化工高盐度废水治理技术分析

2022-12-11宋青松

资源节约与环保 2022年9期

宋青松

（靖江市青鸟科技有限公司江苏靖江 214500）

引言

我国一些工业行业生产的过程中会产生大量废水，如农药行业、印染业以及化工行业等，这些废水中的含盐量一般处于15%-25%的范围内，给环境带来了较为严重的污染。现阶段，我国高盐度废水的排放量不断在上升，国家出具了一系列政策，提高了对工业废水排放的要求，需要在满足资源利用要求的基础上，符合生态环保标准。因此，必须要加强对高盐度废水处理技术的研究，以实现废水“零排放”的目标。

1 高盐度废水概述

1.1 高盐度废水特点

在生产化工产品的过程中，由于高盐度废水的产生过程不同，导致其化学特性存在一定差异，并且其中含有的有机物质也不同。在高盐度废水中，溶解了大量盐类物质，若这些物质浓度不是很高，对水中微生物的生长具有促进作用，为其提供营养物质。同时，也能够促进酶反应。但如果其浓度较高，不仅会抑制微生物的生长，还会对水生态平衡产生不利影响。主要由于盐类物质含量的增加，会导致微生物出现细胞脱水的情况，使其细胞原生质分离。同时，受到盐析作用的影响，还会降低脱氢酶的活性。在盐类物质含量增加的情况下，还会提高废水浓度，导致浮力增加，进而使得水中的活性污泥上浮，对微生物细胞质膜产生不良影响，导致微生物不再生长，甚至直接死亡[1]。在这种情况下，也会对生化系统产生限制作用，不能直接对高盐度废水进行排放。根据相关调查显示，在全球范围内高盐度废水的排放量都在不断增长，在这种背景下，如果不加大处理技术的研究力度，会导致整体生态环境受到严重破坏。

1.2 高盐度废水来源

（1）高污染行业。随着社会经济的发展，人们的生活条件越来越好，对各类化工产品的需求日益多样化，在生产这些化工产品的过程中，产生了大量的高盐度废水，给环境造成了巨大的压力。化工行业具有较强的综合性，主要包含基础化工、环保、能源以及农药等，在生产的过程中也会产生不同类型的废水。在煤化工行业生产的过程中，产生的高盐废水成本比较复杂，随着社会整体对绿色环保发展的重视，煤化工企业也要注重高盐废水的有效处理。在实际操作的过程中，主要使用反渗透法，不仅具有良好的除盐效果，成本也比较低。该方法主要是分离废水中的溶剂和溶质，并且能够水资源的浪费[2]。另外，冶炼废水也会产生高盐废水。在对其进行处理时，需要采用组合处理工艺。随着科技的发展，制药行业也加大了对新兴药品的研究，在其不断试验研究的过程中，会产生大量的高盐度废水。近年来，纺织工业也得到了一定发展，在其生产的过程中，需要使用大量染料，这些染料会产生含盐度非常高的有害物质，一旦将其排放到水中，就会形成高盐度废水。并且由于染料的性质和种类存在差异，再加上生产工艺的影响，难以对这种废水进行有效处理。在满足生态环境安全的同时，也要保障染料的正常使用。

（2）海水资源利用。相对来说，水资源属于一种稀缺资源，为了提高水资源的循环利用率，很多企业都会增加水资源的使用环节。在我国沿海城市进行工业生产的过程中，由于具有充足的海水资源，所以会将其利用在消防和道路等方面，但在其发挥相应作用的同时，也会产生污水，在处理时，具有较大的难度，一旦操作不当，很容易产生有毒物质，导致生态环境遭到污染。

（3）二次污染。随着人们对环保的重视，以及深度认识到废水的危害后，提高了对企业废水处理的要求。在对废水处理的过程中，一般都会选择在其中添加水处理剂的方式，通过产生化学反应，以及物理沉淀，来实现消除有害污染物质的目的。另外，为了对盐度较低的水进行回收，会产生浓缩液，进而产生更多高盐度废水。相较于生产过程中产生的高盐度废水，这种含盐废水具有更强的破坏性，严重威胁环境安全。

