高鹽廢水形成及其處理技術進展
在我國社會經濟發(fā)展和城市化進程中，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，產生廢水量也迅速增大，給當前的廢水處理與回收利用技術帶來了巨大的挑戰(zhàn)。工業(yè)廢水如直接排放，將對周圍土壤、水體環(huán)境產生嚴重的污染。廢水經處理合格達標后，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、經濟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”的脫鹽技術水平相比，我國有較大差距。因此，如何開發(fā)經濟有效的高鹽廢水脫鹽處理工藝技術，促進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物和至少總溶解固體(TDS)的質量分數(shù)大于3.5%的廢水[1]。因為在這類廢水中，除了含有有機污染物，還含有大量可溶性的無機鹽，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，也有關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生外，其他主要來源于以下領域：①化工生產，化學反應不全或化學反應副產物，尤其染料、農藥等化工產品生產過程中產生的大量高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”。可見，這類含鹽廢水已經較普通廢水對環(huán)境有更大的污染性。
在本文介紹中，高鹽廢水是指達標排放水通過采用反滲透技術回收大部分“淡水”之后，產生的濃鹽水再經過蒸發(fā)、或者其他脫鹽技術處理，得到總溶解固體(TDS)的質量分數(shù)大于8%的難于生化處理的濃廢液;或者是化工生產過程中直接產生的高
COD含量、總溶解固體(TDS)的質量分數(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)可溶解鹽類物質從廢水中的全分離。只有這樣，才能真正地達到高鹽廢水的處理目標。
1.1來自化工生產過程的高鹽廢水
自20世紀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)模迅速擴大，染料的生產與使用量越來越大。由此，產生大量的高COD、高色度、高毒性、高鹽度、低B/C的染料廢水。據統(tǒng)計，2009年印染行業(yè)所產生的染料廢水總量已達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。與此同時，在染料生產中，排放廢水中鹽類的富集主要是由生產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，僅氯鹽質量分數(shù)就高達60g/L[5]。可見，如何高效處理高鹽度、高污染度的印染廢水，實現(xiàn)氯鹽從達標水的分離，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。
在化工生產中，農藥生產過程也會產生大量的高鹽廢水。據統(tǒng)計[6]，全國農藥生產廠已達1600家左右，農藥年產量達47.6萬噸。其中，有機磷農藥的生產占農藥工業(yè)的50%以上。該種農藥廢水的特點是：有機物濃度高、污染成分復雜、毒性大、難降解、水質不穩(wěn)定等[7]。比如，在除草劑草甘膦的
生產過程中[8]，濃縮母液過程會產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150g/L。對于此類高COD、高鹽農藥廢水，必須采取有效處理措施進行處理。否則，必將造成嚴重的環(huán)境污染。
除此之外，在其他化工生產過程中，也會有高鹽廢水產生。例如，氨堿法制備純堿生產中，蒸氨處理后系統(tǒng)排放廢水的可溶性鹽含量一般可達15%～20%，其中大部分為CaCl2、NaCl[9]。在煤化工行業(yè)中，含鹽廢水經過熱濃縮工藝后，外排的濃縮廢水含鹽量可達20%以上[10]。對于化工過程中產生的高鹽廢水，由于來源于不同化工產品與生產工藝，高鹽廢水的性質也各異。因此，對于化工生產中直接產生的各種高鹽廢水，需要按照高鹽廢水的不同來源、性質進行分類并選擇優(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、*后回收部分“淡”水為目的的。由此，在廢水處理COD值達標之后，將會進一步采用反滲透等技術，回收部分“淡”水進行回用，以節(jié)約水資源。在整個工藝進程中，預處理系統(tǒng)、水處理藥劑的加入及水的回用都導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/無機混合污染物，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，有必要通過物化預處理提高廢水的可生化性。廢水經過預處理之后，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，脫鹽預處理也會產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-生化耦合工藝技術進行處理，已經成為當今難生化廢水處理技術的發(fā)展趨勢。