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高鹽有機(jī)廢水處理工藝研究

文檔作者：汪凱李彥斌謝惠敏羅曉芳文檔來(lái)源：福州大學(xué)至誠(chéng)學(xué)院環(huán)境與資源系		點(diǎn) 擊數(shù)：	更新時(shí)間： 2024年07月31日
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高鹽有機(jī)廢水處理工藝砑究
汪凱李彥斌謝惠敏羅曉芳
(福州大學(xué)至誠(chéng)學(xué)院環(huán)境與資源系福建福州350002)
摘要高鹽有機(jī)廢水具有鹽度高、有機(jī)物濃度高的特點(diǎn)，因鹽度高抑制了生物對(duì)有機(jī)物的降解速率，成為1種難處理污
水。闡明國(guó)內(nèi)外高鹽廢水的物化法、生物法和組合工藝的特點(diǎn)與研究進(jìn)展．并對(duì)高鹽有機(jī)廢水處理作了技術(shù)展望。
關(guān)鍵詞高鹽有機(jī)廢水處理工藝降解速率
中圖分類(lèi)號(hào)：×703 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672—9064(2018)05—077—03
高鹽有機(jī)廢水具有成分復(fù)雜、鹽度高、有機(jī)物濃度高、毒
性大等特點(diǎn)，尤其是有機(jī)污染物含量高和鹽度高，COD高達(dá)
10甚至幾百璣，含鹽量通常在5％以上，甚至達(dá)到20％Ⅲ；另
外還有色度高。甚至發(fā)出刺鼻惡臭。國(guó)內(nèi)對(duì)處理高鹽有機(jī)廢
水的研究主要集中在物理化學(xué)法、生物法和組合工藝．本文
對(duì)其進(jìn)行了分析總結(jié)．
1物理化學(xué)法
高鹽有機(jī)廢水處理技術(shù)主要有高級(jí)氧化法(advanced
oxid撕on pmcessing，AOP)、蒸發(fā)、濃縮、結(jié)晶、焚燒、反滲透、
超濾及其組合工藝．
(1)高級(jí)氧化法。高級(jí)氧化法是物化法處理高鹽有機(jī)廢
水一個(gè)研究熱點(diǎn)。因其產(chǎn)生具有很強(qiáng)氧化能力的羥基自由基
(·OH)，可以無(wú)選擇性地將難降解有機(jī)物氧化成易于生物降
解、低毒或無(wú)毒小分子有機(jī)物[2]。國(guó)內(nèi)外報(bào)道的高級(jí)氧化法
主要有Fenton氧化法、光催化氧化法、臭氧氧化法、超聲氧
化法、濕式氧化法和超臨界水氧化法等。其中。Fenton氧化法
因投資價(jià)低、操作簡(jiǎn)單、兼具氧化與絮凝功能等優(yōu)勢(shì)而廣泛
應(yīng)用于生物難降解的有機(jī)廢水預(yù)處理[3]。但也有研究表明．傳
統(tǒng)Fenton氧化法也存在有機(jī)物難以完全被生物降解、H20：利
用率較低等不足問(wèn)題f4]。因此在Fenton氧化法基礎(chǔ)上引入
UV(UV—Fenton)可減少H20：和Fe2+的投加量并且大幅提高
(·OH)產(chǎn)率；此外UV—H20：法具有不引入雜質(zhì)、無(wú)需后續(xù)固
液分離處理等特點(diǎn)㈨。
(2)焚燒法。焚燒法在高鹽有機(jī)廢水的處理技術(shù)中應(yīng)用
較早。因其技術(shù)較為成熟，適用于COD含量較高．熱值較高
的高鹽有機(jī)廢水【6]。原始高鹽有機(jī)廢水熱值較低。因此焚燒
