高濃含鹽有機(jī)廢水資源化處理技術(shù)

高濃含鹽有機(jī)廢水構(gòu)成復(fù)雜，不僅富含無機(jī)鹽，還包括一些有機(jī)物和重金屬離子，污染性大，如果直接排放，不僅會造成水資源的浪費，還會引發(fā)嚴(yán)重的環(huán)境污染問題，因此社會對高濃含鹽有機(jī)廢水資源化處理利用問題給予較大的關(guān)注，如何實現(xiàn)高濃含鹽有機(jī)廢水的資源化利用是當(dāng)前探討的熱點。希望通過專題研究為高濃含鹽有機(jī)廢水資源化處理提供指導(dǎo)與參考，實現(xiàn)對廢水中鹽的分離和高效回收、資源化利用，從而達(dá)到廢水零排放的目的。

1、高濃含鹽有機(jī)廢水來源及水質(zhì)特征

高濃含鹽有機(jī)廢水的主要來源是工業(yè)生產(chǎn)，其為典型的工業(yè)生產(chǎn)廢棄物，除了工業(yè)生產(chǎn)產(chǎn)生高濃含鹽有機(jī)廢水外，海水直接利用排放產(chǎn)生的濃水也被稱為高濃含鹽有機(jī)廢水。此外，水回用后雙膜濃縮也會產(chǎn)生大量的高濃含鹽有機(jī)廢水?；どa(chǎn)中化學(xué)試劑使用產(chǎn)生的濃縮廢水含鹽量高，屬于常見的高濃含鹽有機(jī)廢水。

高濃含鹽有機(jī)廢水來源廣，但不易處理。通常此類廢水中，存在較多生物難以降解的物質(zhì)和高濃度有機(jī)物，含鹽量也較高。另外，高濃含鹽有機(jī)廢水出水水質(zhì)不穩(wěn)定也是造成廢水難以處理的原因之一。

高濃含鹽有機(jī)廢水具有特定的水質(zhì)特征，其含有大量的離子、無機(jī)鹽。陽離子主要包括Ca2+，Mg2+，Na+等，其會對微生物生長繁殖起抑制作用；而陰離子主要是SO42-，NO3-，OH-等，能提高微生物的活躍度。除了含有大量的離子外，還含有有機(jī)污染物，部分有機(jī)污染物濃度偏高，傳統(tǒng)的處理方法應(yīng)用局限明顯，因此探討高濃含鹽有機(jī)廢水的綜合處理與資源化利用方法具有現(xiàn)實必要性。

通過大量的研究與實踐，人們發(fā)現(xiàn)對于高濃含鹽有機(jī)廢水資源化處理利用來說，應(yīng)推行“組合拳”，多種廢水處理方法有效組合才能實現(xiàn)對高濃含鹽有機(jī)廢水的綠色處理。

2、高濃含鹽有機(jī)廢水的綜合利用

2.1 去除有機(jī)物與重金屬離子

考慮到高濃含鹽有機(jī)廢水成分復(fù)雜，除無機(jī)鹽之外還含有大量的有機(jī)物和重金屬離子，應(yīng)先著手去除有機(jī)物和重金屬離子。目前常用的方法有生物法、化學(xué)法和物理法等。

生物法就是利用微生物自身代謝達(dá)到廢水處理的目的，其應(yīng)用范圍廣、二次污染少、能耗和成本低。但是高濃含鹽有機(jī)廢水鹽濃度過高，離子強度過大，很可能會破壞微生物的生命結(jié)構(gòu)，不利于微生物的生長繁殖，甚至導(dǎo)致細(xì)胞失活，因此該方法整體應(yīng)用效果不夠理想，在一些大分子有機(jī)物的降解中，對微生物的處理能力也十分有限。