2 高盐度废水处理现状

现阶段，在对高盐废水进行处理时，有很多可以选择的方法，但由于对废水原料存在较高的要求，导致很多工艺不能得到应用。以生物法为例，在使用该方法去除高盐废水中的有机物时，随着盐度的增大，COD和总氮会降低，并且驯化后的活性污泥耐盐度也比较低。在使用反渗透等膜技术处理高盐度废水时，所以能够提高水回收率，但由于废水中含有高浓度的盐类离子，会严重腐蚀膜。并且随着浓缩液浓度的增加，废水中含有的易结垢离子会导致膜孔堵塞，对其产生严重的损害。当前，通常会在对有机物含量较少的含盐废水处理中使用膜技术。如在对达到排放标准的含盐废水进行处理时，通过相应脱盐处理，废水回收率高达85%。在使用电渗析技术对高盐度废水进行处理时，经常出现膜污染的情况。在对电力和化工等高盐废水进行处理时，由于废水组成比较复杂，所以一般采用加热蒸发工艺，对于盐度超过8%的废水浓缩处理具有良好的效果。在不断蒸发浓缩的过程中，能够将高盐废水中的固相盐分析出，并且溶剂可以循环使用[3]。加热蒸发有多种不同的形式，其中多效蒸发使用的较为广泛，并且可以将其与膜分离技术结合使用。但该工艺也存在一定的限制因素，在加热蒸发的过程中，废水中的易挥发物质会排入空气中，从而产生二次污染。

3 高盐度废水治理技术

3.1 生物治理法

（1）微生物燃烧电池。该技术主要利用微生物作为催化剂进行发电，在传统的废水治理中，往往都是耗能，而该技术的出现，使其转为产能。在实际应用该技术的过程中，将微生物作为催化剂，通过氧化反应获得能量，进而发电，实现废水产能。在其反应的过程中，不会产生有害物质，造成二次污染。在普通废水中，该技术主要通过废水中有机物与微生物的氧化反应产生电子，并在其影响下，使得污染物产生还原反应，进而形成完整的电路。在高盐度废水中，废水具有较强的导电性，可以大幅提升发电效率。但在微生物活动时，高盐度废水会对其产生影响，所以废水的盐度直接影响着发电效率，若盐度较高，则会对发电产生不利影响。但在实际操作中，已经能够实现对中高盐度废水的发电，并且能够有效去除污染物。该技术主要利用微生物和污染物进行发电，成本较低，不会产生二次污染，具有进一步推广应用的价值。

（2）嗜盐菌治理技术。在对化工高盐度废水进行治理的过程中，生物法之所以难以提高其效率，主要由于在高盐环境下会对微生物的正常活动产生不利影响。因此，要想有效治理高盐度废水，需要选择能够在该环境下生存活动的微生物。即嗜盐菌，其可以在各种高盐环境下获取，如腌制品和海洋等，并对其进行培养和驯化，才能确保其满足治理需求，制取具有耐盐性能的活性污泥。现阶段，主要有两种驯化耐盐性活性污泥的方法，一种在普通活性污泥中加入嗜盐菌，还有一种是通过不断提高环境中盐度的方式，逐渐驯化活性污泥。通过实践应用发现，前者具有更好的效果，能够得到更为理想的治理成效。如盐度处于3.5%时，通过投加嗜盐菌，获得相应的耐盐活性污泥，能够去除废水中97%的COD，而通过另外一种方式驯化出的耐盐性污泥的去除率为75%[5]。

3.2 蒸发处理工艺

（1）自然蒸发。这种方法是将高盐度废水排入蒸发塘中，然后利用太阳能将废液蒸干，最终得到盐渣。这种方式不仅耗能低，也能长时间使用，且便于操作，在高盐度废水处理中具有良好的效果。但由于该工艺缺少系统设计，很容易产生问题，受外界气象环境影响较大，并且在蒸发过程中会对周围环境造成二次污染。要想保障自然蒸发顺利进行，需要做好蓄水池的防渗处理。另外，虽然不需要消耗大量资金建设蒸发塘，但由于蒸发面积较大，需要综合考虑实际运营的经济成本。