處理工藝中必須進(jìn)行預(yù)處理。對(duì)于含有高沸點(diǎn)有機(jī)污染物的
高鹽廢水．單一的蒸發(fā)預(yù)處理不能完全將無(wú)機(jī)物分離出來(lái)．
因此馬靜穎[7]等提出了對(duì)蒸發(fā)的殘留液采用萃取技術(shù)預(yù)處
理．再將脫鹽后的有機(jī)物進(jìn)行焚燒處理。從而達(dá)到了焚燒對(duì)
象徹底脫鹽的目的。但焚燒法燃燒過(guò)程中還會(huì)產(chǎn)生煙氣，必
須對(duì)污染氣體處理達(dá)標(biāo)后才能排放。
(3)反滲透。反滲透技術(shù)在海水淡化方面已經(jīng)相當(dāng)成熟．
在高鹽廢水的處理中也是比較有效的．還可以去除部分溶解
性有機(jī)物(8]。盧彥越[9】等利用反滲透對(duì)某化工廠的高鹽廢水
進(jìn)行了處理。該廠廢水中含大量的Cl一，C1一的質(zhì)量濃度為
13000m以。采用該工藝脫鹽后，Cl一質(zhì)量濃度降至4000mg，L，
表明此種方法是比較有效的。但是反滲透技術(shù)在處理高鹽有
機(jī)廢水時(shí)要進(jìn)行深度的預(yù)處理．以達(dá)到反滲透階段的水質(zhì)．
因此反滲透技術(shù)的預(yù)處理成本較為昂貴．導(dǎo)致反滲透技術(shù)也
不能得以廣泛應(yīng)用。
(4)電化學(xué)法。廢水在高鹽度條件下具有較強(qiáng)的導(dǎo)電性，
這為電化學(xué)法在高鹽有機(jī)廢水的處理中提供了有利條件。電
化學(xué)法設(shè)備簡(jiǎn)單、操作方便、處理費(fèi)用低．可以有效地去除廢
水中的有機(jī)污染物【10】．適合小型污水處理站的運(yùn)用。電化學(xué)
處理工藝受廢水的pH值和電流密度等因素影響，Sund眥．
pandiyan[11]等采用電化學(xué)法處理制革行業(yè)高鹽有機(jī)廢水，考
察了廢水pH值和電流密度對(duì)COD和凱氏氮(TKN)處理程
度的影響。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，當(dāng)電流密度為O．024肌m，廢水pH
值為9時(shí)的處理效果最佳，除去1k盯KN和1kgCOD的能耗
分別為22．45kWh和0．80kWh。
(5)離子交換法。離子交換法主要是應(yīng)用在去除廢水中
的重金屬離子，可用于生物法的預(yù)處理工藝．除去對(duì)微生物
有抑制作用的金屬離子。Jor即璐en等[12]用斜發(fā)沸石分子篩和
2種高分子交換樹(shù)脂(Dowex 50w—x8和Pur01iteMN．500)對(duì)含
多種蛋白質(zhì)的模擬廢水進(jìn)行除銨處理，結(jié)果表明：廢水中有
機(jī)物的存在對(duì)銨離子的離子交換有促進(jìn)作用。Choi等㈦使用
1種鈦介孔材料進(jìn)行實(shí)驗(yàn)探究這種鈦介材料的離子交換除
磷容量。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：該介孔材料的吸附飽和量為
49．28m∥g，且其成本較低，具有良好的應(yīng)用前景。TaIlg等【141
用天然黃土去除水溶液中二價(jià)鋅．Elkadv等[i5]用陽(yáng)離子聚
(甲基丙烯酸縮水甘油酯)脫除水中的鎘離子。都取得了很好
的效果。
(6)物化法組合工藝。單一的蒸發(fā)結(jié)晶、焚燒等物化處理
