化工高鹽度廢水治理技術研究

孫玉捧

摘 要：科技的進步，促進工業建設事業得到快速發展。隨著我國工業的不斷發展，科技水平不斷提高，工業生產中的用水量不斷提升，排出的化工廢水量也越來越多，因此，化工水污染問題在社會發展中愈加凸顯，已經成為影響社會穩定發展的重要因素。高鹽度、高氨氮是部分化工廢水的特征，而高鹽度的環境對于微生物的生存和活躍有著嚴重的抑制作用，會破壞用于治理廢水的微生物的生存功能和代謝功能，降低生物法處理廢水的效率，導致廢水不達標排放，影響自然水體水質。本文就化工高鹽度廢水治理技術展開探討。

關鍵詞：化工廢水;治理技術;高鹽度廢水治理技術

1 高鹽廢水的來源

高鹽廢水是指化工生產中產生的總含鹽量大于總量1%的廢水，其中構成鹽化合物的離子主要為Cl-、SO42-、Na+、Ca2+等無機離子，主要來源于紡織、印染、腌制品制作、造紙、化工、農藥制作等生產過程中排放出高鹽度廢水的行業，或來源于直接應用海水所產生的冷卻廢水。目前在世界范圍內，高鹽廢水排放總量約已經占廢水總量的5%，年增長率十分高，約為2%，已經成為廢水處理領域中的重要問題。根據化工生產過程中產生高鹽廢水的情況，可以將高鹽廢水分為高熱值高鹽廢水、低熱值高鹽廢水，二者的治理方式有著一定程度的區別，首先是焚燒法，基本只適用于高熱值高鹽度廢水的處理，低熱值的情況下需要補充熱值后才能使用，成本太高，但焚燒法也有一個缺陷，那就是處理后的尾氣還需要治理才能排放，添加了一道工序，否則就會造成二次污染;其次是電解法、膜分離技術等處理技術，都存在成本過高的問題或二次污染問題;最后是生物法，生物法基本只適用于低鹽度廢水，在高鹽度廢水中的治理效果十分有限。據統計，我國每年在高鹽度廢水處理中消耗的電能量占據總發電量的1%，而這個數字還在不斷上升，因此，開發低能耗、高效率的高鹽度廢水治理技術勢在必行。

2 生物類技術不適應化工高鹽度廢水治理的原因

2.1 滲透壓原因

微生物細胞膜的滲透性非常好，有助于微生物從環境中攝取水分、營養物質，排除廢物。而環境中的鹽含量過高時，會導致細胞外的滲透壓高，微生物細胞內的水分在滲透壓的作用下，從低壓向高壓處流動，從細胞內向細胞外流動，從而引起微生物細胞的脫水，導致微生物細胞原生質分離，細胞死亡。

2.2 高濃度Cl-對細胞的毒害作用

在Cl-富集的環境中，高濃度高Cl-對微生物細胞存在毒害作用，在含鹽量過高的情況下，會產生鹽析作用，繼而使微生物細胞中的脫氫酶活性降低，影響微生物細胞的正?；顒?，影響生物法治理效果。

2.3 高鹽度廢水密度增加、浮力增大

在高鹽度廢水中，含鹽量的提升使得水的密度也隨之增加。在高密度的情況下，水體中的活性污泥容易從池底上浮，導致活性污泥的流失，降低微生物與污染物的接觸面積。這就需要在污水處理環節中加大補充活性污泥的頻率和量，或對廢水進行加水稀釋預處理。無論是哪一種方式都會導致成本的增加和資源的浪費，不利于高鹽度廢水的治理。

3 化工高鹽度廢水治理技術發展

3.1 活性污泥法

活性污泥法是生物處理工藝的傳統方式，系統由曝氣池，二次沉淀池和污泥回流管道三部分組成。有機污染物在曝氣池內完成了一階段的吸附和二階段的代謝，最終達到去除有機物和植物營養的目的。用各種鹽度的條件來培養具有較好性能的耐鹽微生物即活性污泥的馴化是高效降解的前提。有特殊能力適用氯化鈉濃度的細菌稱為耐鹽菌。目前部分研究指出，在生物處理單元提供耐鹽菌能夠調節鹽度對微生物的抑制作用，提高有機物在廢水中的去除率。KARGI和UYGUR發現把耐鹽菌投入活性污泥中處理含鹽5%的廢水時，可獲得最佳COD去除率為80%。PANSWAD等研究了AAO工藝中活性污泥對含鹽廢水的影響。結果表明高鹽條件下的硝化細菌更適宜生長。當系統承受70g·L-1NaCL沖擊時，反硝化細菌耐鹽性更強。以上實驗表明，耐鹽菌可以降解未經稀釋和預處理的高濃度含鹽廢水。

