化工高鹽度廢水治理技術分析

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摘要：隨著我國工業的不斷發展，科技水平不斷提高，工業生產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發展中愈加凸顯，已經成為影響社會穩定發展的重要因素。高鹽度、高氨氮是部分化工廢水的特征，而高鹽度的環境對于微生物的生存和活躍有著嚴重的抑制作用，會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，導致廢水不達標排放，影響自然水體水質。從高鹽度化工廢水的來源入手，分析和探討化工高鹽度廢水的治理技術。

關鍵詞：化工廢水；治理技術；高鹽度廢水治理技術

1高鹽廢水的來源

高鹽廢水是指化工生產中產生的總含鹽量大于總量1%的廢水，其中構成鹽化合物的離子主要為Cl-、SO42-、Na+、Ca2+等無機離子，主要來源于紡織、印染、腌制品制作、造紙、化工、農藥制作等生產過程中排放出高鹽度廢水的行業，或來源于直接應用海水所產生的冷卻廢水。目前在世界范圍內，高鹽廢水排放總量約已經占廢水總量的5%，年增長率十分高，約為2%，已經成為廢水處理領域中的重要問題。根據化工生產過程中產生高鹽廢水的情況，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充熱值后才能使用，成本太高，但焚燒法也有一個缺陷，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，否則就會造成二次污染；其次是電解法、膜分離技術等處理技術，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。據統計，我國每年在高鹽度廢水處理中消耗的電能量占據總發電量的1%，而這個數字還在不斷上升，因此，開發低能耗、高效率的高鹽度廢水治理技術勢在必行。

2生物法治理化工高鹽度廢水困難的原因

生物法是目前廢水處理效果最佳、能耗相對較低、最常用的處理技術之一，但生物法受到溫度、水質酸堿性、含鹽量的影響較大，化工高鹽度廢水的治理中生物法的效果十分有限，高鹽度環境給微生物的生存和正常繁衍帶來了極大的難度，導致生物法的成本投入提高、處理效果大幅度下降。高鹽度環境造成生物法處理困難的原因主要有以下幾點：2.1滲透壓問題。微生物細胞膜的滲透性非常好，有助于微生物從環境中攝取水分、營養物質，排除廢物，而環境中的鹽含量過高時，會導致細胞外的滲透壓高，微生物細胞內的水分在滲透壓的作用下，從低壓向高壓處流動，從細胞內向細胞外流動，從而引起微生物細胞的脫水，導致微生物細胞原生質分離，細胞死亡。2.2高濃度Cl-對細胞的毒害作用。在Cl-富集的環境中，高濃度高Cl-對微生物細胞存在毒害作用，在含鹽量過高的情況下，會產生鹽析作用，繼而使微生物細胞中的脫氫酶活性降低，影響微生物細胞的正常活動，影響生物法治理效果。2.3微生物與污染物不能充分接觸。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，因此，導致活性污泥的流失，降低微生物與污染物的接觸面積，需要污水處理環節中加大補充活性污泥的頻率和量，或對廢水進行加水稀釋預處理，無論是哪一種方式都會導致成本的增加和資源的浪費，不利于高鹽度廢水的治理。