化學(xué)法主要是化學(xué)氧化法、電化學(xué)法、濕式氧化法等。例如氧化還原法，可通過向高濃含鹽有機(jī)廢水中通入大量H2O2，O3等具有氧化性的氧化劑，與有機(jī)物發(fā)生氧化還原反應(yīng)，可將其中大分子有機(jī)物轉(zhuǎn)化為簡單有機(jī)物，也可改變物質(zhì)粒子之間所受合力狀況等。電化學(xué)法主要是電解法，在通電條件下經(jīng)過電極反應(yīng)進(jìn)行污染物的氧化還原處理，借助陽極板的直接氧化與中間產(chǎn)物的間接氧化去除有機(jī)物與重金屬離子，但需要消耗大量電能，且需要使用貴金屬電極材料，成本較高，在大規(guī)模的工業(yè)化高濃含鹽廢水處理中應(yīng)用局限性大。再如濕式氧化法，主要是于高溫高壓條件下向有機(jī)廢水中通入空氣，以實現(xiàn)有機(jī)污染物的氧化還原反應(yīng)，在實際的操作中也需要加入一定的催化劑，以提升氧化反應(yīng)速率，縮短處理周期，但處理成本較高，也很容易引發(fā)二次污染。

物理法主要是通過吸附、絮凝、結(jié)晶等物理手段實現(xiàn)有機(jī)物和重金屬離子的分離。其中，吸附應(yīng)用效果最明顯，目前來說常見的吸附劑是活性炭、生物質(zhì)天然高分子吸附劑等，但吸附劑吸附作用發(fā)揮不穩(wěn)定。另外，例如混凝沉淀法，通過向高濃含鹽有機(jī)廢水中加入有絮凝作用的試劑，發(fā)揮絮凝劑和雜質(zhì)的團(tuán)聚效能，使有機(jī)廢水中的膠體失去穩(wěn)定性，脫穩(wěn)的膠粒聚集形成絮凝體，當(dāng)絮凝體的質(zhì)量達(dá)到一定程度后，因重力作用沉降，水溶液逐漸變得澄清。此過程能夠?qū)⒏邼夂}有機(jī)廢水中的絮凝體過濾掉，實現(xiàn)對廢液中難降解有機(jī)物的去除。實驗中有很多因素會影響混凝沉淀法的有機(jī)物去除效果，例如絮凝劑的種類、加入試劑的量及廢水的pH值等。目前，鐵鹽混凝劑和鋁鹽混凝劑較為常見，相對分子量大的特點使其能夠很好地去除廢液的色度和污濁，單獨使用一種絮凝劑對難降解有機(jī)物的去除效果不如幾種絮凝劑混合使用的效果，也可將二者和有機(jī)高分子絮凝劑混合使用，達(dá)到更好的絮凝效果。因此，在實際的高濃含鹽有機(jī)廢水處理中，可以結(jié)合使用不同的方法，如物理化學(xué)法與間歇式活性污泥法、光催化氧化法相結(jié)合，以克服某種技術(shù)的應(yīng)用劣勢，提高高濃含鹽有機(jī)廢水中有機(jī)物和重金屬的去除效率。

