化工高盐度废水治理技术分析

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摘要：随着我国工业的不断发展，科技水平不断提高，工业生产中的用水量不断提升，排出的化工废水量也越来越多，因此，化工水污染问题在社会发展中愈加凸显，已经成为影响社会稳定发展的重要因素。高盐度、高氨氮是部分化工废水的特征，而高盐度的环境对于微生物的生存和活跃有着严重的抑制作用，会破坏用于治理废水的微生物的生存功能和代谢功能，降低生物法处理废水的效率，导致废水不达标排放，影响自然水体水质。从高盐度化工废水的来源入手，分析和探讨化工高盐度废水的治理技术。

关键词：化工废水；治理技术；高盐度废水治理技术

1高盐废水的来源

高盐废水是指化工生产中产生的总含盐量大于总量1%的废水，其中构成盐化合物的离子主要为Cl-、SO42-、Na+、Ca2+等无机离子，主要来源于纺织、印染、腌制品制作、造纸、化工、农药制作等生产过程中排放出高盐度废水的行业，或来源于直接应用海水所产生的冷却废水。目前在世界范围内，高盐废水排放总量约已经占废水总量的5%，年增长率十分高，约为2%，已经成为废水处理领域中的重要问题。根据化工生产过程中产生高盐废水的情况，可以将高盐废水分为高热值高盐废水、低热值高盐废水，二者的治理方式有着一定程度的区别，首先是焚烧法，基本只适用于高热值高盐度废水的处理，低热值的情况下需要补充热值后才能使用，成本太高，但焚烧法也有一个缺陷，那就是处理后的尾气还需要治理才能排放，添加了一道工序，否则就会造成二次污染；其次是电解法、膜分离技术等处理技术，都存在成本过高的问题或二次污染问题；最后是生物法，生物法基本只适用于低盐度废水，在高盐度废水中的治理效果十分有限。据统计，我国每年在高盐度废水处理中消耗的电能量占据总发电量的1%，而这个数字还在不断上升，因此，开发低能耗、高效率的高盐度废水治理技术势在必行。

2生物法治理化工高盐度废水困难的原因

生物法是目前废水处理效果最佳、能耗相对较低、最常用的处理技术之一，但生物法受到温度、水质酸碱性、含盐量的影响较大，化工高盐度废水的治理中生物法的效果十分有限，高盐度环境给微生物的生存和正常繁衍带来了极大的难度，导致生物法的成本投入提高、处理效果大幅度下降。高盐度环境造成生物法处理困难的原因主要有以下几点：2.1渗透压问题。微生物细胞膜的渗透性非常好，有助于微生物从环境中摄取水分、营养物质，排除废物，而环境中的盐含量过高时，会导致细胞外的渗透压高，微生物细胞内的水分在渗透压的作用下，从低压向高压处流动，从细胞内向细胞外流动，从而引起微生物细胞的脱水，导致微生物细胞原生质分离，细胞死亡。2.2高浓度Cl-对细胞的毒害作用。在Cl-富集的环境中，高浓度高Cl-对微生物细胞存在毒害作用，在含盐量过高的情况下，会产生盐析作用，继而使微生物细胞中的脱氢酶活性降低，影响微生物细胞的正常活动，影响生物法治理效果。2.3微生物与污染物不能充分接触。在高盐度废水中，含盐量的提升使得水的密度也随之增加，在高密度的情况下，水体中的活性污泥容易从池底上浮，因此，导致活性污泥的流失，降低微生物与污染物的接触面积，需要污水处理环节中加大补充活性污泥的频率和量，或对废水进行加水稀释预处理，无论是哪一种方式都会导致成本的增加和资源的浪费，不利于高盐度废水的治理。

