“三高一難”工業(yè)廢水處理方向

惠戰(zhàn)友

摘 要：高有機(jī)物濃度、高氨氮、高鹽工業(yè)廢水的處理在水處理行業(yè)中一直是世界性難題。高有機(jī)物濃度處理中微電解聯(lián)合高級(jí)氧化技術(shù)是當(dāng)前熱點(diǎn)。高鹽處理要實(shí)現(xiàn)鹽水固液分離只有采用蒸發(fā)法，而中空纖維膜在高氨氮資源化中是目前最佳技術(shù)之一。

關(guān)鍵詞：高有機(jī)物濃度;高氨氮;高鹽;處理方向

引 言

隨著我國(guó)精細(xì)化工制造業(yè)的迅猛發(fā)展，一類高有機(jī)物濃度CODcr≥10g/L、高含鹽量≥10g/L、高氨氮≥5g/L的工業(yè)廢水大量產(chǎn)生，這類廢水有毒有害的特性決定了難生物降解。如何有效處理“三高一難”工業(yè)廢水，已成為水環(huán)境保護(hù)的難點(diǎn)、熱點(diǎn)。

1.高有機(jī)物濃度廢水

高有機(jī)物濃度工業(yè)廢水的處理方法有生物法、焚燒法、以及微電解法等。

1.1生物法。生物法可降解的高濃度有機(jī)廢水一般為可生化性較好的食品與發(fā)酵工業(yè)產(chǎn)生的釀酒、發(fā)酵廢水。通過(guò)提高污泥負(fù)荷，提升生物法處理高濃度有機(jī)廢水的能力。通過(guò)厭氧、好氧相結(jié)合的生物處理法能夠取得較好效果。

常榮海[1]等利用EGSB和接觸氧化工藝對(duì)酒廠酒精廢液處理研究中，CODcr去除率達(dá)90%。其中最高進(jìn)水CODcr濃度30g/L左右，EGSB反應(yīng)器最高CODcr容積負(fù)荷≥25kg/m3.d。

1.2焚燒法。焚燒法在高有機(jī)物濃度廢水處理中，對(duì)廢水的CODcr濃度、熱值有要求。

張紹坤[2]等研究發(fā)現(xiàn)CODcr≥100g/L、熱值≥10450kJ/kg的有機(jī)廢液，在輔助燃料引燃下適宜焚燒法處理。但仍然存在成本高以及二惡英、呋喃等排放控制難等問(wèn)題。

1.3微電解法。微電解又稱鐵炭微電解等。應(yīng)用于高有機(jī)物濃度廢水處理中，一般要聯(lián)合芬頓等高級(jí)氧化技術(shù)?，F(xiàn)在常用方法為鐵炭微電解芬頓氧化法。在酸性條件下利用鐵炭之間電位差發(fā)生氧化還原反應(yīng)，克服高分子污染物質(zhì)的高位鍵能，達(dá)到開(kāi)環(huán)斷鏈的目的。芬頓氧化利用雙氧水在微電解產(chǎn)生的亞鐵離子催化下形成羥基自由基，將開(kāi)環(huán)斷鏈的有機(jī)物礦化，達(dá)到去除CODcr的目的。

原金海[3]等在利用鐵炭微電解芬頓氧化法處理染料中間體酸母液廢水研究中，CODcr的去除率高達(dá)95%。

2、高鹽廢水

高鹽廢水常用的處理方法一般有生物法、膜分離法、蒸發(fā)法等。

2.1生物法。高鹽分對(duì)微生物、水生植物存在抑制作用。高鹽濃度會(huì)改變細(xì)胞內(nèi)外滲透壓導(dǎo)致細(xì)胞脫水和脫氫酶的失活，國(guó)內(nèi)外研究者通過(guò)采集自然高鹽環(huán)境中的耐鹽或嗜鹽菌種進(jìn)行馴化培養(yǎng)，提升微生物耐鹽閾值，增加耐鹽菌或嗜鹽菌在活性污泥中的比例，在高鹽環(huán)境中降解有機(jī)物。另外，國(guó)外研究利用耐鹽堿植物對(duì)高鹽水處理取得了進(jìn)展。

Cristina S.C. Calheiros[4]等利用蘆竹和紫穗槐構(gòu)造水平潛流濕地對(duì)制革高鹽廢水系統(tǒng)出水進(jìn)行處理研究。植物在馴化125d后，氯離子的濃度下降32%，TDS有2～30%的去除率。

2.2膜分離法。膜分離是近年來(lái)廣泛應(yīng)用的物理除鹽技術(shù)。通過(guò)外部加壓，使水分子通過(guò)反滲透膜達(dá)到鹽水分離的目的。反滲透膜能夠分離1nm以下的無(wú)機(jī)離子和小分子物質(zhì)。但對(duì)于工業(yè)廢水需要精密過(guò)濾等前處理，防止膜堵現(xiàn)象的發(fā)生。該技術(shù)一般應(yīng)用于工業(yè)回用水中，設(shè)備投資、膜污染以及濃水處理等問(wèn)題制約其應(yīng)用。

