1 高鹽廢水處理概述

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(jì)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(jìn)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(yùn)行成本高的特點(diǎn)，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。

1、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(jī)離子，也含有如甘油、中低碳鏈的有機(jī)物。由于其成分復(fù)雜多樣，鹽分高，對微生物生長具有較強(qiáng)的抑制作用，因此該廢水處理技術(shù)難度遠(yuǎn)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(dá)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(diǎn)，也是難點(diǎn)。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(jì)算的總鹽的質(zhì)量分?jǐn)?shù)大于等于1%的廢水。這類廢水除了含有有機(jī)污染物外，還含有鈣、鎂、鈉、氯和硫酸根等大量可溶性無機(jī)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。

2、高鹽廢水處理技術(shù)應(yīng)用現(xiàn)狀及優(yōu)缺點(diǎn)分析

2.1 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(jī)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(jìn)入后一個蒸發(fā)，逐級蒸發(fā)，有效利用熱源，達(dá)到高鹽廢水除鹽的目的。機(jī)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(jī)進(jìn)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(jìn)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(jī)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(jī)物，還需要繼續(xù)處理。

2.2 生物法脫鹽

此工藝主要利用的微生物氧化分解有機(jī)物。微生物能處理吸附有害的有機(jī)污染物，高鹽廢水通過它的降解后能夠轉(zhuǎn)化大量的有機(jī)物為無機(jī)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(qiáng)。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(qiáng)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(qiáng)的容積負(fù)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(jī)鹽濃度降低到2.5*104mg/L以下，能達(dá)到95%的COD去除率。厭氧技術(shù)及其改良工藝?yán)脜捬蹙?、硝化?xì)菌、嗜鹽菌等微生物對高鹽廢水特殊的環(huán)境適應(yīng)性達(dá)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(dá)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(dá)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(jì)性將在未來高鹽廢水處理中擁有很好的前景。

2.3 膜處理技術(shù)

膜蒸餾是一種新型的水處理技術(shù)，其特點(diǎn)是無需加熱加壓，只需要在常溫常壓的條件下進(jìn)行處理，其過濾材料是疏水微孔膜。采用膜蒸餾技術(shù)進(jìn)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，最終實(shí)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(xiàng)城研究表明，膜蒸餾技術(shù)處理穩(wěn)定，脫鹽率高達(dá)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(jì)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。最終確定“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，最終可將高濃鹽水轉(zhuǎn)化為回用水、污泥和鹽泥，實(shí)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(jìn)行處理用以鹽的回收利用，該方案現(xiàn)處于實(shí)驗(yàn)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(dá)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(jìn)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。

3、高鹽有機(jī)廢水未來處理技術(shù)展望

高鹽有機(jī)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(yán)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(jī)廢水處理工藝研究，主要集中在高效快捷的高鹽有機(jī)廢水處理的生物反應(yīng)器及其多種方法的組合工藝。機(jī)理研究主要集中在嗜鹽菌的降鹽機(jī)理和工藝條件。

2 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(jìn)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(diǎn)有機(jī)物）和濃縮晶漿廢液；無機(jī)鹽和部分有機(jī)物可結(jié)晶分離出來，焚燒處理為無機(jī)鹽廢渣；不能結(jié)晶的有機(jī)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)流程只在第一效使用了蒸汽，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(jì)效益。

生物法

生物處理是目前廢水處理最常用的方法之一，它具有應(yīng)用范圍廣、適應(yīng)性強(qiáng)、經(jīng)濟(jì)高效無害等特點(diǎn)。

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最廣泛使用的方法。它能從污水中去除溶解性的和膠體狀態(tài)的可生化有機(jī)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(jìn)行有機(jī)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(diǎn)，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(fù)荷，對沖擊負(fù)荷有較強(qiáng)的適應(yīng)能力；污泥生成量少，運(yùn)行管理簡便，操作簡單，耗能低，經(jīng)濟(jì)高效；具有活性污泥法的優(yōu)點(diǎn)，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)。

SBR工藝

SBR是序批式活性污泥法( Sequencing Batch Reactor) 的縮寫，作為一種間歇運(yùn)行的廢水處理工藝，近年來在國內(nèi)外被引起廣泛重視和研究的一種污水處理技術(shù)。

SBR的工作程序是由流入、反應(yīng)、沉淀、排放和閑置五個程序組成。污水在反應(yīng)器中按序列、間歇地進(jìn)入每個反應(yīng)工序，每個SBR反應(yīng)器的運(yùn)行操作在時間上也是按次序排列間歇運(yùn)行的。

SBR法具有以下特點(diǎn)：工藝簡單，占地面積小、設(shè)備少、節(jié)省投資。理想的推流過程使生化反應(yīng)推力大、處理效率高、運(yùn)行方式靈活、可以除磷脫氮、污泥活性高，沉降性能好、耐沖擊負(fù)荷，處理能力強(qiáng)。

雖然法SBR以上優(yōu)點(diǎn)，但也有一定的局限性，如進(jìn)水流量大，則需要調(diào)節(jié)反應(yīng)系統(tǒng)，從而增大投資；而對出水水質(zhì)有特殊要求，如脫氮除磷等還需要對工藝進(jìn)行適當(dāng)改進(jìn)。

MBR工藝

MBR是一種將高效膜分離技術(shù)與傳統(tǒng)活性污泥法相結(jié)合的新型高效污水處理工藝，它用具有獨(dú)特結(jié)構(gòu)的MBR平片膜組件置于曝氣池中，經(jīng)過好氧曝氣和生物處理后的水，由泵通過濾膜過濾后抽出。