（2）多效蒸发。该工艺需要使用几组串联的蒸发设备，并利用蒸汽和冷凝的方式提取废水中的盐物质。为了实现良好的节能效果，经常使用低温多效蒸发结晶的方式，有较高的效率。通风反复进行蒸发和冷凝操作，能得到接近纯净的水，将其收集起来，可多次利用。对于高浓度的盐物质，在达到饱和状态后，可以形成结晶。在这一过程中，由于需要使用蒸汽设备，所以要加强对技能降耗方面的衡量，同时也不能忽略净化效率。

（3）机械压缩蒸发。机械压缩蒸发是最先进的蒸发技术之一，主要利用压缩机来提高蒸汽的品位，并利用蒸汽提高热能利用率，以降低对外界热源的需求。该技术需要投入较高的资金，但具有良好的自动化操作能力，耗能也比较低，运行费用也不高，具有良好的实用效果，在蒸发结晶领域得到广泛应用。利用该工艺处于高盐度废水，可以防止出现起沫和腐蚀等问题。相较于多效蒸发来说，该工艺具有更高的蒸汽利用率，并且能够有效控制废水处理成本。经过相关研究发现，将多台机械压缩机械进行串联，可以降低能耗[6]。

（4）膜蒸馏技术。该技术主要利用疏水微孔膜两侧的气压差，实现废水浓缩，具有较高的水回收率，并且产水水质较好。但在实际应用该技术的过程中，存在膜污染和相变潜热遗失等问题，不仅提升了运行成本，还不能保障技术的可靠性。根据相关研究发现，一旦废水中TDS 质量分数超过10%，会在短时间内导致膜通量下降。对于高盐度废水进行处理时，可以使用膜集成工艺，将膜蒸馏和蒸发结晶结合使用，可以从高盐度废水中获得达标盐，并且能够提高水利用率。现阶段，膜蒸馏－结晶工艺已经成为研究的热点内容，该工艺具有良好的封闭性，并能够缩小设备占地面积。

3.3 电解氧化处理

高盐度废水具有良好的导电性能，通过采用电解的方式，可以产生氧化还原反应，并生成不溶于水的物质，经过沉淀处理后，可以对水进行再次利用。采用该方式对高盐度废水进行处理，与废水的浓度和有机盐种类等有着紧密地联系，如在处理有机盐时，要想有效去除COD，需要先进行深度氧化处理，并生成无害的CO2。但经过相关实验发现，在经过电解处理后，并没有降低水中有机物的含量，这是该工艺目前需要进一步优化完善的一点。

3.4 膜分离技术

该技术可以在常温下完成操作，没有发生化学反应，不仅便于操作，还会降低能耗。现阶段，该技术的应用范围愈加广泛，比较常见的有超滤和纳滤等。在分离悬浮类物质时，一般使用微滤和超滤，在分离二价离子时，通常使用纳滤，应根据实际需求，合理进行选择。在当前的化工行业中，一般采用纳滤膜分离技术处理高盐度废水，但存在一定不足，由于浓缩倍数较低，会对处理效果产生不利影响。

3.5 吸附处理法

该方法主要利用固体吸附剂的化学和物理吸附作用，不仅能够有效处理废水中难以降解的生物污染物，也能有效处理其中含有的剧毒物质。活性炭具有独特的晶格结构，并且表面具有含氧官能团，具有较强的吸附能力，是一种良好的吸附材料，能够有效净化水体。在对高盐度废水进行处理时，通过使用吸附处理法，在芬顿试剂中加入活性炭，可以取得良好的吸附效果。

3.6 焚烧法

在对高热值高浓度有机废水进行处理时，一般会采用焚烧法。要对废水进行深入分析，了解其成分和产生量等信息，在确保其符合焚烧标准的情况下，才能签订相应协议。该工艺将高盐度废水进行雾化处理，并喷洒至炉腔内部，经过相应化学反应，将其分解为一些比较稳定的无机物和二氧化碳等。该方法在燃烧的过程中会产生烟气，需要对其进行净化处理，确保符合相应标准才能排放。

