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高鹽廢水形成及其處理技術(shù)進(jìn)展

在我國社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展和城市化進(jìn)程中，水資源緊缺正在逐漸成為制約我國可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的主要因素之一。近年來，隨著我國工業(yè)規(guī)模的不斷增大，工業(yè)用水量激增。同時，產(chǎn)生廢水量也迅速增大，給當(dāng)前的廢水處理與回收利用技術(shù)帶來了巨大的挑戰(zhàn)。工業(yè)廢水如直接排放，將對周圍土壤、水體環(huán)境產(chǎn)生嚴(yán)重的污染。廢水經(jīng)處理合格達(dá)標(biāo)后，如不回收利用，則造成水資源浪費，加劇水資源短缺。

對于高鹽廢水，由于缺乏技術(shù)、經(jīng)濟(jì)上的可行性與可靠性，大多數(shù)采取稀釋外排方法。這種方法不但不能真正減少污染物的排放總量，而且造成了淡水的浪費，特別是含鹽廢水的排放，勢必造成淡水水資源礦化和土壤堿化。與國外高鹽廢水“排放"或“趨排放"的脫鹽技術(shù)水平相比，我國有較大差距。因此，如何開發(fā)經(jīng)濟(jì)有效的高鹽廢水脫鹽處理工藝技術(shù)，促進(jìn)高鹽廢水的資源化利用，也是解決水資源循環(huán)利用的瓶頸問題。

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1化工生產(chǎn)中高鹽廢水的來源

通常，對于廢水生化處理而言，高鹽廢水是指含有機(jī)物和至少總?cè)芙夤腆w(TDS)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)大于3.5%的廢水[1]。因為在這類廢水中，除了含有有機(jī)污染物，還含有大量可溶性的無機(jī)鹽，如Cl?、Na+、SO42?、Ca2+等。所以，這類廢水一般是生化處理的極限[2]。據(jù)報道[3]，在國外已有采用特殊馴養(yǎng)的耐鹽嗜鹽菌處理含鹽15%的含酚廢水;在國內(nèi)，也有關(guān)于采用嗜鹽菌可以處理含鹽5%廢水的報道。

這類廢水除了海水淡化產(chǎn)生外，其他主要來源于以下領(lǐng)域：①化工生產(chǎn)，化學(xué)反應(yīng)不全或化學(xué)反應(yīng)副產(chǎn)物，尤其染料、農(nóng)藥等化工產(chǎn)品生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的大量高COD、高鹽有毒廢水;②廢水處理，在廢水處理過程中，水處理劑及酸、堿的加入帶來的礦化，以及大部分“淡"水回收而產(chǎn)生的濃縮液，都會增加可溶性鹽類的濃度，形成所謂的難于生化處理的“高鹽度廢水"?？梢?，這類含鹽廢水已經(jīng)較普通廢水對環(huán)境有更大的污染性。

在本文介紹中，高鹽廢水是指達(dá)標(biāo)排放水通過采用反滲透技術(shù)回收大部分“淡水"之后，產(chǎn)生的濃鹽水再經(jīng)過蒸發(fā)、或者其他脫鹽技術(shù)處理，得到總?cè)芙夤腆w(TDS)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)大于8%的難于生化處理的濃廢液;或者是化工生產(chǎn)過程中直接產(chǎn)生的高

COD含量、總?cè)芙夤腆w(TDS)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)大于15%和無法生化處理的廢水。為了治這類高鹽廢水的污染，不僅要降低其COD的含量，而且更為重要的是實現(xiàn)可溶解鹽類物質(zhì)從廢水中的全分離。只有這樣，才能真正地達(dá)到高鹽廢水的處理目標(biāo)。

