高鹽高濃度廢水處理現(xiàn)狀

1、高鹽高濃度廢水處理現(xiàn)狀高鹽高濃度有機廢水處理技術現(xiàn)狀摘要：本文對目前國內外高鹽高濃度有機廢水的處理技術進行了綜述，系統(tǒng)歸 納出其主要處理方法：物理化學法、生物法及其組合工藝，并簡要介紹了各種 方法的技術原理、優(yōu)缺點，最后對高鹽高濃度有機廢水的近一步研究指明了方 向。關鍵詞：高鹽高濃度有機廢水；物理化學法；生物法；組合工藝近年來，隨著工農業(yè)生產的發(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廢水的排放。高鹽高濃度有機廢水是指至少含 有3.5%總溶解固體TDS( Total Dissolved Solid

2、 )的高濃度有機廢水，其主要來 源于海水應用于工農業(yè)生產和生活中產生的廢水和工業(yè)生產過程中產生的高鹽 廢水。高鹽廢水中除了含有有機污染物外， 還含有大量的無機鹽，如Cl-、SO42-、 Na+、Ca2+等離子，這些鹽的存在對常規(guī)的生物處理有明顯的抑制作用。針對此類廢水，目前較為成熟、有效的處理工藝主要包括物理化學法，生物化學法2及其組合工藝，其中物理化學法主要有：電化學法 3、膜分離法4、深度氧化法 5、離子交換法和焚燒法o1物理化學法1.1電化學法由于廢水的高鹽度，使得廢水具有較高的導電性能，含鹽廢水中的Cl-在陽極被轉化為CI2，并可進一步轉化為次氯酸：2CI- CI2CI2+H2O HC

3、I+HCIO次氯酸本身就是一種強氧化劑，可以將水中的有機物氧化，這一特點為電 化學法在高鹽度有機廢水處理方法提供了良好的發(fā)展空間。電化學法具有處理 費用低，不需要投加化學藥劑，設備簡單，可操作性強等優(yōu)勢，因此電化學法 更適合于小型污水處理廠的運作。王慧8等采用電化學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的去除率分別可達到85%和99.18%，電解過程中沒有難以繼續(xù)反應的 中間產物生成。1.2膜分離法膜分離法是一種新型隔膜分離技術，它是利用一種特殊的半透膜使溶液中 的某些組分隔開，某些溶質和溶劑滲透而達到分離的目的。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域受到

4、重視和研究，并已在工程實踐 中使用。其中根據(jù)溶質或溶劑透過膜的推動力和膜種類不同，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)化應用的關鍵。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, 分析了相關因素對處理效果的影響，結果表明：廢水的 COD和TOC的總去除 率均在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)鏈式氧化反應迅 速破壞有機物的分子結構從而達到氧化降解有機物的目的。根據(jù)產生自由基的 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

5、法、光化 學氧化法以及其他催化氧化法10 O劉春明11等指出超臨界水氧化技術具有快速、 高效、無二次污染等優(yōu)點，但腐蝕、鹽沉積、高能耗等問題均阻礙了其工業(yè)化 丁 發(fā)展。此外深度氧化法所需氧化劑的用量隨廢水中有機物濃度的增加而增大，經濟優(yōu)勢不突出，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)聚合物結構中含有離子交換基團的功能高分子 材料，樹脂中含有的氨基、羥基基團可以把廢水中的金屬離子交換、螯合，具 有處理效果好，設備簡單，操作方便，可再生等優(yōu)點，因此在廢水處理方面得 到了大量應用。離子交換法主要用于生物法的預處理工藝，以除去對微生物有 抑制作用的金屬離子。1.

6、5焚燒法對于高COD的高鹽廢水，可采用直接焚燒的方法進行處理，即將高鹽廢水 呈霧狀噴入高溫燃燒爐中，使水霧完全氣化，讓廢物中的有機物在爐內分解成 二氧化碳、水及少許無機物灰分12，同時焚燒產生的熱量可以回收利用或發(fā)電， 因此焚燒法被認為是一種使有機廢液真正實現(xiàn)減量化、無害化和資源化的處理 技術。自上世紀50年代初次使用以來，焚燒法已廣泛應用于高鹽廢水的處理。 一般認為，對于COD值很高，熱值也很高的有機廢液采用直接進入焚燒爐處理 較其他方法更加經濟、合理；而對于熱值不是很高的廢液，則需添加輔助燃料 助燃；對于含水量大的有機廢液應先進行蒸發(fā)濃縮再進行焚燒13 O在進行焚燒之前，應當將水中的懸浮液

7、過濾或采用加熱等方法來降低廢水 粘度，以提高廢液霧化效率并防止噴嘴堵塞。對于酸性高鹽廢水，有時還需加 堿中和處理，以防止腐蝕設備。最后，由于廢液中常含有N、S、Cl等元素，焚燒后煙氣中會含有NOx、SO2、二噁英等有毒有害氣體，因此必須控制好焚燒溫 度、焚燒時間以減少二噁英的生成，對尾氣要進行凈化處理，達標后才能排放。 2生物法生物法是處理高鹽有機廢水最傳統(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)馴化適耐細菌。此外，以上幾 種方法可根據(jù)實際情況，相互結合以達到理想的處理

8、效果。2.1傳統(tǒng)活性污泥法活性污泥法是以活性污泥為主體的污水處理技術，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器中，與廢水充分接觸，并在有溶解氧的條 件下對廢水中所含的有機物進行微生物的合成和分解等代謝活動。而鹽度對活 性污泥法的影響較大，因此，對活性污泥進行馴化培養(yǎng)出具有良好有機物降解 性能的耐鹽微生物是處理高鹽有機廢水的重要前提。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 鹽有機廢水。結果表明，馴化后的活性污泥可以有效地處理高鹽有機分水， 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物，指示 劑苯酚的去除率也穩(wěn)定在90%以上?？?/p>

