高濃度鹽的處理現(xiàn)狀

高濃度鹽的處理現(xiàn)狀含鹽廢水是指總含鹽量（以NaCl含量計(jì)）至少為1%的廢水，主要包括含鹽工業(yè)廢水、含鹽生活污水和其它含鹽廢水。這些廢水中含有的Cl-、SO42-、Na+、Ca2+等離子對常規(guī)生物處理有明顯的抑制作用，鹽度越大微生物生長也就越困難。這就給廢水的生物處理帶來一定的困難。同時(shí)含鹽廢水滲入土壤系統(tǒng)后會(huì)使土壤中植物因脫水而死亡，直接影響周圍的生態(tài)環(huán)境。高含鹽廢水脫鹽處理一直是一個(gè)難以解決的問題，例如榨菜廠、腸衣廠、油氣田抽出水等，這些廢水中全鹽含量有時(shí)高達(dá)50000mg/L,并且有機(jī)污染也非常嚴(yán)重，目前，目前對含鹽廢水的處理一般有生化降解、蒸發(fā)、電解、離子交換、膜法等方法。本文就各種處理技術(shù)的原理及其優(yōu)缺點(diǎn)做出了闡述與對比。1.高濃度鹽的產(chǎn)生（＞1%）海水代用排放的廢水所謂海水代用就是將海水不進(jìn)行淡化處理而直接替代某些場合使用的淡水資源。在工業(yè)上，海水可以廣泛的用作鍋爐冷卻水，應(yīng)用到熱電、核電、石化、冶金、鋼鐵廠等行業(yè)上。發(fā)達(dá)國家年海水冷卻水用量已經(jīng)超過了1000億m3。目前我國海水的年利用量為60多億m3。青島電廠1936年就開始將海水作為工業(yè)冷卻水，至今已經(jīng)有60多年的歷史。目前，青島市電力、化工、紡織等行業(yè)的12家臨海企業(yè)，年用海水8.37億m3。天津年利用海水達(dá)到18億m3。此外，秦皇島熱電廠、黃道熱電廠和上海石化總廠等70多家臨海火力發(fā)電、核電、化工、石化等企業(yè)均已不同的方式直接利用海水。對于印染、建材、制堿、橡膠以及海產(chǎn)品加工等行業(yè)，海水還可以作為工業(yè)的生產(chǎn)用水。城市生活用水。在城市生活中，海水可以替代淡水作為沖廁水。目前香港海水沖廁的普及率高達(dá)70％以上，未來計(jì)劃普及率提高到100％，并因此成為世界上唯一以海水作為沖廁水的城市。而在大連、天津、青島、煙臺(tái)等城市的個(gè)別單位，也有采用海水沖廁的實(shí)踐，但規(guī)模較小。工業(yè)生產(chǎn)廢水一些工業(yè)行業(yè)在生產(chǎn)過程中排放出高含鹽的有機(jī)廢水，如印染、腌制、造紙、化工和農(nóng)藥等行業(yè)。其他高鹽廢水大型船艦上的污水是高含鹽生活污水；某些地下水異常地區(qū)的天然水比一般淡水的含鹽量高很多，如河北平原部分地區(qū)淺層地下水為咸水，總?cè)芙夤腆w濃度可以到5g/L左右。2．高濃度鹽處理技術(shù)2.1蒸餾脫鹽蒸餾法是一種最古老、最常用的脫鹽方法。目前工業(yè)廢水的蒸餾法脫鹽技術(shù)基本上均是從海水脫鹽淡化技術(shù)基礎(chǔ)上發(fā)展而成。蒸餾法就是把含鹽水加熱使之沸騰蒸發(fā),再把蒸汽冷凝成淡水的過程。蒸餾法有很多種，如多效蒸發(fā)、多級(jí)閃蒸、壓氣蒸餾、膜蒸餾等。2.1.1多效蒸發(fā)(MED)多效蒸發(fā)是讓加熱后的鹽水在多個(gè)串聯(lián)的蒸發(fā)器中蒸發(fā)，前一個(gè)蒸發(fā)器蒸發(fā)出來的蒸汽作為下一蒸發(fā)器的熱源，并冷凝成為淡水。其中低溫多效蒸餾是蒸餾法中最節(jié)能的方法之一。低溫多效蒸餾技術(shù)由于節(jié)能的因素，近年發(fā)展迅速，裝置的規(guī)模日益擴(kuò)大，成本日益降低，主要發(fā)展趨勢為提高裝置單機(jī)造水能力，采用廉價(jià)材料降低工程造價(jià)，提高操作溫度，提高傳熱效率等。