化工高鹽廢水治理技術(shù)
1、高鹽度廢水的特點(diǎn)分析
在化工產(chǎn)品生產(chǎn)過(guò)程中，高鹽度廢水產(chǎn)生過(guò)程存在很大差別，在廢水中含有的各種有機(jī)物質(zhì)及化學(xué)特性也存在著較大差別。在高鹽度廢水中溶解了大量的C1-、SO42-、Na+、Ca2+等，這些鹽類物質(zhì)在處于低濃度時(shí)能夠促進(jìn)水中微生物的生長(zhǎng)，并且還可以對(duì)酶反應(yīng)起到促進(jìn)作用，為微生物的生長(zhǎng)提供營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)。但是當(dāng)鹽類物質(zhì)的濃度過(guò)高時(shí)反而會(huì)對(duì)微生物產(chǎn)生抑制作用，影響水中的生態(tài)平衡。在高鹽度廢水中鹽類物質(zhì)的含量非常高，滲透壓也較高，水中的微生物會(huì)因高濃度鹽的作用而出現(xiàn)細(xì)胞脫水，引起微生物細(xì)胞原生質(zhì)分離；鹽析作用還會(huì)導(dǎo)致脫氫酶的活性大大降低；廢水中的C1-會(huì)對(duì)微生物產(chǎn)生毒害作用；如果廢水中的鹽類物質(zhì)含量過(guò)高，廢水的濃度就會(huì)大幅度提高，水中的活性污泥就會(huì)因浮力增加而上浮，過(guò)量的活性污泥會(huì)影響到微生物細(xì)胞質(zhì)膜的穩(wěn)定性與通透性，細(xì)胞內(nèi)的重要成分就會(huì)流失，最終導(dǎo)致微生物生長(zhǎng)停滯或者死亡，影響生物處理系統(tǒng)的凈化效果。針對(duì)這種情況，黃新文等［2］分析了高鹽度廢水中常見(jiàn)無(wú)機(jī)鹽類對(duì)微生物處理系統(tǒng)的影響。經(jīng)過(guò)多次試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)當(dāng)無(wú)機(jī)鹽含量過(guò)高時(shí)活性污泥處理系統(tǒng)中的微生物會(huì)逐漸死亡，污泥量會(huì)逐漸減少，出水懸浮物也會(huì)升高，另外無(wú)機(jī)鹽的濃度過(guò)高也會(huì)降低COD的去除率。如果水體中無(wú)機(jī)鹽的含量過(guò)高就會(huì)限制生化系統(tǒng)，高鹽度廢水就不能外排進(jìn)入自然環(huán)境中的。因此針對(duì)含鹽濃度過(guò)高的含鹽廢水應(yīng)單獨(dú)采取方法進(jìn)行處理。經(jīng)過(guò)查閱相關(guān)資料了解到，在全球范圍內(nèi)高鹽度廢水的排放量占總廢水排放量的5%左右，而且每年都在持續(xù)增長(zhǎng)，增長(zhǎng)率約為2%，在這種現(xiàn)狀下，如果不加快對(duì)高鹽度廢水的有效治理，全球生態(tài)環(huán)境將會(huì)遭到嚴(yán)重破壞，因此針對(duì)高鹽度廢水治理的研究已經(jīng)成為全球范圍內(nèi)的重要課題。
2、化工行業(yè)中高鹽度廢水的主要來(lái)源
隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展與技術(shù)的進(jìn)步，化工產(chǎn)品的種類及產(chǎn)量都在逐漸增加，同時(shí)每年也都在產(chǎn)生大量的高鹽度廢水。化工行業(yè)屬于一個(gè)大的分類，其中包括了基礎(chǔ)化工、石油、冶金、能源、精細(xì)與日用化工、醫(yī)藥、農(nóng)藥、環(huán)保、軍工等等，在化工產(chǎn)品生產(chǎn)過(guò)程中的各種原料、中間產(chǎn)物、衍生產(chǎn)品等等，其化學(xué)性質(zhì)都相同，而在生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)生的廢水也包含了各種類型、不同濃度的鹽類物質(zhì)，大部分廢水都屬于高鹽度廢水，這些鹽類化合物由Fe2+、Na+等多種無(wú)機(jī)離子組成。