3.7 强化高盐度废水治理的力度

要想有效保护水环境，就要加强高盐度废水治理的力度，并实现对废水资源的再次利用，这对落实环保政策具有重要的影响。近年来，虽然我国不断加大对废水治理的关注度，也投入了大量资金进行基础设施的建设，但仍然存在一些不足，如很多城市仍然没有建设综合污水处理厂。这对污水处理具有关键的影响，在不能对污水进行专业处理的情况下，对生态环境产生了较大的威胁。为了保护生态环境，应投入更多的资源，加大相应污水处理设备的建设，以减少未经处理污水的排放。如对于产生大量高盐度废水的化工行业，在建设工作中，设立专业的中水统筹系统，实现对高盐度废水的有效处理，不仅可以实现水资源的再次利用，也能提高化工行业的生产效益，帮助该行业领域打造绿色环保型企业品牌。在处理废水的过程中，相关环保人员应加强宣传引导，让更多人参与到废水治理中，提高人们对废水处理的重视程度，以更好地保护我国水环境。我们的环境是一个大的整体，水污染的存在，除了对水环境产生影响外，还会对大气环境产生影响。废水中含有可挥发性气体，一旦挥发至大气环境中，就会污染大气环境。同时，在被污染水体流通的过程中，也会侵蚀沿岸的土壤，导致土壤中存在大量污染物。因此，相关环保部门必须要重视废水处理工作，以有效保护大气环境和土壤环境。

4 高盐废水零排放技术的发展

为了保护淡水资源，相关政府部门出具了一系列法律法规。这也对化工企业高盐废水处理提出了更高的要求，在实际生产的过程中，要重视环保生产。在建设相关化工项目之前，要充分考虑到废水零排放系统的建设，并且不能忽略水资源再次利用的问题。现阶段，一些化工企业的零排放系统已经开始投产，不仅充分反映出来该行业领域废水治理的发展趋势，也为相应零排放系统的建设提供了借鉴参考。同时，在项目运行的过程中，也反映出来一些问题。相较于传统的废水治理模式来说，零排放系统的建设需要投入较高的资金，特别是对高盐度废水的治理。根据相关数据显示，零排放系统的废水治理成本达到40 元/t，这对化工企业来说具有较大的压力[7]。另外，在结晶盐转化的过程中，也要考虑到杂质的去除问题。这些问题的存在，都会对高盐废水治理产生影响。

5 高盐度废水处理前景

5.1 细化废水分类

化工业废水主要分为两个部分，一部分为生产废水，还有一部分为生活废水，由于废水来源不同，其中有机物和微生物的含量也存在一定差异，若将废水混合起来进行处理，必然会增加工作难度。因此，应建立不同种类废水的处理模块，细化废水分类，对其进行高效处理。同时，为了防止废水处理系统出现停滞现象，应加强对废水处理的实时监测。

5.2 加强对复合工艺的利用

在对高盐度废水进行处理的过程中，为了实现达标排放，并且能够实现水资源的循环利用，采用了高耗能的方式。在当前的各种工艺处理技术中，加热蒸发法是比较常见的一种，但却会产生较高的能耗，增加废水处理成本。为了降低能耗，减少处理成本，可以采用多效蒸发技术。为了降低蒸汽消耗量，可以采用复合蒸发工艺，先进行自然蒸发，然后再输送至机械蒸发器中进行深度处理。

5.3 改善能源和材料

为了有效处理组分复杂的高盐度废水，并适应其较强腐蚀性和较大黏度，需要对相关设备材料进行优化完善。在实际应用膜蒸馏－结晶工艺时，具有较强的操作性，并且传热效率高，从膜材料着手，能解决污染严重和膜表面易结垢等问题。为了真正实现废水零排放，需要加强对各种工艺的联合使用，实现优势互补。

5.4 建立综合性废水处理系统

在对化工废水处理的过程中，各个环节的操作具有紧密的联系，并且处理工艺具有较强的复杂性，一旦其中任何一个环节的操作出现异常，都会对整体处理效果产生影响。并且在生产的过程中，废水流量存在较大波动，会对工艺操作的稳定性产生影响。并且化工废水处理涉及的领域较多，如化工、水处理以及微生物等，需要投入大量的资金，并且设备占地面积较大。国家积极鼓励大型化工企业和环保等相关部门进行合作，共同实现技术进步，实现绿色无污染工业发展。