2.1.2多級(jí)閃蒸(MSF)以海水淡化為例，將原料海水加熱到一定溫度后引入閃蒸室，由于該閃蒸室中的壓力控制在低于熱鹽水溫度所對應(yīng)的飽和蒸汽壓的條件下，故熱鹽水進(jìn)入閃蒸室后即成為過熱水而急速地部分氣化，從而使熱鹽水自身的溫度降低，所產(chǎn)生的蒸汽冷凝后即為所需的淡水。多級(jí)閃蒸就是以此原理為基礎(chǔ)，使熱鹽水依次流經(jīng)若干個(gè)壓力逐漸降低的閃蒸室，逐級(jí)蒸發(fā)降溫，同時(shí)鹽水也逐級(jí)增濃，直到其溫度接近(但高于)天然海水溫度。(3)蒸汽壓縮冷凝(VC)蒸汽壓縮冷凝脫鹽技術(shù)是將鹽水預(yù)熱后，進(jìn)入蒸發(fā)器并在蒸發(fā)器內(nèi)部分蒸發(fā)。所產(chǎn)生的二次蒸汽經(jīng)壓縮機(jī)壓縮提高壓力后引入到蒸發(fā)器的加熱側(cè)。蒸汽冷凝后作為產(chǎn)品水引出，如此實(shí)現(xiàn)熱能的循環(huán)利用。當(dāng)其作為循環(huán)冷卻水脫鹽回收工藝時(shí)，可使冷卻水中的有害成份得到濃縮排放，并使95%以上的排廢水以冷凝液的形式得到回收，作為循環(huán)水和鍋爐補(bǔ)充水返回系統(tǒng)。這種工藝對設(shè)備材質(zhì)的要求極高，運(yùn)行中需消耗大量的熱量，存在一次性投入和運(yùn)行費(fèi)用極高的缺點(diǎn)，只可能在特別缺水的地區(qū)發(fā)電廠中采用。蒸餾法是最早采用的淡化法，其優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡單、操作容易、所得淡水水質(zhì)好等，但是運(yùn)行成本高，能耗高，一般企業(yè)難以承受如此高的處理費(fèi)用。2.2膜分離近40年來，膜分離技術(shù)已迅速發(fā)展成為工業(yè)循環(huán)冷卻水系統(tǒng)中旁流處理中最重要、最廣泛采用的新型高效節(jié)能分離單元技術(shù)，電滲析(ED)、反滲透(R0)、微濾(MF)、超濾(UF)、納濾(NF)和滲透汽化(PV)等膜技術(shù)相繼發(fā)展，并成為集成處理技術(shù)系統(tǒng)中的關(guān)鍵技術(shù)。主要膜分離技術(shù)簡述如下：反滲透膜技術(shù)反滲透膜技術(shù)是以滲透壓差作為推動(dòng)力的一類膜分離過程。依據(jù)各種物料的不同滲透壓，通過RO膜技術(shù)達(dá)到分離提取、純化與濃縮的目的。RO技術(shù)的最大優(yōu)點(diǎn)是節(jié)能，其能耗僅為電滲析的1/2，蒸餾技術(shù)的1/40，而且能夠達(dá)到深度除鹽目的。近年來，隨著膜分離技術(shù)的快速發(fā)展，工程造價(jià)和運(yùn)行成本持續(xù)降低，RO膜技術(shù)已逐漸取代傳統(tǒng)的離子交換、電滲析除鹽技術(shù)，成為工業(yè)水系統(tǒng)中首選除鹽技術(shù)。RO膜技術(shù)今后主要發(fā)展趨勢是降低RO膜的操作壓力，提高RO系統(tǒng)純水產(chǎn)率和濃縮回收率，以及廉價(jià)高效預(yù)處理技術(shù)，增強(qiáng)膜組件抗污能力等。尤其近年來，在電廠循環(huán)冷卻水脫鹽回用領(lǐng)域，集成膜工藝已成為主要發(fā)展方向，其中“UF+RO”雙膜工藝已成為電廠深度除鹽的主導(dǎo)技術(shù)。電滲析技術(shù)電滲析技術(shù)是以電位差作為推動(dòng)力的一類膜分離過程。