2.2 關(guān)注無機(jī)鹽回收

不同來源的高濃含鹽有機(jī)廢水構(gòu)成成分有明顯差異，但其無一例外都含有Cl-，Na+，Ca2+等無機(jī)鹽類物質(zhì)。因此，在高濃含鹽有機(jī)廢水資源化利用中，應(yīng)做好無機(jī)鹽的回收，常用的處理方法是蒸發(fā)、電滲析、反滲透、納濾、結(jié)晶等。其中，結(jié)晶技術(shù)應(yīng)用廣泛，它主要是將無機(jī)鹽由高含鹽廢水中的溶解離子形式轉(zhuǎn)變?yōu)楣虘B(tài)形式，達(dá)到分離的目的，其支持復(fù)雜成分有機(jī)廢水中高純度固體產(chǎn)品的提取，應(yīng)用成熟、適應(yīng)范圍廣、能量消耗少、操作成本低、穩(wěn)定性好，可長期使用。目前有多種高濃含鹽有機(jī)廢水無機(jī)鹽回收的結(jié)晶方法。如蒸發(fā)結(jié)晶，顧名思義就是通過蒸發(fā)分離出水，讓無機(jī)鹽在溶液中達(dá)到飽和析出，缺陷是蒸發(fā)結(jié)晶過程中容易引發(fā)設(shè)備腐蝕、結(jié)垢等問題；再如冷卻結(jié)晶，以降溫的方法使無機(jī)鹽溶解度降低，從而結(jié)晶析出，需對含鹽量偏低的初始廢水進(jìn)行預(yù)濃縮處理；再如溶析結(jié)晶，在水中加入可與水互溶的反溶劑，降低無機(jī)鹽體系的溶解度，從而使其結(jié)晶析出。此外，還有反應(yīng)結(jié)晶、膜結(jié)晶，其中，膜結(jié)晶的社會應(yīng)用反饋較好。建立膜蒸餾組合系統(tǒng)，進(jìn)料單元、預(yù)處理單元、加熱單元、膜蒸發(fā)器單元、蒸發(fā)結(jié)晶單元、凝冷凝出水單元是系統(tǒng)主要構(gòu)成部分，廢水先經(jīng)過濾器進(jìn)行初步處理，主要去除細(xì)小顆粒和懸浮物質(zhì)；再經(jīng)加熱器加熱，加熱設(shè)備以蒸汽盤管為主，對應(yīng)的熱源為內(nèi)蒸汽；之后廢水由污水泵進(jìn)入到膜蒸發(fā)器模塊，膜蒸發(fā)器主要針對經(jīng)過預(yù)處理的廢水利用真空泵抽除膜組件冷側(cè)的空氣，形成冷熱兩側(cè)蒸汽壓差，熱側(cè)的液相水會轉(zhuǎn)移至冷側(cè)，以水蒸氣的形式存在，水蒸氣冷凝后轉(zhuǎn)化為液相純凈水，最終導(dǎo)出。

2.3 水資源的綜合利用

通過結(jié)晶方法回收高濃含鹽有機(jī)廢水時需要進(jìn)行蒸發(fā)濃縮處理，此時會得到大量的水，做好這些回收用水的資源化處理與利用有利于解決人類當(dāng)前面臨的水資源短缺的問題，也有利于形成綠色循環(huán)系統(tǒng)。高濃含鹽有機(jī)廢水排放量大，水資源的充分利用帶來的經(jīng)濟(jì)效益也將十分理想，可以緩解資源短缺帶來的壓力，行業(yè)前景光明。早在1972年，就有學(xué)者提出了TiO2電極光能水分解的項目，人們用光能解水制備H2和O2，利用水資源和太陽能獲得可再生能源及相應(yīng)的工業(yè)原料。而光電解水的難點在于開發(fā)高光催化活性的光電，如果照射到半導(dǎo)體的光子強度大于禁帶寬度，半導(dǎo)體價帶電子會被激發(fā)躍遷至導(dǎo)帶，導(dǎo)帶上有還原性的光生電子，價帶上產(chǎn)生等量有氧化性的空穴。如果導(dǎo)帶電位負(fù)于析氫電位，半導(dǎo)體可以實現(xiàn)水導(dǎo)H2的還原，價帶電位位于產(chǎn)氧電位時H2O氧化生成O2。TiO2這種光解水催化雖然性質(zhì)穩(wěn)定且無毒，但若遇到禁帶過寬的情況，只能利用紫外光區(qū)的能量，可見光吸收能力有限，且容易出現(xiàn)光生電子與空穴的復(fù)合，其整體光催化能力較弱?？梢試L試在TiO2中摻雜金屬元素或非金屬元素，以提升其光催化效果。當(dāng)前，新推出的單斜相釩酸鉍（ms-BiVO）禁帶較窄，可利用可見光區(qū)的能量，轉(zhuǎn)化率高、光催化能力強，且性質(zhì)穩(wěn)定，對環(huán)境友好，其在光解水工業(yè)水資源利用方面應(yīng)用效果明顯。

