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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。對(duì)于廢水生化處理而言,高鹽廢水一般是指含有機(jī)物和至少總?cè)芙夤腆w(TDS)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)大于3.5%的廢水。因?yàn)樵谶@類廢水中,除了含有有機(jī)污染物,還含有大量可溶性的無機(jī)鹽,如Cl?、Na+、SO42?、Ca2+等,通常質(zhì)量分?jǐn)?shù)3.5%是生化處理的極限,也有部分特定成分的廢水,質(zhì)量分?jǐn)?shù)達(dá)到8%以上時(shí)依然可以使用生化處理法處理。高鹽廢水環(huán)境危害性大,復(fù)雜成分的高鹽廢水處理相當(dāng)困難,處理代價(jià)很高。當(dāng)前高鹽廢水處理技術(shù)主要包括物化法、生物法、組合法等。
物理化學(xué)法
物理化學(xué)法主要包括蒸發(fā)法、膜分離技術(shù)及離子交換技術(shù)法、焚燒法等。
蒸發(fā)法有自然蒸發(fā)、機(jī)械壓縮蒸發(fā)、多效蒸發(fā)等幾種方法和技術(shù)。蒸發(fā)法的原理是將高鹽廢水從液態(tài)轉(zhuǎn)化為氣態(tài),利用熱能將液體內(nèi)水份蒸發(fā),高鹽物質(zhì)結(jié)晶為固體,最后再回收冷卻水蒸汽,得到淡水。
膜分離技術(shù)是利用膜對(duì)高鹽廢水中混合物組分透過性能的差異進(jìn)行分離、提純和濃縮目標(biāo)物的一種技術(shù)。膜分離技術(shù)根據(jù)濾膜孔徑的大小可依次分為微濾(MF)膜、超濾(UF)膜、納濾(NF)膜和反滲透(RO)膜等。微濾和超濾因孔徑較大,可有效攔截懸浮物及較大膠體顆粒,不會(huì)有效去除鹽分;反滲透技術(shù)脫鹽效果較好,甚至能夠去除某些溶解性有機(jī)物,但需壓力高、耗能大。膜分離技術(shù)具有適應(yīng)性強(qiáng)、選擇性好等優(yōu)勢(shì),但膜容易發(fā)生堵塞和腐蝕,需經(jīng)常更換,成本高。正滲透膜和反滲透膜技術(shù)可根據(jù)是否增加外部壓力來區(qū)別,水中離子的滲透壓是正滲透的驅(qū)動(dòng)力,導(dǎo)致低濃水向高濃方向運(yùn)移,反滲透是通過外部壓力,使得高濃水體向低濃方向運(yùn)移。
離子置換除鹽技術(shù)是高鹽廢水中離子與離子交換柱中的固定陰離子或陽(yáng)離子發(fā)生交換反應(yīng),進(jìn)行離子交換。該過程中起到?jīng)Q定作用的是離子交換樹脂,該樹脂帶有官能團(tuán),含有氨基、羥基等基團(tuán),是一種高分子聚合物,可以螯合高鹽廢水中的金屬離子。高鹽廢水通過陰陽(yáng)離子交換柱后,鈉離子等陽(yáng)離子被氫離子置換,氯離子等陰離子被氫氧根離子置換,最終鈉離子、氯離子等陰陽(yáng)離子被留在離子交換柱中,達(dá)到除鹽的目的。該方法具有交換樹脂易堵塞,再生費(fèi)用高,交換后的廢物處理難等缺點(diǎn)。
對(duì)于高COD、高鹽廢水,可采用直接焚燒的方法進(jìn)行處理。一般認(rèn)為,COD≥100000mg/L、熱值≥2500kcal/kg的有機(jī)高鹽廢水或有機(jī)成分質(zhì)量分?jǐn)?shù)高于10%的有機(jī)高鹽廢水采用焚燒法處理較其他方法更加經(jīng)濟(jì)、合理。對(duì)于COD為10000~100000mg/L、熱值250~2500kcal/kg的有機(jī)高鹽廢水,在燃燒時(shí)需要補(bǔ)充輔助燃料。
生物法
高鹽廢水生物處理法工藝流程與其他生活污水和工業(yè)廢水的生物處理流程基本相似,主要包括調(diào)節(jié)系統(tǒng)、投加藥劑系統(tǒng)、曝氣系統(tǒng)、二沉系統(tǒng)、污泥回流及脫水系統(tǒng)和深度處理系統(tǒng)等各個(gè)環(huán)節(jié)。生物處理法一般包括傳統(tǒng)活性污泥法、厭氧處理法、序批式反應(yīng)系統(tǒng)、好氧顆粒污泥和從鹽湖沼中汲取菌種,然后培養(yǎng)馴化耐鹽菌和嗜鹽菌。
微生物生長(zhǎng)需要保持膜的平衡、維持細(xì)胞滲透壓以及促進(jìn)酶促反應(yīng)等都需要一系列的鹽度;但是鹽度過高會(huì)抑制微生物的生長(zhǎng)。近幾年,一些學(xué)者研究表明,在高鹽濃度環(huán)境下耐鹽微生物可以生存,這為含鹽廢水處理方法提供了新的研究方向。
物化、生物組合法
在高鹽廢水的實(shí)際處理過程中,從處理成本和處理效果綜合考慮,往往采用物化、生物組合法。如果高鹽廢水中各離子成分來源可以分而治之,則可根據(jù)不同來源采取對(duì)應(yīng)的物理、化學(xué)、生物處理方式進(jìn)行處理,降低處理難度,達(dá)到達(dá)標(biāo)排放或水資源復(fù)用的目的。統(tǒng)一處理時(shí),往往對(duì)高鹽廢水進(jìn)行多級(jí)處理,產(chǎn)生少量的高濃度廢水和多數(shù)的低濃度廢水(相對(duì)于入水廢水濃度)。高濃度廢水依據(jù)充分特點(diǎn)使用蒸發(fā)法或焚燒法進(jìn)行處理。低濃度廢水使用生物法處理后達(dá)標(biāo)排放或回用。
生態(tài)處理技術(shù)
生態(tài)處理技術(shù)是由水、植物、土壤、微生物和陽(yáng)光等組成的污水自然凈化系統(tǒng)。與傳統(tǒng)的廢水處理相比較具有低成本、低耗能、幾乎無再生污染等優(yōu)點(diǎn)。如今,人工濕地以低投資、低運(yùn)行費(fèi)用和美觀以及其高污染物去除效率等特點(diǎn)被廣泛應(yīng)用于污水的二級(jí)和三級(jí)處理。其利用生物脫氮是一種通過硝化—反硝化作用進(jìn)行污水脫氮方法,基本原理是:銨→硝化作用亞硝態(tài)氮和硝態(tài)氮→反硝化作用氮?dú)?,最后產(chǎn)生的氮?dú)庖莩鏊?,幾乎不?duì)環(huán)境造成二次污染。研究表明城市污水處理廠處理后的再生水含鹽量為5~7g·L-1,含鹽量比較高,人工濕地可以去除污水水處理廠再生水中約30%的有機(jī)污染物。