孫玉捧

摘 要：科技的進(jìn)步，促進(jìn)工業(yè)建設(shè)事業(yè)得到快速發(fā)展。隨著我國(guó)工業(yè)的不斷發(fā)展，科技水平不斷提高，工業(yè)生產(chǎn)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(huì)發(fā)展中愈加凸顯，已經(jīng)成為影響社會(huì)穩(wěn)定發(fā)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(huán)境對(duì)于微生物的生存和活躍有著嚴(yán)重的抑制作用，會(huì)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(dǎo)致廢水不達(dá)標(biāo)排放，影響自然水體水質(zhì)。本文就化工高鹽度廢水治理技術(shù)展開探討。

關(guān)鍵詞：化工廢水;治理技術(shù);高鹽度廢水治理技術(shù)

1 高鹽廢水的來源

高鹽廢水是指化工生產(chǎn)中產(chǎn)生的總含鹽量大于總量1%的廢水，其中構(gòu)成鹽化合物的離子主要為Cl-、SO42-、Na+、Ca2+等無機(jī)離子，主要來源于紡織、印染、腌制品制作、造紙、化工、農(nóng)藥制作等生產(chǎn)過程中排放出高鹽度廢水的行業(yè)，或來源于直接應(yīng)用海水所產(chǎn)生的冷卻廢水。目前在世界范圍內(nèi)，高鹽廢水排放總量約已經(jīng)占廢水總量的5%，年增長(zhǎng)率十分高，約為2%，已經(jīng)成為廢水處理領(lǐng)域中的重要問題。根據(jù)化工生產(chǎn)過程中產(chǎn)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(qū)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(bǔ)充熱值后才能使用，成本太高，但焚燒法也有一個(gè)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(huì)造成二次污染;其次是電解法、膜分離技術(shù)等處理技術(shù)，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(jù)統(tǒng)計(jì)，我國(guó)每年在高鹽度廢水處理中消耗的電能量占據(jù)總發(fā)電量的1%，而這個(gè)數(shù)字還在不斷上升，因此，開發(fā)低能耗、高效率的高鹽度廢水治理技術(shù)勢(shì)在必行。

2 生物類技術(shù)不適應(yīng)化工高鹽度廢水治理的原因

2.1 滲透壓原因

微生物細(xì)胞膜的滲透性非常好，有助于微生物從環(huán)境中攝取水分、營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，排除廢物。而環(huán)境中的鹽含量過高時(shí)，會(huì)導(dǎo)致細(xì)胞外的滲透壓高，微生物細(xì)胞內(nèi)的水分在滲透壓的作用下，從低壓向高壓處流動(dòng)，從細(xì)胞內(nèi)向細(xì)胞外流動(dòng)，從而引起微生物細(xì)胞的脫水，導(dǎo)致微生物細(xì)胞原生質(zhì)分離，細(xì)胞死亡。

2.2 高濃度Cl-對(duì)細(xì)胞的毒害作用

在Cl-富集的環(huán)境中，高濃度高Cl-對(duì)微生物細(xì)胞存在毒害作用，在含鹽量過高的情況下，會(huì)產(chǎn)生鹽析作用，繼而使微生物細(xì)胞中的脫氫酶活性降低，影響微生物細(xì)胞的正?；顒?dòng)，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(dǎo)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(huán)節(jié)中加大補(bǔ)充活性污泥的頻率和量，或?qū)U水進(jìn)行加水稀釋預(yù)處理。無論是哪一種方式都會(huì)導(dǎo)致成本的增加和資源的浪費(fèi)，不利于高鹽度廢水的治理。

3 化工高鹽度廢水治理技術(shù)發(fā)展

3.1 活性污泥法

活性污泥法是生物處理工藝的傳統(tǒng)方式，系統(tǒng)由曝氣池，二次沉淀池和污泥回流管道三部分組成。有機(jī)污染物在曝氣池內(nèi)完成了一階段的吸附和二階段的代謝，最終達(dá)到去除有機(jī)物和植物營(yíng)養(yǎng)的目的。用各種鹽度的條件來培養(yǎng)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(xì)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(diào)節(jié)鹽度對(duì)微生物的抑制作用，提高有機(jī)物在廢水中的去除率。KARGI和UYGUR發(fā)現(xiàn)把耐鹽菌投入活性污泥中處理含鹽5%的廢水時(shí)，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(duì)含鹽廢水的影響。結(jié)果表明高鹽條件下的硝化細(xì)菌更適宜生長(zhǎng)。當(dāng)系統(tǒng)承受70g·L-1NaCL沖擊時(shí)，反硝化細(xì)菌耐鹽性更強(qiáng)。以上實(shí)驗(yàn)表明，耐鹽菌可以降解未經(jīng)稀釋和預(yù)處理的高濃度含鹽廢水。