3、煤化工高濃含鹽有機(jī)廢水處理案例

一煤化工企業(yè)以煤為原料，主生產(chǎn)柴油、石腦油等化工產(chǎn)品，循環(huán)水站污水處理系統(tǒng)、回用水系統(tǒng)、濃水深度處理系統(tǒng)、高濃含鹽有機(jī)廢水處理系統(tǒng)是其水處理系統(tǒng)的主要構(gòu)成部分。污水處理系統(tǒng)的水有氣化污水、低溫甲醇洗污水，也有含硫污水、含油污水、生活污水等濃水。濃水深度處理系統(tǒng)則負(fù)責(zé)系統(tǒng)排放的反滲透濃水、難降解有機(jī)物的處理。高濃含鹽有機(jī)廢水處理系統(tǒng)則對經(jīng)過深度處理的回用水站排放的反滲透濃水進(jìn)行處理。深度處理后的濃水進(jìn)入到高濃含鹽有機(jī)廢水處理系統(tǒng)的預(yù)處理單元中，先去除雜質(zhì)，其主要處理原理是基于膜化學(xué)反應(yīng)實現(xiàn)對SiO2等物質(zhì)的去除。膜化學(xué)反應(yīng)裝置出水再經(jīng)過離子交換系統(tǒng)深度除硬后進(jìn)入兩級反滲透膜濃縮系統(tǒng)，再進(jìn)入蒸發(fā)結(jié)晶系統(tǒng)，排出混鹽，使反滲透系統(tǒng)的產(chǎn)水、蒸發(fā)結(jié)晶系統(tǒng)的蒸餾水得到回收利用，最終實現(xiàn)高含鹽廢水的零排放。實際進(jìn)水的硬度較高，在450～900mg/L之間，SiO2質(zhì)量濃度在20～80mg/L范圍內(nèi)，COD為30～60mg/L，電導(dǎo)率在15000～25000μS/cm之間。經(jīng)膜化學(xué)反應(yīng)之后，裝置出水的硬度顯著降低，降低到80mg/L以下，SiO2質(zhì)量濃度小于15mg/L。之后經(jīng)兩級反滲透膜濃縮系統(tǒng)，得到的回用水硬度約為0，SiO2質(zhì)量濃度顯著降低，低于0.5mg/L，電導(dǎo)率大大減小，小于100μS/cm，整體去除效果提升明顯，系統(tǒng)運行穩(wěn)定，實現(xiàn)廢水零排放，更貼合綠色工業(yè)生產(chǎn)的理念。主要的運行成本是電費、藥劑費、蒸汽費等，合計費用后其成本投入為20.3元/t，處理成本較低，可大規(guī)模推廣應(yīng)用。

4、高濃含鹽有機(jī)廢水處理未來發(fā)展趨勢

對高濃含鹽有機(jī)廢水進(jìn)行有效處理，使其達(dá)到國家排放標(biāo)準(zhǔn)，以降低廢水對環(huán)境的污染，更重要的是利于貫徹落實可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略，將工業(yè)廢水、生活廢水中可回收物質(zhì)資源進(jìn)行回收再利用，充分發(fā)揮其利用價值。高濃含鹽有機(jī)廢水中并不都是有害物質(zhì)，其中大量的無機(jī)鹽、水資源及經(jīng)廢水處理之后產(chǎn)生的污泥等都可進(jìn)行回收，發(fā)揮更大的價值。廢水中無機(jī)鹽高純度回收后可用于化工行業(yè)，而水資源的回收利用減輕了日益嚴(yán)重的水資源利用壓力。若不經(jīng)資源化處理直接排放到生態(tài)環(huán)境中，不僅是對資源的浪費，還加劇了對環(huán)境的污染，降低了資源的經(jīng)濟(jì)效益。資源化的處理方式是處理高濃含鹽有機(jī)廢水的創(chuàng)新之路。

5、結(jié)語

高濃含鹽有機(jī)廢水的資源化處理對于資源的高效回收利用與生態(tài)環(huán)境保護(hù)都有積極意義，多種技術(shù)方法靈活組合運用能消除高濃含鹽廢水中的有機(jī)物、重金屬離子，消除其對資源回收的負(fù)面影響，再進(jìn)行無機(jī)鹽的回收，回收后使用結(jié)晶法通過蒸發(fā)濃縮操作獲得大量水，為無機(jī)鹽、水資源的綜合利用奠定基礎(chǔ)。這是目前高濃含鹽有機(jī)廢水資源化處理與利用的先進(jìn)成果，擁有多領(lǐng)域應(yīng)用的光明前景。（來源：廣東綠美環(huán)境科技有限公司）