3化工高盐度废水治理新技术

3.1微生物燃料电池处理技术。微生物燃料电池处理技术是一种利用微生物作为催化剂发电的技术，这一技术的出现使废水治理从耗能转向产能。微生物燃料电池处理技术应用过程中，将微生物从传统生物法的治理主要力量转向催化剂，利用对污水中的有机和无机污染物进行氧化或还原反应，从而获得反应中的能量进行发电，使微生物和高盐度废水组成燃料电池，实现废水产能，同时反应所得的产物更加无害，尽量避免二次污染。3.1.1普通废水中的微生物燃料电池。在阳极处，微生物与废水中的有机污染物和氮氧化物、硫氧化物发生氧化反应，产生H+和电子，H+和电子在电场作用下移动到阴极处，污染物在H+和电子的影响下进行还原反应，形成完整的电路。若化工废水中还存在金属离子，还可以在阴极信息金属还原，同步进行金属还原。3.1.2高盐度废水中的微生物燃料电池。在高盐度废水中，大量的阴离子和阳离子的存在使废水的导电性大幅度提升，可以有效降低内部电阻，提高发电效率和发电量，但由于高盐度废水对微生物的正常活动存在影响，因此，微生物燃料电池的发电效率与废水的盐度有很密切的关系，盐度过高不利于发电，但已经能够实现中高盐度废水的发电，对污染物的脱除效果也很好。微生物燃料电池借助微生物、废水中污染物作为燃料发电，成本投入很少，适应性较高，避免了二次污染，实现了产能，具有较为广阔的发展潜力。3.2嗜（耐）盐菌治理技术。高盐度化工废水中生物法的治理效率低，主要是因为普通的微生物无法在高盐环境下正常活动，那么，选择和应用能够在高盐度环境下生存、活动的微生物是治理高盐度废水的重要研究方向之一。生物界中存在着一种能够在高盐度环境下正常活动的微生物，被称为嗜（耐）盐菌，这种原始的嗜（耐）盐菌可以从海洋、盐湖、盐池场、腌制品等高盐环境中得到，并在此基础上进行进一步的培养、驯化，得到能够满足化工高盐度废水治理需求的嗜（耐）盐菌，制取得到含有耐盐性能的活性污泥。目前，国际上低于耐盐活性污泥的驯化方式分为两派，其中一派就是通过投加嗜（耐）盐菌来对普通活性污泥进行驯化，使其能够适应化工高盐度废水的治理需求，而另外一派则是在不投加嗜（耐）盐菌的情况下，通过逐渐提高环境中的盐度的方式对普通活性污泥进行驯化，两种方式在实验室和工厂实际应用中发现，投加嗜（耐）盐菌的驯化效果更佳，得到的耐盐活性污泥对高盐度废水的治理效果更佳，例如：在盐度3.5%的情况下，投加嗜（耐）盐菌后驯化出的耐盐活性污泥对废水中COD的去除率高达97%，总氮去除率61%，总磷去除率55%，而通过提高水环境盐度驯化出的耐盐活性污泥对废水中COD的去除率低至75%，总氮和总磷的去除率也低于前者，相比较而言，投加嗜（耐）盐菌后驯化出的耐盐活性污泥治理效果更佳。3.3混盐回收技术。高盐度化工废水的治理中有一种技术能够通过混盐回收的方式降低废水含盐量，使其降低至接近正常的含盐量后进行正常的处理。高盐度废水中含有大量的Cl-、SO42-、Na+，在进行混盐回收前，需要先使Cl-和SO42-达到饱和状态，后加入NH4HCO3固体，一段时间后可得到饱和析出的NaHCO3的沉淀，而后将沉淀物过滤、洗涤、缎烧可以得到工业纯碱，使高盐度废水的含盐量下降，通过回收工业纯碱来提高废水处理的经济效益。回收完工业纯碱后，剩余的滤液中此时还存在过量的NH4HCO3，还有NH4Cl、(NH4)2SO4、Cl-、SO42-、Na+，此时进行加热蒸发，可以对分解产成的CO2与NH3进行回收，滤液减少水分、冷却后会结晶析出混合铵盐，进行回收。3.4甜菜碱处理技术。高盐度废水能够对微生物的正常生长、活动造成严重的影响，影响生物法在高盐度废水中的应用效率。然而，生物界是神奇的，当微生物发现外界环境已经不适宜生存时，往往会在细胞内积累的几种小分子溶质，用于调节细胞内的浓度，调节细胞内外的渗透压，保持细胞的正常生存和活动，这种小分子溶质主要有多元醇、氨基酸、甜菜碱等数种，又被称为“相容性溶质”。在高盐度废水中应用生物法时，理论上可以采用认为提供甜菜碱的方式保持微生物细胞的生存和活跃，但目前这一技术还存在生产实践上的问题，实施成本较高，推广难度较大。

4结语

高盐度废水是世界范围内的工业废水治理难题，生物法面对高盐度废水的治理效果有限，理化法面对高盐度废水的处理效果较好但成本过高，推广和应用的难度很大。在研究和实验过程中，科学家们发现了微生物燃料电池、驯化耐盐活性污泥、应用甜菜碱等多种新的高盐度废水治理技术，这些新技术不产生二次污染，治理效果佳，燃料电池技术甚至将废水治理从耗能转向了产能产业，目前，这些新的高盐度废水治理技术还存在各种各样的问题和瓶颈，普遍存在成本投入过高的问题，需要科学家们进一步进行研究，降低使用成本，提高治理效果，使高盐度化工废水达标排放。

参考文献

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作者:孙瑞磊 单位:济宁富美环境研究设计院有限公司