近些年我國(guó)煤化工行業(yè)發(fā)展較快，在煤化工生產(chǎn)過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生大量的高鹽廢水，其成分也非常復(fù)雜，在當(dāng)前綠色環(huán)保發(fā)展的要求下煤化工企業(yè)也面臨著高鹽廢水處理的難題。針對(duì)煤化工廢水的處理常采用反滲透法，目前應(yīng)用是比較成熟的，并且也是現(xiàn)階段處理成本較低、效果較好的除鹽方法，其原理是將廢水中的溶劑和溶質(zhì)進(jìn)行分離，并對(duì)其中的水進(jìn)行回收利用，減少資源的浪費(fèi)。有專家對(duì)絡(luò)合納濾法進(jìn)行了研究，使用絡(luò)合劑與廢水中的重金屬離子反應(yīng)生成絡(luò)合物，再使用納濾膜截留重金屬離子，取得了較好的效果。
醫(yī)藥化工行業(yè)也是高鹽廢水的重要來(lái)源之一，這是因?yàn)樵卺t(yī)藥化工生產(chǎn)過(guò)程中使用酸堿性物料比較多，在中和反應(yīng)過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生大量的無(wú)機(jī)鹽，另外醫(yī)藥化工生產(chǎn)過(guò)程中也會(huì)使用到較多的無(wú)機(jī)鹽進(jìn)行洗滌，這就造成醫(yī)藥化工生產(chǎn)中大量高鹽廢水的生成，并且含鹽量、COD都比較高。基于這一點(diǎn)，目前通常采用MVR蒸發(fā)系統(tǒng)對(duì)高鹽廢水進(jìn)行處理，去除其中的大部分鹽分，先給微生物創(chuàng)造一個(gè)比較適合生存的環(huán)境，然后再使用PSB生化系統(tǒng)和鐵碳裝置對(duì)高濃度廢水進(jìn)行處理，目前鐵碳裝置與PSB生化處理系統(tǒng)是醫(yī)藥化工高鹽度廢水處理中應(yīng)用效果較好的一套系統(tǒng)，具有長(zhǎng)效性與損耗小的優(yōu)點(diǎn)。
冶煉廢水也是高鹽廢水的重要來(lái)源之一，硬度高、鹽分高、成分復(fù)雜是其主要特點(diǎn)。針對(duì)冶煉廢水的處理通常采用多種技術(shù)聯(lián)合的方法，以達(dá)到固液分離。有專家對(duì)鋅冶煉項(xiàng)目中產(chǎn)生的冶煉廢水進(jìn)行了研究，采用了雙堿法－澄清－超濾－苦咸水反滲透－樹(shù)脂軟化－海水反滲透－MVR組合處理工藝，最后結(jié)果表明，該套工藝處理效果比較穩(wěn)定，而且能耗較低，但是在處理過(guò)程中需要重點(diǎn)控制NaCLO的投加量。為了防止苦咸水反滲透工藝對(duì)膜形成污染，還需要另外安裝專門的酸堿池，保持溶液中的pH值穩(wěn)定，以免影響系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行。專家對(duì)高鹽含氰廢水進(jìn)行研究時(shí)，先在廢水試樣中加入臭氧，消除部分COD與氰化物，回收利用部分廢水，其余廢水再加藥去除重金屬離子并降低廢水硬度，在得到高濃度含鹽廢水后再利用反滲透減量濃縮，對(duì)濃縮液進(jìn)行去氰化物處理，最后使用MVR工藝進(jìn)行蒸發(fā)結(jié)晶。結(jié)果表明該方法處理效果較好，而且能耗較低，可進(jìn)行推廣使用。
另外在染料、農(nóng)藥生產(chǎn)中也會(huì)產(chǎn)生大量的高COD、高鹽有毒廢水；再比如廢水處理，經(jīng)過(guò)初期的生化處理后廢水中的大量難降解的有機(jī)物、有毒有害物質(zhì)基本都能得到去除，可以進(jìn)行回收處理，但是在經(jīng)過(guò)反滲透膜回收60%左右后又會(huì)形成大量高鹽度水需要進(jìn)行專門的處理。近些年，我國(guó)紡織行業(yè)發(fā)展較快，由此帶動(dòng)了人造纖維、染料、助劑、膠粘劑等行業(yè)的發(fā)展，這些類型的企業(yè)在生產(chǎn)過(guò)程中同樣會(huì)產(chǎn)生大量的高鹽度廢水。
在化工行業(yè)中通常將高鹽度廢水分為高熱值和低熱值兩大類型，針對(duì)這兩種類型的廢水處理方法也有很大的區(qū)別。比如高熱值廢水可使用焚燒法進(jìn)行處理，如果使用焚燒法處理低熱值廢水，則還需要提高廢水的熱值，大大增加了成本。但是焚燒法也有較大缺陷，在處理過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生大量的煙氣，因而還需要對(duì)煙氣進(jìn)行處理后，合格后才能排放，否則會(huì)對(duì)環(huán)境造成二次污染。