3.2 嗜（耐）鹽菌治理技術

高鹽度化工廢水中生物法的治理效率低，主要是因為普通的微生物無法在高鹽環境下正?；顒?，因此選擇和應用能夠在高鹽度環境下生存、活動的微生物是治理高鹽度廢水的重要研究方向之一。生物界中存在著一種能夠在高鹽度環境下正?；顒拥奈⑸?，被稱為嗜（耐）鹽菌，這種原始的嗜（耐）鹽菌可以從海洋、鹽湖、鹽池場、腌制品等高鹽環境中得到，并在此基礎上進行進一步的培養、馴化，得到能夠滿足化工高鹽度廢水治理需求的嗜（耐）鹽菌，制取得到含有耐鹽性能的活性污泥。目前，國際上對于耐鹽活性污泥的馴化方式分為兩派，一派是通過投加嗜（耐）鹽菌對普通活性污泥進行馴化，使其能夠適應化工高鹽度廢水的治理需求;另外一派是在不投加嗜（耐）鹽菌的情況下，通過逐漸提高環境中的鹽度的方式對普通活性污泥進行馴化。兩種方式在實驗室和工廠實際應用中發現，投加嗜（耐）鹽菌的馴化效果更佳，得到的耐鹽活性污泥對高鹽度廢水的治理效果更佳。例如，在鹽度3.5%的情況下，投加嗜（耐）鹽菌后馴化出的耐鹽活性污泥對廢水中COD的去除率高達97%，總氮去除率61%，總磷去除率55%，而通過提高水環境鹽度馴化出的耐鹽活性污泥對廢水中COD的去除率低至75%，總氮和總磷的去除率也低于前者。相比較而言，投加嗜（耐）鹽菌后馴化出的耐鹽活性污泥治理效果更佳。

3.3 混鹽回收技術

高鹽度化工廢水的治理中有一種技術能夠通過混鹽回收的方式降低廢水含鹽量，使其降低至接近正常的含鹽量后進行正常的處理。高鹽度廢水中含有大量的Cl-、SO42-、Na+，在進行混鹽回收前，需要先使Cl-和SO42-達到飽和狀態，后加入NH4HCO3固體，一段時間后可得到飽和析出的NaHCO3的沉淀，而后將沉淀物過濾、洗滌、緞燒可以得到工業純堿，使高鹽度廢水的含鹽量下降，通過回收工業純堿來提高廢水處理的經濟效益?；厥胀旯I純堿后，剩余的濾液中此時還存在過量的NH4HCO3，還有NH4Cl、（NH4）2SO4、Cl-、SO42-、Na+，此時進行加熱蒸發，可以對分解產成的CO2與NH3進行回收，濾液減少水分、冷卻后會結晶析出混合銨鹽，進行回收。

3.4 電解法處理高鹽廢水

電解法是在陰陽兩極間產生強電流，水中發生電化學反應，在氧化還原、凝聚和氣浮等作用下，去除水中污染物。這種方法對污水的適應性較強，去除效果好，但運行費用較高。用鐵碳微電解法處理高鹽度有機廢水，考察了反應初pH、鐵碳質量比、反應時間、曝氣及過氧化氫加入量對該廢水處理效果的影響。實驗結果表明：在反應初pH為4.0、鐵碳質量比為1、反應時間為60min、過氧化氫加入量為0.1%（體積分數）、曝氣條件下，COD去除率為57.6%，鹽去除率為47.0%，處理后廢水的可生化性有明顯改善，BOD5/COD可達0.65，對COD的去除基本符合一級動力學規律。

結語

高鹽度廢水是世界范圍內的工業廢水治理難題。在研究和實驗過程中，科學家們發現了微生物燃料電池、馴化耐鹽菌、預處理降低鹽度、應用甜菜堿等多種新技術，避免了二次污染，提高了治理效果，為將廢水治理從耗能轉向了產能產業奠定了基礎。但這些新技術還存在一些問題，需要進一步研究，使高鹽度化工廢水達標排放。

參考文獻

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