3化工高鹽度廢水治理新技術

3.1微生物燃料電池處理技術。微生物燃料電池處理技術是一種利用微生物作為催化劑發電的技術，這一技術的出現使廢水治理從耗能轉向產能。微生物燃料電池處理技術應用過程中，將微生物從傳統生物法的治理主要力量轉向催化劑，利用對污水中的有機和無機污染物進行氧化或還原反應，從而獲得反應中的能量進行發電，使微生物和高鹽度廢水組成燃料電池，實現廢水產能，同時反應所得的產物更加無害，盡量避免二次污染。3.1.1普通廢水中的微生物燃料電池。在陽極處，微生物與廢水中的有機污染物和氮氧化物、硫氧化物發生氧化反應，產生H+和電子，H+和電子在電場作用下移動到陰極處，污染物在H+和電子的影響下進行還原反應，形成完整的電路。若化工廢水中還存在金屬離子，還可以在陰極信息金屬還原，同步進行金屬還原。3.1.2高鹽度廢水中的微生物燃料電池。在高鹽度廢水中，大量的陰離子和陽離子的存在使廢水的導電性大幅度提升，可以有效降低內部電阻，提高發電效率和發電量，但由于高鹽度廢水對微生物的正常活動存在影響，因此，微生物燃料電池的發電效率與廢水的鹽度有很密切的關系，鹽度過高不利于發電，但已經能夠實現中高鹽度廢水的發電，對污染物的脫除效果也很好。微生物燃料電池借助微生物、廢水中污染物作為燃料發電，成本投入很少，適應性較高，避免了二次污染，實現了產能，具有較為廣闊的發展潛力。3.2嗜（耐）鹽菌治理技術。高鹽度化工廢水中生物法的治理效率低，主要是因為普通的微生物無法在高鹽環境下正常活動，那么，選擇和應用能夠在高鹽度環境下生存、活動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境下正常活動的微生物，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、腌制品等高鹽環境中得到，并在此基礎上進行進一步的培養、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，國際上低于耐鹽活性污泥的馴化方式分為兩派，其中一派就是通過投加嗜（耐）鹽菌來對普通活性污泥進行馴化，使其能夠適應化工高鹽度廢水的治理需求，而另外一派則是在不投加嗜（耐）鹽菌的情況下，通過逐漸提高環境中的鹽度的方式對普通活性污泥進行馴化，兩種方式在實驗室和工廠實際應用中發現，投加嗜（耐）鹽菌的馴化效果更佳，得到的耐鹽活性污泥對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廢水中COD的去除率高達97%，總氮去除率61%，總磷去除率55%，而通過提高水環境鹽度馴化出的耐鹽活性污泥對廢水中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。高鹽度化工廢水的治理中有一種技術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行正常的處理。高鹽度廢水中含有大量的Cl-、SO42-、Na+，在進行混鹽回收前，需要先使Cl-和SO42-達到飽和狀態，后加入NH4HCO3固體，一段時間后可得到飽和析出的NaHCO3的沉淀，而后將沉淀物過濾、洗滌、緞燒可以得到工業純堿，使高鹽度廢水的含鹽量下降，通過回收工業純堿來提高廢水處理的經濟效益。回收完工業純堿后，剩余的濾液中此時還存在過量的NH4HCO3，還有NH4Cl、(NH4)2SO4、Cl-、SO42-、Na+，此時進行加熱蒸發，可以對分解產成的CO2與NH3進行回收，濾液減少水分、冷卻后會結晶析出混合銨鹽，進行回收。3.4甜菜堿處理技術。高鹽度廢水能夠對微生物的正常生長、活動造成嚴重的影響，影響生物法在高鹽度廢水中的應用效率。然而，生物界是神奇的，當微生物發現外界環境已經不適宜生存時，往往會在細胞內積累的幾種小分子溶質，用于調節細胞內的濃度，調節細胞內外的滲透壓，保持細胞的正常生存和活動，這種小分子溶質主要有多元醇、氨基酸、甜菜堿等數種，又被稱為“相容性溶質”。在高鹽度廢水中應用生物法時，理論上可以采用認為提供甜菜堿的方式保持微生物細胞的生存和活躍，但目前這一技術還存在生產實踐上的問題，實施成本較高，推廣難度較大。

4結語

高鹽度廢水是世界范圍內的工業廢水治理難題，生物法面對高鹽度廢水的治理效果有限，理化法面對高鹽度廢水的處理效果較好但成本過高，推廣和應用的難度很大。在研究和實驗過程中，科學家們發現了微生物燃料電池、馴化耐鹽活性污泥、應用甜菜堿等多種新的高鹽度廢水治理技術，這些新技術不產生二次污染，治理效果佳，燃料電池技術甚至將廢水治理從耗能轉向了產能產業，目前，這些新的高鹽度廢水治理技術還存在各種各樣的問題和瓶頸，普遍存在成本投入過高的問題，需要科學家們進一步進行研究，降低使用成本，提高治理效果，使高鹽度化工廢水達標排放。

參考文獻

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作者:孫瑞磊 單位:濟寧富美環境研究設計院有限公司