3、化工行業(yè)高鹽度廢水治理分析
高鹽度廢水的處理一直都是業(yè)界的難題，必須保證廢水處理后能夠達(dá)到國(guó)家要求的排放標(biāo)準(zhǔn)，同時(shí)還要確保衍生的物質(zhì)不會(huì)對(duì)環(huán)境造成二次污染。目前常用的高鹽度廢水治理工藝有以下幾種。
3.1 生化治理
由于高鹽度廢水對(duì)于微生物具有抑制作用，常規(guī)的生化方法并不能對(duì)高鹽度廢水進(jìn)行有效處理，因此相關(guān)領(lǐng)域的專家學(xué)者將耐鹽嗜鹽菌引入到高鹽度廢水處理中。通過(guò)對(duì)嗜鹽菌進(jìn)行分離、培養(yǎng)、馴化，然后用于高鹽度廢水的生化治理，大大提高了治理效果。高鹽度廢水的含鹽度基本保持在2%～5%，而嗜鹽菌完全可以在這樣的環(huán)境中保持其活性，中度嗜鹽菌可以適應(yīng)鹽度為3%～15%的環(huán)境，極端嗜鹽菌可以適應(yīng)鹽度為15%～30%的環(huán)境，并能夠保持酶的活性，在高鹽度廢水環(huán)境中具有極端的優(yōu)勢(shì)。通過(guò)生化技術(shù)對(duì)廢水進(jìn)行處理后，可以將其中的COD進(jìn)行降解，從而有效降低COD的含量。但是，經(jīng)過(guò)嗜鹽菌處理的廢水中仍然存在COD，雖然達(dá)到了排放標(biāo)準(zhǔn)，但是如果大量排放到自然界還是會(huì)對(duì)生態(tài)環(huán)境造成一定破壞。因此，只有將高鹽度廢水中的COD完全去除，同時(shí)還要將廢水中的鹽類物質(zhì)分離處理，才能做到真正意義上的治理。
3.2 電解氧化處理
由于高鹽度廢水的導(dǎo)電性能比較優(yōu)良，可以采用電解氧化的方法進(jìn)行降解。經(jīng)過(guò)電解會(huì)產(chǎn)生一系列氧化還原反應(yīng)，然后生成不溶于水的物質(zhì)，經(jīng)沉淀后對(duì)水進(jìn)行回收利用，這樣可以有效降低水中的COD。采用電解法處理高鹽度廢水，與廢水中有機(jī)鹽、無(wú)機(jī)鹽的種類、濃度都有很大關(guān)系，比如廢水中含有大量C1-，則需要在陽(yáng)極放電，經(jīng)過(guò)反應(yīng)后生成C1O-，起到降解COD的目的。但是在處理有機(jī)鹽時(shí)，需要將其經(jīng)過(guò)深度氧化生成無(wú)害的CO2才能有效去除COD。不過(guò)有試驗(yàn)表明，廢水中含有的苯酚在經(jīng)過(guò)電解后只是改變了COD的存在形式，TOC的含量并沒(méi)有減少，這也是電解氧化法處理高鹽度廢水的不足。
3.3 廢液焚燒處理
對(duì)高鹽廢水中的有機(jī)物質(zhì)進(jìn)行焚燒處理，其原理就是在高溫狀態(tài)下對(duì)有機(jī)物質(zhì)的深度氧化，在氧化過(guò)程又會(huì)生成大量的熱，進(jìn)一步加速了氧化反應(yīng)的速度，最后有機(jī)物質(zhì)被分解為CO2和H2O，達(dá)到分解COD的目的，圖1為蒸發(fā)釜?dú)堃翰捎梅贌ㄌ幚淼牧鞒獭Ｓ捎诟邿嶂档母啕}廢水中含有較高的COD，在800～1000℃的高溫焚燒會(huì)發(fā)生氧化反應(yīng)，其中大部分有機(jī)物質(zhì)會(huì)轉(zhuǎn)化為CO和CO2，還有少部分會(huì)轉(zhuǎn)化為固體殘?jiān)Ｍㄟ^(guò)焚燒法可以徹底去除高鹽廢水，不過(guò)僅限于COD含量超過(guò)100g/L的廢水，而且在焚燒時(shí)會(huì)消耗大量能源，因此往往只用來(lái)處理COD濃度極高的廢水，這樣才能達(dá)到熱量平衡狀態(tài)。在實(shí)際應(yīng)用中，有時(shí)也用來(lái)處理含有機(jī)鹵化物的廢水，不過(guò)在焚燒過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生二噁英，需要進(jìn)行妥善處理。
