高鹽工業(yè)廢水處理技術

高鹽度工業(yè)廢水是指工業(yè)生產(chǎn)活動中排放的總含鹽量大于1%的廢水，含有氯離子、硫酸根離子、鈉離子等。其主要來源是農(nóng)藥廠、電廠、石油化工和煤化工等。本文主要討論含鹽量大于5%的廢水處理技術。含鹽量高的無機廢水，如果達到一定指標，可以直接排放到鄰近海域。其他含鹽量高的廢水如果不經(jīng)處理直接排放，會對生態(tài)環(huán)境造成很大的破壞，需要合理處置。

1.高鹽度廢水的處理

對于高鹽度工業(yè)廢水，常規(guī)的處理方法主要有生物法、膜法和熱法。生物法不適用于含鹽量大于2%的廢水處理，熱力法主要包括多級閃蒸和多效蒸發(fā)，膜法主要包括反滲透。隨著環(huán)保標準的提高和環(huán)保技術的改變，近年來，高鹽度有機廢水的工業(yè)應用多為機械蒸汽再壓縮(MVR)、高級氧化、正滲透(FO)、焚燒等處置技術，部分企業(yè)甚至采用多種技術的組合回收高鹽度廢水。

2.各種技術的進步

(1)多效蒸發(fā)技術是在單效蒸發(fā)的基礎上，利用前一效產(chǎn)生的二次蒸汽作為后一效的加熱蒸汽，將多個蒸發(fā)器串聯(lián)起來，形成多效蒸發(fā)的過程。與多效蒸發(fā)技術相比，MVR技術有一個顯著的區(qū)別，即傳統(tǒng)蒸發(fā)的能量來自蒸汽，蒸發(fā)過程中損失的能量來自蒸汽，而MVR技術的能量來自電力。蒸汽壓縮機的工作是將物料蒸發(fā)產(chǎn)生的低溫低壓蒸汽壓縮成高溫高壓蒸汽，作為熱源再次加熱原料液，從而在很大程度上回收蒸汽潛能。因此，與傳統(tǒng)蒸發(fā)技術相比，MVR更加節(jié)能，具有熱效率高、運行費用低、設備自動化程度高、占地面積小的特點。

由于MVR和傳統(tǒng)的多效蒸發(fā)都是物理處置過程，蒸發(fā)后的原水水質不能太差，否則系統(tǒng)需要頻繁更換和清洗，也會影響處置過程的效率。此外，蒸發(fā)裝置運行一段時間后積累的濃縮液的處置也是一大瓶頸?，F(xiàn)在大多數(shù)廠家往往采用濃溶液焚燒、氧化預處理等組合技術來徹底解決高鹽度有機廢水。

(2)高級氧化法主要產(chǎn)生羥基自由基，利用羥基自由基引發(fā)的鏈式氧化反應快速破壞有機物的分子結構，幾乎可以選擇性氧化降解高濃度有機廢水，而鹽濃度對該方法的影響可以忽略。根據(jù)產(chǎn)生自由基的方式和條件的不同，可分為濕式氧化法、超臨界水氧化法和其他催化氧化法。

濕式氧化是指在高溫高壓下，以空氣或氧氣為氧化劑，將水中的有機物氧化成小分子有機物或無機物。濕式氧化的溫度一般為120 ~ 320℃，壓力為0.5 ~ 20 MPa。如果將反應的溫度和壓力提高到水的臨界點以上(溫度374.3℃，壓力22.05MPa)，水的基本性質會發(fā)生很大的變化，表現(xiàn)出與非極性有機化合物相似的性質，這種條件下的反應稱為超臨界水氧化。超臨界水與非極性物質和其他有機物完全混溶，同時超臨界水也可以與空氣、二氧化碳等氣體完全混溶。而無機物尤其是鹽類在超臨界水中的電離常數(shù)和溶解度都很低，大部分鹽類可以分離出來，對氧化反應的影響很小。因此，用超臨界水氧化法處理廢水時，具有強氧化性的羥基自由基可以完全降解有機污染物。

