近幾年隨著我國經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展,化工行業(yè)的發(fā)展同樣十分迅速,化工行業(yè)的出現(xiàn),讓我國污水處理廠出現(xiàn)了大量的高鹽有機(jī)廢水,高鹽有機(jī)廢水的排放量每年增加。分析了當(dāng)前的科技發(fā)展中,高鹽有機(jī)廢水的處理方式及研究進(jìn)度,并且選取了不同的處理方式。
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,采用反滲透法處理高鹽廢水時(shí),反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。
一 高鹽廢水簡介
高鹽廢水是指總含鹽質(zhì)量分?jǐn)?shù)至少1%的廢水。其主要來自化工廠及石油和天然氣的采集加工等。這種廢水含有多種物質(zhì)(包括鹽、油、有機(jī)重金屬和放射性物質(zhì))。
高含鹽量有機(jī)廢水的有機(jī)物根據(jù)生產(chǎn)過程不同,所含有機(jī)物的種類及化學(xué)性質(zhì)差異較大,但所含鹽類物質(zhì)多為Cl-、SO42-、Na+、Ca2+等鹽類物質(zhì)。由于其成分復(fù)雜多樣,鹽分高,對(duì)微生物生長具有較強(qiáng)的抑制和毒害作用,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。含鹽廢水的產(chǎn)生途徑廣泛,水量也逐年增加。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(gè)途徑:a、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。b、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。c、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。d、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。
二 高鹽廢水處理技術(shù)應(yīng)用現(xiàn)狀及優(yōu)缺點(diǎn)分析
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(duì)鹽分含量在40000mg/L以上的高鹽廢水,對(duì)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(shí)使用多個(gè)串聯(lián)的蒸發(fā),熱的蒸汽依次通過幾個(gè)蒸發(fā),前一個(gè)蒸發(fā)的熱蒸汽再進(jìn)入后一個(gè)蒸發(fā),逐級(jí)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(dòng)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(duì)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(shí)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、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(duì)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(shí)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(duì)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(duì)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。
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(shí),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。研究表明,膜蒸餾技術(shù)處理穩(wěn)定,脫鹽率高達(dá)99%。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。
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(duì)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(duì)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(duì)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。
三、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。
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