高鹽廢水處理方法及工藝

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。高鹽廢水回用技術的應用是取得顯著經(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鍵技術問題。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 - ，SO 4 2- ，Na + ，Ca 2+ 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。

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，總溶解性固體含量大，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、高鹽廢水處理技術應用現(xiàn)狀及優(yōu)缺點分析

2.1 蒸發(fā)技術

高鹽水的蒸發(fā)技術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，蒸發(fā)技術具體來說主要有：多效蒸發(fā)技術、機械式蒸汽再壓縮技術。多效蒸發(fā)技術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簡稱MVR技術，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，以提高蒸汽的熱利用效率。蒸發(fā)的技術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，目前這種技術在煤化工和醫(yī)藥、農(nóng)藥行業(yè)都有比較廣泛的應用。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，導致出鹽夾帶過多有機物，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化大量的有機物為無機物，廢水通過凈化而再次應用于工業(yè)領域，此工藝方法具有其他物理化學處理方法不同的優(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。

2.3 膜處理技術

膜蒸餾是一種新型的水處理技術，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)性物質所揮發(fā)形成的氣體，在處理膜兩側形成壓力差，并透過處理膜，實現(xiàn)篩選分離的一種處理技術。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構和膜元件類型。確定“調節(jié)池沉淀池+汽水反沖濾池+超濾+高壓反滲透+DTRO+蒸發(fā)結晶”的處理工藝。

采用此系統(tǒng)處理后，可將高濃鹽水轉化為回用水、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。美國哥倫比亞大學研發(fā)利用“反滲透+膜蒸餾（MD）”技術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)技術而言，出鹽品質很好，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)結晶”技術，該組合工藝相對于單一的蒸發(fā)濃縮和結晶，結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)結晶之前進行了預處理，投加氫氧化鈣，去除部分硬度和硅，以利于ED膜更好的工作。