雖然濕式氧化、超臨界氧化等高級氧化技術可以選擇性氧化降解各種污染物，但反應條件苛刻、設備要求高等缺點限制了其廣泛應用。

(3)膜法是以壓力為驅動力，在一定壓力下，利用不同孔徑和材質的膜來分離去除水中的污染物。根據(jù)膜的孔徑大小，可分為微濾、超濾、納濾和反滲透等。近年來，正滲透(FO)技術相繼出現(xiàn)。

正滲透技術用于濃縮高濃度鹽水，可濃縮至220，000 ~ 260，000 mg/LTDS。使用半透膜(原理相當于反滲透膜)，利用自然滲透壓差，水分子可以從待處理的高濃度鹽水中自然擴散到拉絲液中。FO的優(yōu)點是運行過程中不需要高壓泵，系統(tǒng)能耗低，可以去除高濃度鹽水中的溶解鹽成分。由于FO的低壓工作特性，F(xiàn)O膜的不可逆污染和結垢傾向低于高壓反滲透系統(tǒng)，系統(tǒng)更加安全可靠。吸液是影響正滲透技術的關鍵因素之一:吸液的滲透壓直接影響正滲透的運行效率；萃取液的再生是正滲透過程能耗的主要部分。因此，相關研究人員將進一步提高提取液的滲透壓，增加正滲透過程的水通量，開發(fā)更節(jié)能的再生技術作為重要的研究方向。

(4)焚燒是指在800 ~ 1000℃的高溫下，高鹽度廢水中的可燃成分(主要是有機物)與空氣中的氧氣發(fā)生劇烈反應，釋放能量，轉化為高溫燃燒氣體和少量性質穩(wěn)定的固體殘渣，從而減少高鹽度廢水的體積，達到無害化的目的。焚燒高鹽度廢水通常有二次燃燒室(溫度控制在1100℃以上)，可以保證廢水中有機物的完全分解，爐膛下端產(chǎn)生的固體鹽可以達到工業(yè)水平再利用。同時，廢水產(chǎn)生的能量可用于加熱原料、副產(chǎn)品蒸汽等。由于焚燒成本、鹽的濃度和種類等因素，并不是所有含鹽量高的有機廢水都適合焚燒。此外，這一過程容易產(chǎn)生氮氧化物、二惡英等有毒物質，廢水中的鹽分也會在一定程度上腐蝕裝置和設備。

目前，規(guī)模板式焚燒爐在工業(yè)化中得到廣泛應用，已經(jīng)在染料、化工、農(nóng)藥等行業(yè)得到應用。根據(jù)企業(yè)自身特點和區(qū)域優(yōu)勢，規(guī)模焚燒爐可以使用天然氣或煤氣，甚至企業(yè)副產(chǎn)甲醇和氫氣作為燃料，焚燒高鹽有機廢水，煙氣達標的同時，還可以得到副產(chǎn)鹽，一舉兩得。

3.結論

MVR蒸發(fā)法相對穩(wěn)定。如果原水水質一般，高鹽度廢水得到了解決，但可能形成新的固體污染源。高級氧化法基本無二次污染物，技術上可行，但成本和工業(yè)化限制了其大規(guī)模應用。膜法根據(jù)物理作用實現(xiàn)鹽的分離和濃縮，抗污染、性能穩(wěn)定的膜材料是其工業(yè)化應用的重要參考因素。焚燒法運行成本高，中間過程和尾氣排放控制嚴格。如果燒出來的鹽有很大的利用價值，或者焚燒所用的燃料成本較低，那么焚燒的路徑是值得推薦和考慮的。綜上所述，任何單一工藝或方法的優(yōu)劣都沒有絕對的區(qū)別。對于高鹽度工業(yè)廢水的處理，應根據(jù)實際情況選擇不同的工藝。在未來，如何結合各種技術徹底解決高鹽廢水的問題，如何合理有效地再利用結晶鹽將是未來的研究熱點。(來源:青島海灣精細化工有限公司)

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