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高盐有机废水处理工艺研究

文档作者：汪凯李彦斌谢惠敏罗晓芳文档来源：福州大学至诚学院环境与资源系		点击数：	更新时间： 2024年07月31日
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高盐有机废水处理工艺砑究
汪凯李彦斌谢惠敏罗晓芳
(福州大学至诚学院环境与资源系福建福州350002)
摘要高盐有机废水具有盐度高、有机物浓度高的特点，因盐度高抑制了生物对有机物的降解速率，成为1种难处理污
水。阐明国内外高盐废水的物化法、生物法和组合工艺的特点与研究进展．并对高盐有机废水处理作了技术展望。
关键词高盐有机废水处理工艺降解速率
中图分类号：×703 文献标识码：A 文章编号：1672—9064(2018)05—077—03
高盐有机废水具有成分复杂、盐度高、有机物浓度高、毒
性大等特点，尤其是有机污染物含量高和盐度高，COD高达
10甚至几百玑，含盐量通常在5％以上，甚至达到20％Ⅲ；另
外还有色度高。甚至发出刺鼻恶臭。国内对处理高盐有机废
水的研究主要集中在物理化学法、生物法和组合工艺．本文
对其进行了分析总结．
1物理化学法
高盐有机废水处理技术主要有高级氧化法(advanced
oxid撕on pmcessing，AOP)、蒸发、浓缩、结晶、焚烧、反渗透、
超滤及其组合工艺．
(1)高级氧化法。高级氧化法是物化法处理高盐有机废
水一个研究热点。因其产生具有很强氧化能力的羟基自由基
(·OH)，可以无选择性地将难降解有机物氧化成易于生物降
解、低毒或无毒小分子有机物[2]。国内外报道的高级氧化法
主要有Fenton氧化法、光催化氧化法、臭氧氧化法、超声氧
化法、湿式氧化法和超临界水氧化法等。其中。Fenton氧化法
因投资价低、操作简单、兼具氧化与絮凝功能等优势而广泛
应用于生物难降解的有机废水预处理[3]。但也有研究表明．传
统Fenton氧化法也存在有机物难以完全被生物降解、H20：利
用率较低等不足问题f4]。因此在Fenton氧化法基础上引入
UV(UV—Fenton)可减少H20：和Fe2+的投加量并且大幅提高
(·OH)产率；此外UV—H20：法具有不引入杂质、无需后续固
液分离处理等特点㈨。
(2)焚烧法。焚烧法在高盐有机废水的处理技术中应用
较早。因其技术较为成熟，适用于COD含量较高．热值较高
的高盐有机废水【6]。原始高盐有机废水热值较低。因此焚烧
处理工艺中必须进行预处理。对于含有高沸点有机污染物的
高盐废水．单一的蒸发预处理不能完全将无机物分离出来．
因此马静颖[7]等提出了对蒸发的残留液采用萃取技术预处
理．再将脱盐后的有机物进行焚烧处理。从而达到了焚烧对
象彻底脱盐的目的。但焚烧法燃烧过程中还会产生烟气，必
须对污染气体处理达标后才能排放。
(3)反渗透。反渗透技术在海水淡化方面已经相当成熟．
在高盐废水的处理中也是比较有效的．还可以去除部分溶解
性有机物(8]。卢彦越[9】等利用反渗透对某化工厂的高盐废水
进行了处理。该厂废水中含大量的Cl一，C1一的质量浓度为
13000m以。采用该工艺脱盐后，Cl一质量浓度降至4000mg，L，
表明此种方法是比较有效的。但是反渗透技术在处理高盐有
机废水时要进行深度的预处理．以达到反渗透阶段的水质．
因此反渗透技术的预处理成本较为昂贵．导致反渗透技术也
不能得以广泛应用。
(4)电化学法。废水在高盐度条件下具有较强的导电性，
这为电化学法在高盐有机废水的处理中提供了有利条件。电
化学法设备简单、操作方便、处理费用低．可以有效地去除废
水中的有机污染物【10】．适合小型污水处理站的运用。电化学
