零排放技术在高盐有机废水处理中的应用与展望

水污染的重要源头之一是工业废水，其中高盐有机废水排放总量逐年增加，给当前的废水处理与回收利用带来了巨大的技术挑战。该废水主要来源于精细化工、医药、印染、造纸和农药等生产过程；此外，还包括其他如纳滤、反渗透、电渗析、蒸发浓缩等废水处理过程中产生的浓盐水[1-3]。高盐有机废水主要具有以下特点：成分复杂、毒性大、具有强酸或强碱性；有机污染物含量高，COD高达十甚至几百克每升，盐的质量分数通常在5%以上，甚至达到20%[4]；色度高、有异味，有些废水发黑且散发出刺鼻恶臭。因此，如何有效地处理高盐有机废水，将废水和盐分分离，得到可循环利用的回用水和固体盐分，实现废水的零排放（ZLD）具有重要意义。本文对零排放技术在高盐有机废水处理中的应用作一阐述，并提出展望。1高盐有机废水零排放处理技术目前高盐有机废水的处理技术主要有嗜盐生物法、膜分离法、电化学法、湿式催化氧化法、焚烧法和蒸发联合法等。生物法是应用最为普遍的废水处理技术，但当废水中盐的质量分数>1%时，普通微生物细胞易失活，影响处理效果[5-6]。因此培养和驯化出耐盐含量很高的嗜盐微生物以及开发适用于嗜盐微生物的生物反应器是目前研究的热点与重点[7-11]。但如何提高高盐环境下脱氮、除磷效果以及在盐分波动较大的情况下，系统稳定运行等方面仍面临巨大的挑战[12-14]。膜分离法是采用纳滤或反渗透对高盐有机废水进行浓缩脱盐[15-16]。但当给水污染物含量较高时，需要预处理，否则废水中的悬浮体及有机物等杂质易堵塞、污染膜，降低膜的使用寿命，且最后产生的浓液仍然无法处理。电化学法适用于处理COD为0.01～1g/L的低含量有机废水，虽然在高盐的条件下有利于降低能耗，但金属极板易损耗，更换频繁[17-18]。湿式催化氧化法（CWAO）适用于处理COD为20～200g/L的含盐有机废水，但该技术对多氯联苯、低级竣酸等有机物的去除效果不好，在反应过程中有可能产生有毒的中间产物，处理不彻底[19]。其他高级氧化技术尚处在理论研究和实验室小试阶段，在工程上得到应用尚需一段时间[20]。综上所述，上述方法主要是针对水中有机物的去除，而大部分盐分仍残留在废水中，无法实现盐和水的分离，更达不到零排放的要求。西方发达国家在20世纪70年代提出、研究和应用废水零排放技术。譬如美国Menasha公司、德国Selas-LindeGmbh公司以及其他公司在20世纪70年代已成功将焚烧法用于处理造纸、医药和农药等废液，实现无害零排零排放技术在高盐有机废水处理中的应用与展望吴正雷，袁文兵，杜青青（江苏中圣高科技产业有限公司，江苏南京210009）摘要：介绍了高盐有机废水的来源、特点、危害，以及常用的处理方法，包括嗜盐生物法、膜分离法、电化学法、湿式催化氧化法、焚烧法和蒸发联合法；叙述了焚烧法和蒸发联合法在实现高盐有机废水的零排放过程中的应用、存在问题以及发展方向。认为解决低熔点盐类的堵塞问题，防止二次污染，通过开发新材料、新工艺进一步降低焚烧和蒸发结晶设备投资费用和运行费用，是未来的研究重点。而NACE膜、正渗透技术将在高盐有机废水零排放领域具有广阔的应用前景。关键词：高盐有机废水；零排放技术；燃烧法；蒸发联合法中图分类号：X703.1文献标识码：A文章编号：1000-3770(2016)08-0001-005收稿日期：2015-06-23作者简介：吴正雷（1983－），男，硕士，从事水污染控制及资源化技术的研究；联系电话：13912944872；电子邮件：13912944872@139.com第42卷第8期2016年8月水处理技术TECHNOLOGYOFWATERTREATMENTVol.42No.8Aug.,2016DOI:10.16796/j.cnki.1000-3770.2016.08.0011放[21-23]。美国EPA还特别规定对特定废物，如PCBs、某些含氯废物必须进行焚烧处理，可见焚烧法已成为有毒有机废液零排放处理的有效技术。此外，由于高含量有机废液通常含盐量较多，如直接焚烧，将给焚烧炉带来腐蚀和结渣等问题，国外通常采用蒸发法将废液浓缩，让浓缩液中的盐分达到过饱和而结晶析出，从而实现了废水的零排放。目前国外公司的蒸发结晶零排放技术的应用主要有2种工艺：1）GE、DOOSAN等公司的ZLD系统均以热法为主，工艺核心为蒸发浓缩、结晶分离，该技术最为成熟，但设备投资较大、运行能耗高。2）AquaTech、GEA等公司的ZLD系统采用膜+结晶技术，投资与运行费用低于采用钛材的蒸发设备，代表了当前ZLD的最高水平。同时GE和CombinedSolarTechnologies公司目前正在投入人力进行太阳能和ZLD技术结合的研究，这是ZLD未来的一个重要发展方向。除了已经成熟商业化的焚烧和蒸发结晶技术外，目前国外研究