在外加直流電場作用下，利用荷電離子膜的反離子遷移原理使水中陰陽離子做定向遷移，從水溶液及其它不帶電組份中分離帶電離子組份。ED技術(shù)作為脫鹽，在20世紀(jì)70?90年代得到廣泛應(yīng)用，但由于ED只能部分除鹽，不能滿足許多工業(yè)領(lǐng)域深度除鹽的技術(shù)需求且電耗高。因此，近年來已逐漸被反滲透膜技術(shù)所替代。納濾膜技術(shù)與RO相比，NF技術(shù)的操作壓力較低(0.5-1.0MPa)，節(jié)能效果顯著。因此NF技術(shù)又稱低壓RO技術(shù)，是介于RO和UF之間的一種親水性膜分離過程，適宜分離分子量在200-1000Daltons(1Daltons=1.65X10-24g),分子大小約為1nm溶解組份的膜工藝。由于NF膜具有松散的表面層結(jié)構(gòu)，存在氨基和羧基兩種正負(fù)基團(tuán)，具有離子選擇性，一價(jià)離子可基本完全透過，對二價(jià)和高價(jià)離子具有較高截留率，可去除約80%的總硬度、90%的色度和幾乎全部濁度及微生物，因此，NF的軟化功能近年引起重視，在工業(yè)循環(huán)冷卻水的排廢水回用處理中具有良好的應(yīng)用前景。生物處理生物處理法包括活性污泥法、SBR工藝、生物接觸氧化法、厭氧生物處理法以及耐鹽細(xì)菌法等?；钚晕勰喾ㄊ菑V泛應(yīng)用于城市污水和工業(yè)廢水的生物處理方法之一，它主要是利用活性污泥為主體的污水生物處理法?；钚晕勰嗑褪怯晌⑸锱c懸浮物質(zhì)、膠體物質(zhì)混雜在一起所形成的具有很強(qiáng)吸附、分解有機(jī)物的能力和良好的沉降性能的絮狀顆粒。通過馴化活性污泥篩選出具有良好有機(jī)物降解性能的耐鹽微生物是處理含鹽廢水的重要前提。間歇式活性污泥法(SBR)又稱序批式活性污泥法，是一種有別于傳統(tǒng)活性污泥法的廢水工藝。它是一種結(jié)構(gòu)形式簡單、運(yùn)行方式靈活多變、空間上完全混合、間歇操作為主要特征的污水處理生物方法。生物接觸氧化法就是在池內(nèi)填充惰性填料，利用機(jī)械裝置向水體中充氧氣，將已經(jīng)充氧曝氣的污水浸沒并流經(jīng)全部填料，固定在填料上的微生物利用新陳代謝作用將污染物去除的工藝。厭氧生物處理是指在無氧情況下，利用兼性厭氧菌和專性厭氧菌的生物化學(xué)作用，對廢水中的有機(jī)物進(jìn)行生化降解過程。普通生物法大多只能處理含鹽量為3%以下的廢水，而對高鹽廢水(含鹽量5%以上)難以處理，因此需要特殊的微生物。嗜鹽細(xì)菌本身需要鹽度才能生存，同時(shí)具有和傳統(tǒng)微生物相同的代謝功能，可以利用許多有機(jī)物(包括難降解和有毒物質(zhì))作為碳源。因此利用嗜鹽細(xì)菌處理高含鹽量有機(jī)化工廢水有廣闊的前景和意義。生物處理技術(shù)因其經(jīng)濟(jì)、高效而被廣泛地應(yīng)用于污水處理中，但鹽度過高時(shí)，會(huì)破壞微生物的細(xì)胞膜和菌體內(nèi)的酶，對微生物的生長產(chǎn)生抑制作用，從而使廢水無法達(dá)到理想的處理效果。一些企業(yè)采用將進(jìn)水進(jìn)行稀釋的方法，使鹽度降低到微生物能夠承受的范圍，這種方法簡單，易于操作和管理；但是會(huì)增加處理規(guī)模、基建投資以及運(yùn)行費(fèi)用，同時(shí)造成大量水資源的浪費(fèi)。適應(yīng)于淡水環(huán)境的微生物在受到高鹽度廢水沖擊時(shí)，其正常新陳代謝功能會(huì)