3.2 嗜（耐）鹽菌治理技術(shù)

高鹽度化工廢水中生物法的治理效率低，主要是因?yàn)槠胀ǖ奈⑸餆o法在高鹽環(huán)境下正?；顒?dòng)，因此選擇和應(yīng)用能夠在高鹽度環(huán)境下生存、活動(dòng)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(huán)境下正?；顒?dòng)的微生物，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(chǎng)、腌制品等高鹽環(huán)境中得到，并在此基礎(chǔ)上進(jìn)行進(jìn)一步的培養(yǎng)、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(guó)際上對(duì)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(duì)普通活性污泥進(jìn)行馴化，使其能夠適應(yīng)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(huán)境中的鹽度的方式對(duì)普通活性污泥進(jìn)行馴化。兩種方式在實(shí)驗(yàn)室和工廠實(shí)際應(yīng)用中發(fā)現(xiàn)，投加嗜（耐）鹽菌的馴化效果更佳，得到的耐鹽活性污泥對(duì)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(duì)廢水中COD的去除率高達(dá)97%，總氮去除率61%，總磷去除率55%，而通過提高水環(huán)境鹽度馴化出的耐鹽活性污泥對(duì)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(shù)

高鹽度化工廢水的治理中有一種技術(shù)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(jìn)行正常的處理。高鹽度廢水中含有大量的Cl-、SO42-、Na+，在進(jìn)行混鹽回收前，需要先使Cl-和SO42-達(dá)到飽和狀態(tài)，后加入NH4HCO3固體，一段時(shí)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(yè)純堿，使高鹽度廢水的含鹽量下降，通過回收工業(yè)純堿來提高廢水處理的經(jīng)濟(jì)效益。回收完工業(yè)純堿后，剩余的濾液中此時(shí)還存在過量的NH4HCO3，還有NH4Cl、（NH4）2SO4、Cl-、SO42-、Na+，此時(shí)進(jìn)行加熱蒸發(fā)，可以對(duì)分解產(chǎn)成的CO2與NH3進(jìn)行回收，濾液減少水分、冷卻后會(huì)結(jié)晶析出混合銨鹽，進(jìn)行回收。

3.4 電解法處理高鹽廢水

電解法是在陰陽(yáng)兩極間產(chǎn)生強(qiáng)電流，水中發(fā)生電化學(xué)反應(yīng)，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(duì)污水的適應(yīng)性較強(qiáng)，去除效果好，但運(yùn)行費(fèi)用較高。用鐵碳微電解法處理高鹽度有機(jī)廢水，考察了反應(yīng)初pH、鐵碳質(zhì)量比、反應(yīng)時(shí)間、曝氣及過氧化氫加入量對(duì)該廢水處理效果的影響。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：在反應(yīng)初pH為4.0、鐵碳質(zhì)量比為1、反應(yīng)時(shí)間為60min、過氧化氫加入量為0.1%（體積分?jǐn)?shù)）、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(dá)0.65，對(duì)COD的去除基本符合一級(jí)動(dòng)力學(xué)規(guī)律。

結(jié)語(yǔ)

高鹽度廢水是世界范圍內(nèi)的工業(yè)廢水治理難題。在研究和實(shí)驗(yàn)過程中，科學(xué)家們發(fā)現(xiàn)了微生物燃料電池、馴化耐鹽菌、預(yù)處理降低鹽度、應(yīng)用甜菜堿等多種新技術(shù)，避免了二次污染，提高了治理效果，為將廢水治理從耗能轉(zhuǎn)向了產(chǎn)能產(chǎn)業(yè)奠定了基礎(chǔ)。但這些新技術(shù)還存在一些問題，需要進(jìn)一步研究，使高鹽度化工廢水達(dá)標(biāo)排放。

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