9、以看出，通過馴化可以大大提高微生物 的耐鹽能力。2.2厭氧處理系統(tǒng)相對好氧處理，厭氧處理高鹽有機廢水的研究較少，但也有成功應用厭氧 方法處理高鹽有機廢水的離子。如 C.Y. Gomec15等用UASB處理合成廢水，當 水力停留時間為1d，鹽濃度為20 g/L，TOC的去除率可達88%，有效總產氣量 甲烷占84%。近10年來，厭氧消化處理實際廢水主要集中于海洋產品加工廢水處理。采 用的工藝包括厭氧濾池、UASB、厭氧接觸法。COD去除率在70%-90%，有機 負荷從1-15 kgCOD/m3.d,污泥負荷低于0.5 kgCOD/kgVSS.d16。關于厭氧處理 其他實際廢水的報道比較少見，相對而

10、言，厭氧處理系統(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，簡稱 SBR，它是一種按間歇曝氣方式來運行的活性污 泥污水處理技術。該工藝不需設污泥回流設備和二沉池，曝氣池容積也小，建 設費用和運行費用均較低，結構簡單，運行方式靈活，抗沖擊負荷能力強。因 此，近年來在國內外得到了廣泛的研究和應用。O.Lefebvre 17等利用好氧SBR反應器處理含鹽制革廢水（廢水中 NaCI濃 度達30 g/L），COD,PO43-、TKN和SS的去除率分別可達到 95%，93%，96% 和92%，水力停留時間為5 d，COD有機負荷為0.6 kg/m3.d。2.4好氧顆粒污泥好氧顆粒

11、污泥技術是將生物自絮凝原理應用于好氧反應器，使好氧絮狀污 泥在一定工藝條件下實現(xiàn)好氧顆?；?。好癢顆粒污泥具有沉降性好、抗負荷沖 擊能力強、持留生物量高以及脫氮除磷效果好等優(yōu)點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 M 19等用培養(yǎng)出的好氧顆粒污泥處理魚類罐頭生產過程中產生的 高鹽有機廢水，在NaCl質量濃度高達30 g/L，有機負荷達1.72 kg/m3.d時，出 水水質良好，運行效果穩(wěn)定，硝化反硝化脫氮效率可以達到40%。汪善全20等采用序批式搖床反應器（SSBR），在高鹽廢水中利用不同類型 接種污泥培養(yǎng)出了好氧顆粒

12、。結果表明，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。當進水 NaCI鹽度為35 g/L,基質為難降解的制 藥廢水時，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、極具應用前景的微生物資源，近年來受到人們的 廣泛關注，它們具有極為特殊的生理結構和代謝機制，同時還產生了許多具有 特殊性質的生物活性物質，因此被廣泛地應用于含鹽量高的有機廢水的處理。A.R.Di ncer21等利用生物轉盤處理含鹽廢水，并向反應器中投加嗜鹽微生 物，在鹽度小于3%時，獲得了較高的COD轉化率，達90% ;鹽度為5%時， COD去除率為8

13、5% ;鹽度為10%時，COD去除率也可達60%。宋晶22等從大連旅順鹽場底泥中帥選出適合高鹽度的嗜鹽菌，在 SBR中對 其進行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95% 以上。而且該系統(tǒng)耐有機負荷能力強，鹽度對 COD去除率影響不大。2.6好氧-厭氧組合工藝由于單獨的好氧和厭氧工藝在處理廢水時受到許多限制，為了更好地處理高 鹽有機廢水，可以結合兩種方法以達到更好的效果。Lefebvre O 23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去除率為78%，而組合工藝的 COS去除率提高到96%。解慶林24

14、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 標，而采用厭氧-好氧組合工藝效果很好，出水水質穩(wěn)定，COD為14-67 mg/L，可達到國家污水排放一級標準。3物化-生化組合工藝物理化學法和生物處理法均可以用于高鹽有機廢水的處理，但各有優(yōu)勢和 不足。因此，有研究人員提出將兩個工藝組合來處理高鹽有機廢水，即針對不 同來源的高鹽有機廢水選擇合適的物理化學法進行預處理然后再進行生物化學 法處理。許勁25等采用Fenton-水解酸化-厭氧接觸-接觸氧化組合工藝處理重慶某化 工廠日排成分復雜的高鹽高濃度生產廢水，出水COD為51-63 g/L，氯化物含量為75-91 g/L，各項指標均達到了污

15、水綜合排放標準(GB 8978-1996)三級 標準。王郁26等采用電滲析-活性污泥法組合工藝對高鹽廢水進行處理，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。結果表明廢水經電滲析后鹽度由 22000 mg/L降至1630 mg/L，脫鹽后的廢 水經活性污泥法處理24h內COD去除率維持在85%左右。4結語高鹽有機廢水含鹽量高的特點為其處理帶來了很大的障礙，面對日益嚴格 的污水排放標準，單一的處理方法在經濟和技術上都存在一定的問題。物理化學法中的深度氧化法和膜分離法相對而言占地面積小，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)模應用，開發(fā)抗

16、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)化應用的關鍵；生物法雖是目前處理高 鹽有機廢水公認的好方法，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器，在單一技術研發(fā)的基礎上，采用多種技 術組合的工藝是未來處理高鹽有機廢水的發(fā)展方向。參考文獻1 Shimsho n Belk in, Asher Bre nner and Aharo n Abeliovich,Biological Treatme nt of a HighSali nity Chemical In dustrial WastewaterJ.Water Scie nee & Tec

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