有2個(gè)缺點(diǎn)：①?gòu)U水鹽度不夠時(shí)。進(jìn)行蒸發(fā)結(jié)晶會(huì)導(dǎo)致處理
成本較高；②廢水鹽度較高但有機(jī)物量低或者有機(jī)物熔點(diǎn)低
進(jìn)行焚燒法處理時(shí)，處理效果不佳，有機(jī)物易殘留在水中；并
且單純1種物化方法處理高鹽有機(jī)廢水并不能有效解決問(wèn)
題。因此蒸發(fā)一濃縮一結(jié)晶一焚燒、混凝一Fenton、活性炭吸附一
Fenton等物化法組合處理工藝被用于高鹽有機(jī)廢水處理．其
中使用最廣泛的是混凝一活性炭吸附一Fenton一三效蒸發(fā)一結(jié)
晶一焚燒的零排放組合工藝。如黔西縣黔希煤化工投資有限
責(zé)任公司．針對(duì)在煤制乙二醇過(guò)程中產(chǎn)生的高鹽有機(jī)廢水，
該公司選擇了2級(jí)高壓反滲透+多效蒸發(fā)工藝代替單純的多
作者簡(jiǎn)介：汪凱(1996～)，男，福州大學(xué)至誠(chéng)學(xué)院環(huán)境資源工程系2014級(jí)環(huán)境工程專(zhuān)業(yè)本科生，研究方向：環(huán)境污染問(wèn)題。
鯽8lNOl5I口
萬(wàn)方數(shù)據(jù)
效蒸發(fā)工藝．利用反滲透工藝對(duì)來(lái)自前系統(tǒng)的污水進(jìn)行預(yù)處
理。將高鹽廢水的質(zhì)量分?jǐn)?shù)從l％一4％提高至16％。20％。含
鹽廢水量從40。60t／ll降低至8。12t，Il：濃縮后鹽水送入多效
蒸發(fā)系統(tǒng)進(jìn)行固液分離．高壓反滲透和多效蒸發(fā)裝置產(chǎn)生的
凈水和冷凝液送至前系統(tǒng)回用．蒸出的固體混合鹽可送至相
應(yīng)廠家作為原材料使用。最終達(dá)到生產(chǎn)零排放的目的【16】。
2生物法
(1)耐鹽微生物研究。高鹽有機(jī)廢水因其高鹽、酸性或者
堿性環(huán)境下，微生物生長(zhǎng)受到抑制．降低微生物存活率從而
降低處理效率．因此在19世紀(jì)初國(guó)內(nèi)外大多環(huán)保專(zhuān)業(yè)人士
探尋馴化傳統(tǒng)活性污泥處理高鹽有機(jī)廢水。
即從污水廠接種活性污泥培養(yǎng)其耐鹽度．最后馴化出適
應(yīng)高鹽環(huán)境并且處理水質(zhì)效果較好的耐鹽菌。Abou—Elela等
["】從蔬菜加工廠含鹽質(zhì)量分?jǐn)?shù)7．2％的廢水中篩選分離出木
糖葡萄糖菌。并對(duì)其進(jìn)行培養(yǎng)和馴化；通過(guò)含鹽質(zhì)量分?jǐn)?shù)
0．5％．3％的模擬廢水考察了活性污泥和接種了木糖葡萄糖
菌耐鹽微生物的活性污泥的性能。結(jié)果表明．當(dāng)含鹽質(zhì)量分
數(shù)低于l％時(shí)．2種污泥的COD去除率基本相同(80％。
90％)：但當(dāng)含鹽質(zhì)量分?jǐn)?shù)提高到2％時(shí)．接種了木糖葡萄糖
菌耐鹽微生物的活性污泥COD去除率為9l％：而沒(méi)有接種
的活性污泥COD去除率只有74％。目前這類(lèi)高鹽處理技術(shù)
中依然存在這許多技術(shù)難題。例如。經(jīng)過(guò)高鹽環(huán)境馴化的微
生物種類(lèi)與數(shù)量會(huì)大幅度減少．從而影響到微生物所在生物
系統(tǒng)的穩(wěn)定性；微生物馴化技術(shù)并不是很成熟，面臨著周期