受到抑制。但在高鹽環(huán)境中，微生物會(huì)通過自身的滲透壓調(diào)節(jié)機(jī)制來平衡細(xì)胞內(nèi)的滲透壓或保護(hù)細(xì)胞內(nèi)的原生質(zhì)，因此通過選擇培養(yǎng)可以馴化出耐高鹽度的菌種。2.4電吸附電吸附技術(shù)是利用帶電電極表面吸附水中離子及帶電粒子，使水中溶解鹽類及其他帶電物質(zhì)在電極的表面富集而實(shí)現(xiàn)水的凈化/淡化的一種新型水處理技術(shù)。團(tuán)1電吸附原理業(yè)極材料極)I 團(tuán)1電吸附原理業(yè)極材料極)I 電極做料｛負(fù)極)原水從一端進(jìn)入陰陽極組成的空間，從另一端流出。原水在陰、陽極之間流動(dòng)時(shí)受到電場的作用，水中帶電粒子分別向帶相反電荷的電極遷移，被該電極吸附并儲(chǔ)存在雙電層內(nèi)。隨著電極吸附帶電粒子的增多，帶電粒子在電極表面富集，最終實(shí)現(xiàn)與水的分離，使水中的溶解鹽類及其他帶電物質(zhì)滯留在電極表面，獲得凈化/淡化的出水。EST具有運(yùn)行成本低、應(yīng)用范圍廣、操作方便、可靠、幾乎無須檢修以及不產(chǎn)生任何導(dǎo)致環(huán)境污染的二次排放物等優(yōu)點(diǎn)，因而以EST模塊為核心組裝而成的處理裝置適用于工業(yè)水除鹽和軟化、飲用水除鹽等。3.可行性方案3.1各種方法的比較處理方法動(dòng)力應(yīng)用狀況技術(shù)經(jīng)濟(jì)性發(fā)展蒸餾法除鹽熱能有SSF、MSF、VC、MED等，其中MSF最多對于高含鹽量水，其經(jīng)濟(jì)性不如RO,對于低含鹽量水，其經(jīng)濟(jì)性不如離子交換它與膜技術(shù)結(jié)合形成膜蒸餾工藝，具有蒸餾效率咼，操作壓力小的優(yōu)點(diǎn)電滲析除鹽(ED)直流電場20世紀(jì)50年代以來，海水、苦咸水淡化應(yīng)用廣泛的除鹽方法適合含鹽量1000-5000mg/L的水源它與離子交換結(jié)合形成電除鹽新工藝，是膜的終端處理工藝

電除鹽（EDI）直流電場20世紀(jì)90年代以來，應(yīng)用日益廣泛的除鹽方法適用于電導(dǎo)率低于40卩s/cm的水源，不用酸堿，因?yàn)樯婕暗侥さ膽?yīng)用，所以其成本較咼具有取代混床的發(fā)展前景反滲透（RO）壓力20世紀(jì)60年代以來，在海水，苦咸水淡化等方面逐步占據(jù)主導(dǎo)地位除鹽率一般在99%，適合各種含鹽量的水源，但其膜成本較咼單級(jí)脫鹽率逐步提咼，目前可達(dá)99.5%以上;抗污染、高通量的組件不斷出現(xiàn)電吸附（EST）直流電場20世紀(jì)60年代技術(shù)出現(xiàn)，直至21世紀(jì)初開始迅速發(fā)展運(yùn)行成本低、應(yīng)用范圍廣、操作方便、可靠、幾乎無須檢修以及不產(chǎn)生任何導(dǎo)致環(huán)境污染的二次排放物等優(yōu)點(diǎn)除鹽率待進(jìn)一步提高，以及解決自生時(shí)間較長的問題生物處理法新陳代謝活性污泥法，SBR工藝，以及好養(yǎng)與厭氧菌的應(yīng)用應(yīng)用范圍廣、適應(yīng)性強(qiáng)，而且經(jīng)濟(jì)、咼效，但是鹽度過高會(huì)影響微生物的生長馴化出耐高濃度鹽以及適應(yīng)高梯度鹽濃度的微生物納濾（NF）壓力20世紀(jì)80年代以來，在飲用水凈化，水軟化等行業(yè)的分離、凈化和濃縮中得廣泛應(yīng)用操作壓力小，是飲用水深度凈化的首選工藝，但其