MBR工藝設(shè)備緊湊，占地少；出水水質(zhì)優(yōu)質(zhì)穩(wěn)定，有機(jī)物去除效率高；剩余污泥產(chǎn)量少 ，降低了生產(chǎn)成本；可去除氨氮及難降解有機(jī)物 ；易于從傳統(tǒng)工藝進(jìn)行改造。但是，膜造價高，使膜生物反應(yīng)器的基建投資高于傳統(tǒng)污水處理工藝；膜污染容易出現(xiàn)，給操作管理帶來不便；能耗高，工藝要求高。

電解工藝

在高鹽度條件下，廢水具有較高的導(dǎo)電性，這一特點(diǎn)為電化學(xué)法在高鹽度有機(jī)廢水處理方面提供了良好的發(fā)展空間。

高鹽廢水在電解池中發(fā)生一系列氧化還原反應(yīng)，生成不溶于水的物質(zhì)，經(jīng)過沉淀(或氣浮)或直接氧化還原為無害氣體除去，從而降低COD。

溶液中的氯化鈉電解時，在陽極上所生成的氯氣，有一部分溶解在溶液中發(fā)生次級反應(yīng)而生成次氯酸鹽和氯酸鹽，對溶液起漂白作用。正是上述綜合的協(xié)同作用使溶液中有機(jī)污染物得到降解。

因?yàn)殡娀瘜W(xué)理論的局限性，高耗能，電力缺乏等問題，目前電解處理高鹽廢水工藝還是處于研究階段。

離子交換法

離子交換是一個單元操作過程，在這個過程中，通常涉及到溶液中的離子與不溶性聚合物(含有固定陰離子或陽離子)上的反離子之間的交換反應(yīng)。

采用離子交換法除鹽時，廢水首先經(jīng)過陽離子交換柱，其中帶正電荷的離子(Na+等)被H+置換而滯留在交換柱內(nèi)；之后，帶負(fù)電荷的離子(CI-等)在陰離子交換柱中被OH-置換，以達(dá)到除鹽的目的。

但該法一個主要問題是廢水中的固體懸浮物會堵塞樹脂而失去效果，還有就是離子交換樹脂的再生需要高昂的費(fèi)用且交換下來的廢物很難處理。

膜分離法

膜分離技術(shù)是利用膜對混合物中各組分選擇透過性能的差異來分離、提純和濃縮目標(biāo)物質(zhì)的新型分離技術(shù)。

目前常用的膜技術(shù)有超濾、微濾、電滲析及反滲透。其中的超濾、微濾用于高鹽廢水的處理時，不能有效去除污水中的鹽分，但可以有效截留懸浮固體(SS)及膠體COD；電滲析(electrodialysis)和反相滲透(RO)技術(shù)是最有效和最常用的脫鹽技術(shù)。

另外，反滲透技術(shù)還能去除部分溶解性有機(jī)物，這是其他脫鹽技術(shù)不能夠達(dá)到的，但是由于其處理成本高、操作經(jīng)驗(yàn)不足，反滲透技術(shù)在城市污水處理及工業(yè)廢水處理方面的應(yīng)用受到了一定限制。

而且，膜技術(shù)處理高濃度含鹽廢水時，膜易被污染，從而導(dǎo)致操作過程難以正常運(yùn)轉(zhuǎn)。況且噸級廢水進(jìn)行膜處理成本高，企業(yè)難以承受。

3 高鹽廢水高倍率濃縮處理膜法工藝特點(diǎn)

下面分析幾種高鹽廢水高倍率濃縮處理膜法工藝的技術(shù)特點(diǎn)和應(yīng)用局限，可以根據(jù)不同水質(zhì)和工況，有針對性的選擇零排放預(yù)濃縮工藝。

1.NF/RO組合工藝

技術(shù)特點(diǎn)：無需完全軟化；NF可有效去除COD(生化出水80-90%去除率)，有效去除硬度和多價離子；產(chǎn)水無膠體懸浮物，可防止下游蒸發(fā)結(jié)晶系統(tǒng)硫酸鈉結(jié)垢；回收率高、系統(tǒng)穩(wěn)定、CIP效率高等。

應(yīng)用局限：膜系統(tǒng)設(shè)計(jì)復(fù)雜，過程控制精細(xì)。

2 深度軟化預(yù)處理RO

技術(shù)特點(diǎn)：多級深度軟化；高pH運(yùn)行可防止有機(jī)物和硅污染；當(dāng)原水TDS較低時獲得>90%的回收率；

應(yīng)用局限：化學(xué)品消耗量大，RO膜有機(jī)物污染風(fēng)險大。

3 化學(xué)沉淀+過濾+DT/ST RO

技術(shù)特點(diǎn)：連續(xù)在線化學(xué)沉淀；高錯流連續(xù)過濾；高錯流寬流道RO系統(tǒng)；系統(tǒng)可超高壓穩(wěn)定運(yùn)行。

應(yīng)用局限：化學(xué)品消耗量大，能耗高，設(shè)備投資昂貴。

4 軟化+RO+DTRO

技術(shù)特點(diǎn)：利用DIRO寬流道高錯流防止膜污染；系統(tǒng)可超高壓穩(wěn)定運(yùn)行。

應(yīng)用局限：能耗高，設(shè)備投資昂貴。

兩級DTRO的工藝流程：

5 正滲透FO

技術(shù)特點(diǎn)：采用高濃度的提取液；依靠滲透壓差，系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)特高濃度濃縮。

應(yīng)用局限：工業(yè)化不成熟，膜通量低，投資昂貴。

6 高鹽廢水的水質(zhì)限制及常見解決方案

以下為高鹽廢水濃縮過程中污染物對系統(tǒng)運(yùn)行的限制及對應(yīng)的解決方案。