顯，該處理系統(tǒng)在ED膜和蒸發(fā)結(jié)晶之前進行了預(yù)處理，投加氫氧化鈣，去除部分硬度和硅，以利于ED膜更好的工作。
03、高鹽有機廢水未來處理技術(shù)展望
高鹽有機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，尤其是含鹽量過高的高鹽廢水鹽度嚴重影響了生物法在高鹽度廢水處理中的應(yīng)用。因此未來高鹽有機廢水處理工藝研究，主要集中在高效快捷的高鹽有機廢水處理的生物反應(yīng)器及其多種方法的組合工藝。機理研究主要集中在嗜鹽菌的降鹽機理和工藝條件。
高鹽廢水處理工藝對比：
目前，處理高鹽廢水的工藝有多效蒸發(fā)技術(shù)、生物法、SBR工藝、MBR工藝等。
多效蒸發(fā)結(jié)晶技術(shù)
在工業(yè)含鹽廢水的處理過程中，工業(yè)含鹽廢水進入低溫多效濃縮結(jié)晶裝置，經(jīng)過5-8效蒸發(fā)冷凝的濃縮結(jié)晶過程，分離為淡化水（淡化水可能含有微量低沸點有機物）和濃縮晶漿廢液；無機鹽和部分有機物可結(jié)晶分離出來，焚燒處理為無機鹽廢渣；不能結(jié)晶的有機物濃縮廢液可采用滾筒蒸發(fā)器，形成固態(tài)廢渣，焚燒處理；淡化水可返回生產(chǎn)系統(tǒng)替代軟化水加以利用。
低溫多效蒸發(fā)濃縮結(jié)晶系統(tǒng)不僅可以應(yīng)用于化工生產(chǎn)的濃縮過程和結(jié)晶過程，還可以應(yīng)用于工業(yè)含鹽廢水的蒸發(fā)濃縮結(jié)晶處理過程中。
多效蒸發(fā)流程只在*效使用了蒸汽，故節(jié)約了蒸汽的需要量，有效地利用了二次蒸汽中的熱量，降低了生產(chǎn)成本，提高了經(jīng)濟效益。
生物法
生物處理是目前廢水處理常用的方法之一，它具有應(yīng)用范圍廣、適應(yīng)性強、經(jīng)濟高效無害等特點。
一般情況下，常用的生物法有傳統(tǒng)活性污泥法和生物接觸氧化法兩種。
傳統(tǒng)活性污泥法
活性污泥法是一種污水的好氧生物處理法，目前是處理城市污水廣泛使用的方法。它能從污水中去除溶解性的和膠體狀態(tài)的可生化有機物以及能被活性污泥吸附的懸浮固體和其他一些物質(zhì)，同時也能去除一部分磷素和氮素。
活性污泥法去除率高，適用于處理水質(zhì)要求高而水質(zhì)比較穩(wěn)定的廢水。但是 不善于適應(yīng)水質(zhì)的變化，供氧不能得到充分利用；空氣供應(yīng)沿池水平均分布，造成前段氧量不足后段氧量過剩；曝氣結(jié)構(gòu)龐大，占地面積大。
生物接觸氧化法
生物接觸氧化法是主要利用附著生長于某些固體物表面的微生物（即生物膜）進行有機污水處理的方法。
生物接觸氧化法是一種浸沒生物膜法，是生物濾池和曝氣池的綜合體，兼有活性污泥法和生物膜法的特點，在水處理過程中有很好的效果。
生物接觸氧化法有較高的容積負荷，對沖擊負荷有較強的適應(yīng)能力；污泥生成量少，運行管理簡便，操作簡單，耗能低，經(jīng)濟高效；具有活性污泥法的優(yōu)點，生物活性高，凈化效果好，處理效率高，處理時間短，出水水質(zhì)好而穩(wěn)定；能分解其它生物處理難分解的物質(zhì)，具有脫氧除磷的作用，可作為三級處理技術(shù)。