長(zhǎng)、種類(lèi)多、難存活等一系列技術(shù)難關(guān)。
由于培養(yǎng)耐鹽活性污泥的難度．早在2012年時(shí)國(guó)內(nèi)便
有譚淞文等人研究新型活性污泥的培養(yǎng)與對(duì)高鹽有機(jī)廢水
處理效果。在好氧反應(yīng)器中。將海泥通過(guò)海水和營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)培
養(yǎng)成新型的活性污泥．在處理含鹽廢水時(shí)有較好的活性和沉
降性能。對(duì)這種新型的活性污泥我們稱其為海洋活性污泥。
經(jīng)過(guò)70d的培養(yǎng)．海洋活性污泥的培養(yǎng)取得很好的成果。SvI
穩(wěn)定在75mLk左右；廢水處理12h后COD№降解率穩(wěn)定在
90％左右。氨氮降解率也穩(wěn)定在40％以上【18】。雖然海泥處理
COD效果很好，但處理氨氮效果一般；如果針對(duì)一些產(chǎn)高氨
氮行業(yè)的高鹽有機(jī)廢水顯然海泥不能適用。在國(guó)內(nèi)外沒(méi)有大
型推廣這類(lèi)活性污泥。主要還是受此類(lèi)污泥的特殊性限制，
海泥獲取成本高。只能針對(duì)一些靠海工業(yè)區(qū)。如果對(duì)于偏遠(yuǎn)
內(nèi)地城市培養(yǎng)海泥成本更加昂貴。
(2)活性污泥法。高鹽廢水的活性污泥法研究表明。影響
最大的是其鹽度對(duì)活性污泥的影響。因此。處理高鹽度有機(jī)
廢水的重要前提是通過(guò)活性污泥的馴化．培育出具有良好的
有機(jī)物降解性能的耐鹽微生物．通過(guò)楊健【19】等人對(duì)活性污泥
馴化過(guò)程的研究表明．馴化后的有機(jī)物去除率有著顯著提
高，并且具有良好的有機(jī)物吸附和氧化能力．能穩(wěn)定的去除
90％以上的COD；未馴化的污泥則出現(xiàn)明顯的中毒現(xiàn)象。
(3)A—B二段接觸氧化法。A—B二段接觸氧化法有比較
強(qiáng)的抗毒性以及對(duì)水質(zhì)水量的變化具有一定的穩(wěn)定能力。它
不僅體積?。€可以維持較高的污泥泥齡．使得生物相對(duì)穩(wěn)
定．HRT也大為縮短。安麗例對(duì)兩段生物接觸氧化法處理高
鹽度有機(jī)廢水進(jìn)行了深入且全面的研究．她采用一段法和二
段法進(jìn)行平行試驗(yàn)．期間采用相同的停留時(shí)間3．58h。其中含
鹽量為5000．35000m蜀／L，而有機(jī)負(fù)荷為4．14kg，(m3·d)(以
BOD，計(jì))。她的研究結(jié)果表明。鹽度和有機(jī)負(fù)荷對(duì)系統(tǒng)有明
顯的抑制作用．要想保持較好的出水水質(zhì)．必須控制鹽度和
有機(jī)負(fù)荷；她的研究還表明，二段法去除廢物的效率要明顯
的優(yōu)于一段法。
(4)MBR法。天津科技大學(xué)探尋了MBR法在高鹽廢水
處理中的應(yīng)用．其主要研究目的是探尋梯度增加鹽度的自然
馴化污泥和穩(wěn)定鹽度投加嗜鹽菌生物的強(qiáng)化馴化污泥對(duì)
MBR(膜生物反應(yīng)器)的影響。最終得出實(shí)驗(yàn)結(jié)果：在質(zhì)量分
數(shù)3．5％Nacl鹽度下．穩(wěn)定鹽度投加嗜鹽茵生物強(qiáng)化馴化的
活性污泥。其COD平均去除率90％。NH，一N平均去除率
70％；而梯度加鹽自然馴化的活性污泥，其COD平均去除率