处理工艺受废水的pH值和电流密度等因素影响，Sund眦．
pandiyan[11]等采用电化学法处理制革行业高盐有机废水，考
察了废水pH值和电流密度对COD和凯氏氮(TKN)处理程
度的影响。实验结果表明，当电流密度为O．024肌m，废水pH
值为9时的处理效果最佳，除去1k盯KN和1kgCOD的能耗
分别为22．45kWh和0．80kWh。
(5)离子交换法。离子交换法主要是应用在去除废水中
的重金属离子，可用于生物法的预处理工艺．除去对微生物
有抑制作用的金属离子。Jor即璐en等[12]用斜发沸石分子筛和
2种高分子交换树脂(Dowex 50w—x8和Pur01iteMN．500)对含
多种蛋白质的模拟废水进行除铵处理，结果表明：废水中有
机物的存在对铵离子的离子交换有促进作用。Choi等㈦使用
1种钛介孔材料进行实验探究这种钛介材料的离子交换除
磷容量。实验结果表明：该介孔材料的吸附饱和量为
49．28m∥g，且其成本较低，具有良好的应用前景。TaIlg等【141
用天然黄土去除水溶液中二价锌．Elkadv等[i5]用阳离子聚
(甲基丙烯酸缩水甘油酯)脱除水中的镉离子。都取得了很好
的效果。
(6)物化法组合工艺。单一的蒸发结晶、焚烧等物化处理
有2个缺点：①废水盐度不够时。进行蒸发结晶会导致处理
成本较高；②废水盐度较高但有机物量低或者有机物熔点低
进行焚烧法处理时，处理效果不佳，有机物易残留在水中；并
且单纯1种物化方法处理高盐有机废水并不能有效解决问
题。因此蒸发一浓缩一结晶一焚烧、混凝一Fenton、活性炭吸附一
Fenton等物化法组合处理工艺被用于高盐有机废水处理．其
中使用最广泛的是混凝一活性炭吸附一Fenton一三效蒸发一结
晶一焚烧的零排放组合工艺。如黔西县黔希煤化工投资有限
责任公司．针对在煤制乙二醇过程中产生的高盐有机废水，
该公司选择了2级高压反渗透+多效蒸发工艺代替单纯的多
作者简介：汪凯(1996～)，男，福州大学至诚学院环境资源工程系2014级环境工程专业本科生，研究方向：环境污染问题。
鲫8lNOl5I口
万方数据
效蒸发工艺．利用反渗透工艺对来自前系统的污水进行预处
理。将高盐废水的质量分数从l％一4％提高至16％。20％。含
盐废水量从40。60t／ll降低至8。12t，Il：浓缩后盐水送入多效
蒸发系统进行固液分离．高压反渗透和多效蒸发装置产生的
净水和冷凝液送至前系统回用．蒸出的固体混合盐可送至相
应厂家作为原材料使用。最终达到生产零排放的目的【16】。
2生物法
(1)耐盐微生物研究。高盐有机废水因其高盐、酸性或者
碱性环境下，微生物生长受到抑制．降低微生物存活率从而
降低处理效率．因此在19世纪初国内外大多环保专业人士
探寻驯化传统活性污泥处理高盐有机废水。
即从污水厂接种活性污泥培养其耐盐度．最后驯化出适
应高盐环境并且处理水质效果较好的耐盐菌。Abou—Elela等
["】从蔬菜加工厂含盐质量分数7．2％的废水中筛选分离出木
糖葡萄糖菌。并对其进行培养和驯化；通过含盐质量分数
0．5％．3％的模拟废水考察了活性污泥和接种了木糖葡萄糖
菌耐盐微生物的活性污泥的性能。结果表明．当含盐质量分
数低于l％时．2种污泥的COD去除率基本相同(80％。
90％)：但当含盐质量分数提高到2％时．接种了木糖葡萄糖
菌耐盐微生物的活性污泥COD去除率为9l％：而没有接种
的活性污泥COD去除率只有74％。目前这类高盐处理技术
中依然存在这许多技术难题。例如。经过高盐环境驯化的微
生物种类与数量会大幅度减少．从而影响到微生物所在生物
系统的稳定性；微生物驯化技术并不是很成熟，面临着周期
长、种类多、难存活等一系列技术难关。