1.1來自化工生產(chǎn)過程的高鹽廢水

自20世紀(jì)90年代以來，隨著我國紡織工業(yè)的迅猛發(fā)展，印染行業(yè)規(guī)模迅速擴(kuò)大，染料的生產(chǎn)與使用量越來越大。由此，產(chǎn)生大量的高COD、高色度、高毒性、高鹽度、低B/C的染料廢水。據(jù)統(tǒng)計，2009年印染行業(yè)所產(chǎn)生的染料廢水總量已達(dá)24.3億噸[4]，占紡織工業(yè)廢水總排放量的80%以上。該種染料廢水具有的“四高一低"的特點，并且與使用染料的種類有關(guān)。與此同時，在染料生產(chǎn)中，排放廢水中鹽類的富集主要是由生產(chǎn)工藝和工藝助劑的添加造成的。比如，在江蘇某染料廠綜合廢水中，僅氯鹽質(zhì)量分?jǐn)?shù)就高達(dá)60g/L[5]?？梢?，如何高效處理高鹽度、高污染度的印染廢水，實現(xiàn)氯鹽從達(dá)標(biāo)水的分離，滿足淡水資源的循環(huán)利用要求，已成為印染廢水處理的難題。

在化工生產(chǎn)中，農(nóng)藥生產(chǎn)過程也會產(chǎn)生大量的高鹽廢水。據(jù)統(tǒng)計[6]，全國農(nóng)藥生產(chǎn)廠已達(dá)1600家左右，農(nóng)藥年產(chǎn)量達(dá)47.6萬噸。其中，有機(jī)磷農(nóng)藥的生產(chǎn)占農(nóng)藥工業(yè)的50%以上。該種農(nóng)藥廢水的特點是：有機(jī)物濃度高、污染成分復(fù)雜、毒性大、難降解、水質(zhì)不穩(wěn)定等[7]。比如，在除草劑草甘膦的

生產(chǎn)過程中[8]，濃縮母液過程會產(chǎn)生濃度很高的磷酸鹽和氯化鈉廢水，其COD為50000mg/L左右，鹽類的含量可達(dá)150g/L。對于此類高COD、高鹽農(nóng)藥廢水，必須采取有效處理措施進(jìn)行處理。否則，必將造成嚴(yán)重的環(huán)境污染。

除此之外，在其他化工生產(chǎn)過程中，也會有高鹽廢水產(chǎn)生。例如，氨堿法制備純堿生產(chǎn)中，蒸氨處理后系統(tǒng)排放廢水的可溶性鹽含量一般可達(dá)15%～20%，其中大部分為CaCl2、NaCl[9]。在煤化工行業(yè)中，含鹽廢水經(jīng)過熱濃縮工藝后，外排的濃縮廢水含鹽量可達(dá)20%以上[10]。對于化工過程中產(chǎn)生的高鹽廢水，由于來源于不同化工產(chǎn)品與生產(chǎn)工藝，高鹽廢水的性質(zhì)也各異。因此，對于化工生產(chǎn)中直接產(chǎn)生的各種高鹽廢水，需要按照高鹽廢水的不同來源、性質(zhì)進(jìn)行分類并選擇優(yōu)工藝處理。

1.2來自化工廢水處理與淡水回收利用過程的濃鹽廢水

在化工廢水處理過程中，廢水的來源、組成都不相同，處理工藝方法也很多，但是都是以降低廢水COD含量、最后回收部分“淡"水為目的的。由此，在廢水處理COD值達(dá)標(biāo)之后，將會進(jìn)一步采用反滲透等技術(shù)，回收部分“淡"水進(jìn)行回用，以節(jié)約水資源。在整個工藝進(jìn)程中，預(yù)處理系統(tǒng)、水處理藥劑的加入及水的回用都導(dǎo)致廢水中鹽含量的增加和濃鹽水的形成。

許多工業(yè)廢水都含有機(jī)/無機(jī)混合污染物，在某些廢水中甚至含有不利于微生物生存或難生化降解的污染物。這樣，有必要通過物化預(yù)處理提高廢水的可生化性。廢水經(jīng)過預(yù)處理之后，雖然廢水中的有毒類、難降解類含量會有所降低，但是各種添加劑的加入會使廢水中鹽類含量增加，形成含鹽較高的廢水。同時，脫鹽預(yù)處理也會產(chǎn)生含鹽量較高的濃鹽廢水。

一般地，降低廢水COD的方法可分為物化法和生物法。其中，生物法具有成本低等優(yōu)點，是選處理方法[11]。對于生化性較差的廢水，采用物化-生化耦合工藝技術(shù)進(jìn)行處理，已經(jīng)成為當(dāng)今難生化廢水處理技術(shù)的發(fā)展趨勢。