85％。NH廠N平均去除率70％。梯度加鹽自然馴化的活性污
泥適用于低負(fù)荷的含鹽污水處理．而穩(wěn)定鹽度投加嗜鹽菌生
物強(qiáng)化馴化的活性污泥．適用于高負(fù)荷的含鹽廢水處理[2I】。
3組合工藝法
應(yīng)用組合工藝綜合不同方法處理高鹽有機(jī)廢水的優(yōu)勢(shì)．
是高鹽有機(jī)廢水處理的1個(gè)研究亮點(diǎn)．目前處理高鹽有機(jī)廢
水的組合工藝主要如下：
(1)液，液萃取一膜生物反應(yīng)器組合工藝。液，液萃取一膜生
物反應(yīng)器組合工藝又稱萃取膜生物反應(yīng)器。包括4個(gè)單元。
分別為：萃取、剝離、油，水乳狀液分離和生物量分離膜與生
物反應(yīng)器。先通過(guò)萃取單元實(shí)現(xiàn)有機(jī)污染物與高濃度無(wú)機(jī)鹽
的分離，然后剝離單元去除部分無(wú)機(jī)鹽類(lèi)；再通過(guò)油，水乳狀
液分離和生物量分離膜分離有機(jī)污染物和殘余有機(jī)溶劑．最
后在生物反應(yīng)器內(nèi)使有機(jī)污染物氧化分解【引。Uu㈣等在處
理含有較高濃度有機(jī)物CPs(1000IIl璣)和鹽度(15％w／，w)模
擬廢水時(shí)便使用該工藝。最終廢水處理效果較好。
(2)膜蒸餾一電去離子組合工藝。膜蒸餾法可以處理高濃
度的無(wú)機(jī)鹽水溶液，設(shè)備簡(jiǎn)單，操作方便。電去離子是一種深
度除鹽手段，產(chǎn)水水質(zhì)好，操作簡(jiǎn)單。運(yùn)行成本低。李福勤。呂
曉龍等采用膜蒸餾一電去離子組合工藝處理高鹽廢水．結(jié)果
表明其原水適用性強(qiáng)，產(chǎn)水穩(wěn)定，水質(zhì)優(yōu)良。但是也還存在流
量匹配，膜污染，技術(shù)成熟等問(wèn)題，解決好這些問(wèn)題則應(yīng)用前
景廣闊㈨。Mohammadi等∞】應(yīng)用田口實(shí)驗(yàn)法(他ucllimethod)
考察了料液組成、實(shí)驗(yàn)溫度、料液流速和操作壓力等操作條
件對(duì)真空膜蒸餾的影響．實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明．升高溫度和增加真
空度可使通量增加，而隨著料液流速增加，通量出現(xiàn)極大值。
(3)電滲析一活性污泥法組合工藝。利用含鹽量較低的汲
取液．使高鹽廢水中的鹽分在電位差和濃度差推動(dòng)下向汲取
液遷移。從而使高鹽有機(jī)廢水達(dá)到降鹽目的．在后續(xù)生物處
理中降低電滲析脫鹽后廢水中的COD。王郁，解利昕等人采
用電滲析一活性污泥法組合工藝處理高鹽有機(jī)廢水．研究了
脫鹽過(guò)程廢水中鹽分和有機(jī)物的遷移規(guī)律．經(jīng)過(guò)5次更換汲
取液，160IIlin處理后，廢水總含鹽質(zhì)量濃度由22000IIl璣降
2018．No．5．勺萬(wàn)方數(shù)據(jù)
至1630m璣，廢水中除碳酸氫根離子外其它離子的脫除率by i蚰exch鋤ge in the p嘲帥ce of叫蘆Ilic咖t鋤in舭ts[J]．w砒er
均在90％以上。廢水脫鹽后利用活性污泥法進(jìn)行處理。反應(yīng)R舶e呲h，2003，37(8)：1723．
24h內(nèi)COD去除率維持在85％左右嘶】。13 choi J w，I舭s Y，ParI【K Y，et a1．Investig毗i仰of phosph哪∞睜