由于培养耐盐活性污泥的难度．早在2012年时国内便
有谭淞文等人研究新型活性污泥的培养与对高盐有机废水
处理效果。在好氧反应器中。将海泥通过海水和营养物质培
养成新型的活性污泥．在处理含盐废水时有较好的活性和沉
降性能。对这种新型的活性污泥我们称其为海洋活性污泥。
经过70d的培养．海洋活性污泥的培养取得很好的成果。SvI
稳定在75mLk左右；废水处理12h后COD№降解率稳定在
90％左右。氨氮降解率也稳定在40％以上【18】。虽然海泥处理
COD效果很好，但处理氨氮效果一般；如果针对一些产高氨
氮行业的高盐有机废水显然海泥不能适用。在国内外没有大
型推广这类活性污泥。主要还是受此类污泥的特殊性限制，
海泥获取成本高。只能针对一些靠海工业区。如果对于偏远
内地城市培养海泥成本更加昂贵。
(2)活性污泥法。高盐废水的活性污泥法研究表明。影响
最大的是其盐度对活性污泥的影响。因此。处理高盐度有机
废水的重要前提是通过活性污泥的驯化．培育出具有良好的
有机物降解性能的耐盐微生物．通过杨健【19】等人对活性污泥
驯化过程的研究表明．驯化后的有机物去除率有着显著提
高，并且具有良好的有机物吸附和氧化能力．能稳定的去除
90％以上的COD；未驯化的污泥则出现明显的中毒现象。
(3)A—B二段接触氧化法。A—B二段接触氧化法有比较
强的抗毒性以及对水质水量的变化具有一定的稳定能力。它
不仅体积小．还可以维持较高的污泥泥龄．使得生物相对稳
定．HRT也大为缩短。安丽例对两段生物接触氧化法处理高
盐度有机废水进行了深入且全面的研究．她采用一段法和二
段法进行平行试验．期间采用相同的停留时间3．58h。其中含
盐量为5000．35000m蜀／L，而有机负荷为4．14kg，(m3·d)(以
BOD，计)。她的研究结果表明。盐度和有机负荷对系统有明
显的抑制作用．要想保持较好的出水水质．必须控制盐度和
有机负荷；她的研究还表明，二段法去除废物的效率要明显
的优于一段法。
(4)MBR法。天津科技大学探寻了MBR法在高盐废水
处理中的应用．其主要研究目的是探寻梯度增加盐度的自然
驯化污泥和稳定盐度投加嗜盐菌生物的强化驯化污泥对
MBR(膜生物反应器)的影响。最终得出实验结果：在质量分
数3．5％Nacl盐度下．稳定盐度投加嗜盐茵生物强化驯化的
活性污泥。其COD平均去除率90％。NH，一N平均去除率
70％；而梯度加盐自然驯化的活性污泥，其COD平均去除率
85％。NH厂N平均去除率70％。梯度加盐自然驯化的活性污
泥适用于低负荷的含盐污水处理．而稳定盐度投加嗜盐菌生
物强化驯化的活性污泥．适用于高负荷的含盐废水处理[2I】。
3组合工艺法
应用组合工艺综合不同方法处理高盐有机废水的优势．
是高盐有机废水处理的1个研究亮点．目前处理高盐有机废
水的组合工艺主要如下：
(1)液，液萃取一膜生物反应器组合工艺。液，液萃取一膜生
物反应器组合工艺又称萃取膜生物反应器。包括4个单元。
分别为：萃取、剥离、油，水乳状液分离和生物量分离膜与生
物反应器。先通过萃取单元实现有机污染物与高浓度无机盐
的分离，然后剥离单元去除部分无机盐类；再通过油，水乳状
液分离和生物量分离膜分离有机污染物和残余有机溶剂．最
后在生物反应器内使有机污染物氧化分解【引。Uu㈣等在处
理含有较高浓度有机物CPs(1000IIl玑)和盐度(15％w／，w)模
拟废水时便使用该工艺。最终废水处理效果较好。
(2)膜蒸馏一电去离子组合工艺。膜蒸馏法可以处理高浓
度的无机盐水溶液，设备简单，操作方便。电去离子是一种深
度除盐手段，产水水质好，操作简单。运行成本低。李福勤。吕
晓龙等采用膜蒸馏一电去离子组合工艺处理高盐废水．结果
表明其原水适用性强，产水稳定，水质优良。但是也还存在流
