工業含鹽有機廢水處理技術研究

林成先

（大連市環境科學設計研究院，遼寧 大連 116023）

歐盟每年消耗3000 多萬噸鹽， 由此可見， 鹽的經濟意義十分顯著。 鹽的終端市場包括化學工業、道路除冰、食品工業、石油工業、紡織、制革硬水軟化等。 這些工業部門產生的大量富含鹽和有機物的廢水，若未經處理排放到環境中便會對土壤、地表及地下水產生嚴重污染。 考慮到鹽漬化的環境容量問題，歐盟規定各成員國必須采取必要措施以防止鹽污染。

含鹽廢水中鹽與有機物的去除技術逐漸引起了人們廣泛關注。受限于鹽分的抑制作用 （主要是氯化鈉）， 含鹽廢水通常采用物化法處理。 但是物化法耗能大，運行費用高。 現今，利用替代系統去除廢水中有機物的方法正在研發中，此類系統大多涉及到厭/好氧生物處理法。

1 含鹽廢水的工業來源

1.1 食品加工

食品工業中含鹽廢水源于鹵水和干鹽。食品工業有兩大高鹽廢水產生行業：蔬菜腌漬業和魚類加工業。在蔬菜腌漬業，鹽污染主要來源于鹽水罐頭的腌制和酸洗， 鹽水損失以及廢水排放來自于其洗鹽過程。在魚類加工業，最初的污染源是卸下的帶有海水的魚，后續工藝也會產生富含蛋白質、氮、有機物以及鹽的廢水。

1.2 制革

制革過程中，有很多工藝都需要加入食鹽。 硝皮過程對環境產生的潛在影響是巨大的，這個過程幾乎是一個濕法工藝過程，因此產生大量的廢水。其中的一些工藝用水是高鹽的，如酸洗和鉻鞣污水，或者用于浸泡原皮和獸皮的酒精中都有高達80g/L 的氯化鈉。

1.3 煉油

原油精煉需要脫乳化劑， 其廢水來自于呈現大范圍鹽度的油-水乳狀液中鹽分的轉化，這個濃度范圍從淡水到3 倍于海水甚至更高。

2 含鹽工業廢水的處理工藝

2.1 物化法去除高鹽廢水中的鹽分和有機物

高鹽廢水通常采用物化法處理其中的鹽分和有機物。主要技術包括蒸發、離子交換、膜技術及混凝。

2.1.1 散熱技術

污水中鹽分和有機物的濃縮普遍采用太陽能蒸發技術。在制革業中，用于浸泡原皮和獸皮的高鹽酒精因為其高鹽量往往被分流并送往太陽能蒸發皿濃縮。 但是，這樣得到的固體鹽含有大量雜質不能進行再利用。 現代技術包括多效蒸發裝置，這種裝置包括一系列用于裝水的容器，每個容器中的壓力都比前一個的要小，因為隨著壓力的降低水的沸點也降低，所以后面容器中的水可以通過前邊容器中的蒸汽煮沸，所以只有第一個容器（壓力最高的那個）需要一個外部熱源。 多效蒸發裝置在低能耗地區有能力和其他鹽分淡化過程 （主要是反滲透法）相競爭，尤其在海灣國家。

2.1.2 離子交換法

離子交換法是用于硬水軟化和海水淡化的通用技術。離子交換樹脂所固含的陽離子和陰離子可以與進入其中的流動相中的離子發生可逆交換。 廢水首先通過一個陽離子交換器，帶正電荷的離子首先被氫離子所取代； 而后陽離子交換器的出水流經一個陰離子交換器，陰離子被氫氧根離子所取代。 因此，鹽最終被氫離子和氫氧根離子取代而形成水分子。 這個循環周期涉及到一個再生循環，即通過反沖洗去處殘留于樹脂上的固體物以達到樹脂的再利用。應用離子交換法到實際污水處理問題主要是因為進水是一個固體含量高濃度的懸浮體系從而導致樹脂易被堵塞，造成處理效率的低下；另一問題是離子交換法中樹脂的再生費用高昂且還產生復雜的廢水。

2.1.3 膜技術

膜技術是在一定的濃度或壓力梯度或者電場中，讓分子選擇性的通過。 適用于去除鹽分的膜技術包括電滲析和反滲透。 在電滲析過程中，水流交替置于陽/陰離子滲透膜之間。 在電勢能作用下的離子遷移導致交換細胞中的水變的少而其他細胞中的鹽分則更加集中。反滲透則通過廢水中鹽分產生的遠大于滲透壓的壓力使其從一個半透膜通過從而使其中的水分被分離出來。反滲透法的優勢在于其在去除溶解有機物質上的選擇性，其主要限制因素是其高昂的運行成本以及處理生活和工業污水應用案例較少。