4 高鹽有機(jī)廢水未來(lái)處理技術(shù)展望””aI橢m”抽‘ew砒?！畉llIo“gh 10n exc“柚ge耐me啪咖dm b88ed
高鹽有機(jī)廢水處理主要存在物理化學(xué)法處理成本高，生14=東三裟?芝：=：篇0淼：刪。
物法占地面積大等因素制約，尤其是含鹽量過(guò)高的高鹽廢水舳lii∞with。。t：』：chin。：l?！?。：behavi∞。nd：忑ing乏t懈．
鹽度嚴(yán)重影響了生物法在高鹽度廢水處理中的應(yīng)用。因此未[J]．D。sali。ati。n，2009，249(1)：49—57．
來(lái)高鹽有機(jī)廢水處理工藝研究，主要集中在高效快捷的高鹽15 Elkady M F，Abu—saied M A，RalII啪A M A，et a1．N螄一
有機(jī)廢水處理的生物反應(yīng)器及其多種方法的組合工藝。機(jī)理鋤lpho。ated poly(一”idyl眥thc珂l砒e)c砒io。8 exch柚婀for cad．
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12 Jo增ens∞T C，W髓tIlerley L R．A舢佃ia MⅡmval f如m w∞tewater
(上接第76頁(yè))
造質(zhì)量。為膜技術(shù)的使用莫定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。后對(duì)膜技術(shù)的應(yīng)用進(jìn)行了詳細(xì)的介紹。最后對(duì)膜技術(shù)的應(yīng)用
(3)提高膜技術(shù)的應(yīng)用水平。在未來(lái)水處理過(guò)程中應(yīng)加前景及發(fā)展進(jìn)行了展望。
強(qiáng)膜技術(shù)的使用推廣．使更多的水處理企業(yè)及地方政府認(rèn)識(shí)參考文獻(xiàn)
到膜技術(shù)在水處理過(guò)程中的優(yōu)點(diǎn)及作用范圍．在保證科學(xué)合1劉京強(qiáng)，崔巍巍，劉立拄等．兩親性共聚物P(MMA—∞-AMPS)對(duì)聚
理選擇水處理技術(shù)的基礎(chǔ)上。優(yōu)先選用膜技術(shù)進(jìn)行水處理。偏氟乙烯超濾膜性能的影響?．高分子材料科學(xué)與工程，2016，32
4結(jié)語(yǔ)(2)：7一12· ?奎蘭鎏苧票里夏蹩簍籮黧燥譬墊翼變簍望處苧2差蓑篡撼篇!篇．黧囂鼢“ 技術(shù)的應(yīng)用與發(fā)展，使我國(guó)的水資源處理水平得到提高。膜3磊小娟，揚(yáng)再鵬，黨蓉素，等．矗技術(shù)≥i處矗；．磊應(yīng)言≥膜材料研
技術(shù)作為一項(xiàng)新興的高效水處理技術(shù)，具有十分巨大的開(kāi)發(fā)究進(jìn)展[J]．化工環(huán)保，2004(3)：185一189．
潛力，如開(kāi)發(fā)使用得當(dāng)必將會(huì)為我國(guó)水資源處理發(fā)揮重要作4林紅軍，陳建榮，陸曉峰，等．正滲透膜技術(shù)在水處理中的應(yīng)用進(jìn)展
用。本文首先介紹了膜技術(shù)的基本概念及應(yīng)用的必要性，然?．環(huán)境科學(xué)與技術(shù)，20lo，33：411-415．

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