量匹配，膜污染，技术成熟等问题，解决好这些问题则应用前
景广阔㈨。Mohammadi等∞】应用田口实验法(他ucllimethod)
考察了料液组成、实验温度、料液流速和操作压力等操作条
件对真空膜蒸馏的影响．实验结果表明．升高温度和增加真
空度可使通量增加，而随着料液流速增加，通量出现极大值。
(3)电渗析一活性污泥法组合工艺。利用含盐量较低的汲
取液．使高盐废水中的盐分在电位差和浓度差推动下向汲取
液迁移。从而使高盐有机废水达到降盐目的．在后续生物处
理中降低电渗析脱盐后废水中的COD。王郁，解利昕等人采
用电渗析一活性污泥法组合工艺处理高盐有机废水．研究了
脱盐过程废水中盐分和有机物的迁移规律．经过5次更换汲
取液，160IIlin处理后，废水总含盐质量浓度由22000IIl玑降
2018．No．5．勺万方数据
至1630m玑，废水中除碳酸氢根离子外其它离子的脱除率by i蚰exch锄ge in the p嘲帅ce of叫芦Ilic咖t锄in舭ts[J]．w砒er
均在90％以上。废水脱盐后利用活性污泥法进行处理。反应R舶e呲h，2003，37(8)：1723．
24h内COD去除率维持在85％左右嘶】。13 choi J w，I舭s Y，ParI【K Y，et a1．Investig毗i仰of phosph哪∞睁
4 高盐有机废水未来处理技术展望””aI椭m”抽‘ew砒。‘tllIo“gh 10n exc“柚ge耐me啪咖dm b88ed
高盐有机废水处理主要存在物理化学法处理成本高，生14=东三裟?芝：=：篇0淼：删。
物法占地面积大等因素制约，尤其是含盐量过高的高盐废水舳lii∞with。。t：』：chin。：l。∞。：behavi∞。nd：忑ing乏t懈．
盐度严重影响了生物法在高盐度废水处理中的应用。因此未[J]．D。sali。ati。n，2009，249(1)：49—57．
来高盐有机废水处理工艺研究，主要集中在高效快捷的高盐15 Elkady M F，Abu—saied M A，RalII啪A M A，et a1．N蛳一
有机废水处理的生物反应器及其多种方法的组合工艺。机理锄lpho。ated poly(一”idyl眦thc珂l砒e)c砒io。8 exch柚婀for cad．
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(上接第76页)
造质量。为膜技术的使用莫定坚实的基础。后对膜技术的应用进行了详细的介绍。最后对膜技术的应用
(3)提高膜技术的应用水平。在未来水处理过程中应加前景及发展进行了展望。
强膜技术的使用推广．使更多的水处理企业及地方政府认识参考文献
到膜技术在水处理过程中的优点及作用范围．在保证科学合1刘京强，崔巍巍，刘立拄等．两亲性共聚物P(MMA—∞-AMPS)对聚
理选择水处理技术的基础上。优先选用膜技术进行水处理。偏氟乙烯超滤膜性能的影响⋯．高分子材料科学与工程，2016，32
4结语(2)：7一12· ⋯奎兰鎏苎票里夏蹩篓箩黧燥譬垫翼变篓望处苎2差蓑篡撼篇!篇．黧嚣鼢“ 技术的应用与发展，使我国的水资源处理水平得到提高。膜3磊小娟，扬再鹏，党蓉素，等．矗技术≥i处矗；．磊应言≥膜材料研
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潜力，如开发使用得当必将会为我国水资源处理发挥重要作4林红军，陈建荣，陆晓峰，等．正渗透膜技术在水处理中的应用进展
用。本文首先介绍了膜技术的基本概念及应用的必要性，然⋯．环境科学与技术，20lo，33：411-415．

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