2.2蒸發(fā)法。蒸發(fā)法主要指多效蒸發(fā)和多級(jí)閃蒸技術(shù)，主要應(yīng)用在海水淡化方面。

多效蒸發(fā)是利用低壓情況下水沸點(diǎn)隨之降低的特性，實(shí)現(xiàn)鹽水分離。多效蒸發(fā)不受廢水含鹽量的限制，特別適用在有廢熱利用的場(chǎng)合。但設(shè)備投資以及腐蝕問(wèn)題不可忽視。同樣應(yīng)對(duì)高有機(jī)物濃度廢水時(shí)，結(jié)垢現(xiàn)象會(huì)危害運(yùn)行的安全。在此基礎(chǔ)上，多級(jí)閃急蒸餾有效緩解結(jié)垢問(wèn)題得以應(yīng)用。加熱的廢水通過(guò)逐級(jí)降壓的閃蒸室進(jìn)行閃蒸與冷凝，實(shí)現(xiàn)鹽水分離。

3、高氨氮廢水

傳統(tǒng)氨氮廢水以生化法為主，高氨氮廢水處理一般以物化法作預(yù)處理，再以生化法作后處理，達(dá)到排放要求。物化法主要有磷酸銨鎂沉淀法、吹脫法、膜法等[5]。

3.1磷酸銨鎂沉淀法。在高氨氮廢水中投加鎂鹽、磷酸鹽生成磷酸鎂銨。利用磷酸鎂銨難溶的水溶特性，形成沉淀從廢水中分離出來(lái)，達(dá)到除氨氮的目的。

裴紅洋[6]等在垃圾滲濾液的處理中，利用磷酸銨鎂沉淀法作為前處理，氨氮最高去除率為97.7%。同時(shí)對(duì)磷、CODcr有很好的去除率，可生化性有較大改善，最后得到優(yōu)質(zhì)的氮磷復(fù)合肥鳥(niǎo)糞石。

3.2吹脫法。吹脫法除氨氮是通過(guò)調(diào)節(jié)廢水pH至10～12，將廢水中的NH4+轉(zhuǎn)化為氣態(tài)的NH3，利用吹脫塔噴淋布液鼓風(fēng)吹脫將氨氮從廢水中脫離。吹脫出來(lái)的氨氣一般通過(guò)硫酸溶液中和回收。

3.3膜法。膜法除高氨氮的應(yīng)用是基于氣水分離膜的特性，其基本原理類似傳統(tǒng)吹脫法。通過(guò)調(diào)堿使NH4+轉(zhuǎn)化為氣態(tài)的NH3，膜兩側(cè)的氨氣濃度差推動(dòng)氨氣通過(guò)分離膜進(jìn)入吸收液。一般氨氮脫除率95%以上。

4.結(jié)語(yǔ)

“三高一難”工業(yè)廢水的綜合治理，以降低高有機(jī)物濃度為主，同時(shí)增加工藝對(duì)高鹽和高氨氮進(jìn)行去除。

高有機(jī)物濃度降解的方法中，微電解是相對(duì)成熟的工藝，目前也已經(jīng)被廣泛使用并衍生出很多分支技術(shù)，也產(chǎn)生了很多催化劑，國(guó)內(nèi)外研究者主要以研究催化劑為方向，如CuO/γ-Al2O3、Ni/MgAlO等。

高鹽處理中，膜法和蒸發(fā)法是可靠的兩個(gè)技術(shù)。膜法在中水回用中應(yīng)用廣泛，但濃水未實(shí)現(xiàn)鹽水分離。采用高效蒸發(fā)法，鹽以固廢形式從水中脫離才能真正達(dá)到除鹽目的。

高氨氮廢水的處理中，資源化是主要方向。磷酸銨鎂沉淀預(yù)處理除氨氮，在“三高一難”廢水處理中，沉淀分離比較困難。傳統(tǒng)吹脫法吸收條件不穩(wěn)定，逸出的氨氣會(huì)對(duì)空氣造成污染。膜法脫氨氮在相對(duì)密閉環(huán)境中實(shí)現(xiàn)氨氮回收并且能夠通過(guò)吸收液的調(diào)整，實(shí)現(xiàn)最大的資源回收，將是今后的主要方向。

參考文獻(xiàn)

[1] 常海榮， 張振家， 王欣澤. 厭氧膨脹顆粒污泥床 （EGSB） 在高濃度工業(yè)廢水處理中的應(yīng)用[J]. 環(huán)境工程， 2004， 22（3）： 14-16.

[2] 張紹坤. 焚燒法處理高濃度有機(jī)廢液的技術(shù)探討[J]. 工業(yè)爐， 2011， 33（5）： 25-28.

[3] 原金海， 鮮學(xué)福， 雷菊. 鐵/炭微電解-Fenton 氧化技術(shù)處理 1， 2， 4-酸生產(chǎn)廢水[J]. 重慶大學(xué)學(xué)報(bào)： 自然科學(xué)版， 2011， 34（9）： 121-127.

[4] Calheiros C S C， Quitério P V B， Silva G， et al. Use of constructed wetland systems with Arundo and Sarcocornia for polishing high salinity tannery wastewater[J]. Journal of environmental management， 2012， 95（1）： 66-71.

[5] 劉亞敏， 郝卓莉. 高氨氮廢水處理技術(shù)及研究現(xiàn)狀[J]. 水處理技術(shù)， 2012， 1.

[6] 裴紅洋， 徐遠(yuǎn)， 蔣京東， 等. 鳥(niǎo)糞石結(jié)晶法前處理垃圾滲濾液[J]. 蘇州科技學(xué)院學(xué)報(bào) （工程技術(shù)版）， 2007， 20（4）.