2.1.4 混凝

混凝對鹽分的去除毫無作用，但用其對高鹽廢水進行預處理可以消除其中的膠體化學需氧量。

2.2 好氧法處理含鹽污水中的有機質

2.2.1 鹽對好氧處理的影響

氯化物濃度在5-8g/L 的廢水是可以通過常規好氧法處理的。 盡管鹽分對微生物活性產生不利影響，但經過馴化的活性污泥處理高鹽廢水是可能的。馴化就是把不喜鹽微生物暴露在逐漸增加鹽分的培養基上以保證人們獲得在所需鹽濃度下表現良好的微生物。此類馴化的成功取決于幾個因素，比如微生物種類、其生長階段和在馴化過程中鹽分濃度增加的時間間隔等。馴化的一個瓶頸是此類微生物在鹽度適應系統中保持良好表現僅限于鹽度低于5%的情況。 因此使用特異的微生物以保證生物處理法處理含鹽廢水仍然是最好的方式。如果鹽度突然下降的話鹽馴化特性很快就會消失，比如工業廢水的多樣化處理就會發生這樣的情況。

2.2.2 好氧法處理含鹽廢水的應用

高鹽度能強烈的抑制好氧法處理污水，接種嗜鹽微生物是改善現有好氧處理工藝的最好途徑。接種從自然高鹽環境中提取出的嗜鹽混合微生物，比如曬鹽場，目的是使其可以忍受更高的鹽濃度同時也處理污水。 這種方法已經被用于處理各種各樣的含鹽工業廢水。

2.3 厭氧法去除含鹽廢水中的有機質

2.3.1 鹽對厭氧處理的影響

高鈉或氯化物的存在抑制厭氧處理的效果。 鈉的濃度高于10g/L的情況下會強烈抑制甲烷的分解。即厭氧沼氣池通常比活性污泥系統對高鹽度敏感。 不過，對于厭氧污泥，對產甲烷污泥的持續曝光，比對其進行鹽度沖擊能產生更大的耐鹽性。

2.3.2 厭氧法處理廢水的應用

厭氧嗜鹽微生物具有降解有機化合物的能力。 然而，厭氧處理工業含鹽廢水還是比較罕見的。 目前，厭氧處理系統處理含鹽廢水尚處于探索測試階段，主要應用于含鹽量在10-71g/L 的海產品加工廢水，濃度范圍比耗氧處理的要小。

2.4 好/厭氧聯合處理法去除含鹽廢水中的氧分

無論是好氧還是厭氧法處理含鹽廢水，在對COD 的去除上都存在一些問題， 所以結合兩種處理方式以期獲得更好的處理效果就開始被考慮了。 長時間的無氧停留時間，實際上助長了有機物的分解、毒性的降低和廢水多樣化的均衡。 因此厭氧階段放在好氧階段的前面，可以降低耗氧階段的有機物負載，從而降低有氧階段的安裝和運營成本。

此外，在去除有機污染物問題上，結合厭氧/好氧處理法可以使生物法脫N 除P 成為可能。 在鹽濃度增加時，COD、氮以及磷的去除率下降。

2.4.1 反硝化作用

嗜鹽微生物具有以氧離子作為最終受體的能力。極端嗜鹽反硝化菌在高鹽環境中也可以存在。但是在鹽度高于2%的情況下，生物反應器的硝化作用和反硝化作用都有很明顯的減弱。

2.4.2 硝化作用

鹽可以抑制硝化菌的生長。 對于連續硝化過程，氯化物濃度逐漸改變比恒定濃度的效果要好。然而，在氯離子濃度以較快速度增長時，對硝化細菌產生了抑制作用。當氯離子濃度超過18.2g/L 時，硝化作用就不穩定。此外，鹽和氨的復合存在也能導致對硝化作用的抑制。而硝化菌的恢復能力在氯化鈉濃度為70g/L 時是最好的。

3 結論

處理含鹽廢水的方法多種多樣。雖然使用反滲透法去除鹽分是比較高效的，但廢水中大量的固體懸浮物質和有機物質縮短了膜的使用壽命并使得其處理效率有所下降。 因此，優化含鹽廢水處理工藝成為研究熱點。 傳統生物處理常受到高鹽度的抑制，但是使用適鹽微生物在高鹽下降解廢水中有機物已進行了很多的研究。 經過適當馴化，許多耐鹽菌株已被成功應用于去除高鹽廢水中有機物質、 氮和磷的實驗。 因此，生物法成為處理高鹽有機廢水的首選方法。

［1］Lefebvre, O., Vasudevan, N., Torrijos M., etal.Halophilic biological treatment of tannery soak liquor in a sequencing batch reactor [J].Water Research，2005，39（8）：1471－1480.

［2］Metcalf, Eddy.Wastewater Engineering: Treatment and Reuse (Fourth Edition)影印版[M].北京：清華大學出版社，2003.