周振江：高盐废水处理
高盐废水是指总含盐质量分数至少1%的废水，含盐废水的产生途径广泛，水量也逐年增加，去除含盐污水中的有机污染物对环境造成的影响至关重要。
1、高盐废水产生途径
1.1海水代用排放的废水
所谓海水代用就是将海水不进行淡化处理而直接替代某些场合使用的淡水资源。
在工业上，海水可以广泛的用作锅炉冷却水，应用到热电、核电、石化、冶金、钢铁厂等行业上。发达国家年海水冷却水用量已经超过了1000亿m3。目前我国海水的年利用量为60多亿m3。青岛电厂1936年就开始将海水作为工业冷却水，至今已经有60多年的历史。目前，青岛市电力、化工、纺织等行业的12家临海企业，年用海水8.37亿m3。天津年利用海水达到18亿m3。此外，秦皇岛热电厂、黄道热电厂和上海石化总厂等70多家临海火力发电、核电、化工、石化等企业均已不同的方式直接利用海水。对于印染、建材、制碱、橡胶以及海产品加工等行业，海水还可以作为工业的生产用水。
城市生活用水。在城市生活中，海水可以替代淡水作为冲厕水。目前香港海水冲厕的普及率高达70％以上，未来计划普及率提高到100％，并因此成为世界上唯一以海水作为冲厕水的城市。而在大连、天津、青岛、烟台等城市的个别单位，也有采用海水冲厕的实践，但规模较小。
1.2工业生产废水
一些行业，如印染、造纸、化工和农药等，在生产中产生高含盐量的有机废水。
1.3其他高盐废水
船舶压舱水;废水最小化生产中产生的污水;大型船舰上产生的生活污水。
2、高盐废水处理工艺
高浓度含盐废水的主要处理方法有反渗透、离子交换、蒸馏、稀释等，处理成本比较高，目前我公司正在对高含盐有机废水生物处理技术进行研发，废水中较高盐浓度对生物处理有抑制作用，针对利用污泥对高盐浓度的适应性，对微生物进行筛选和驯化，获得的嗜盐菌可承受较高盐度，使生物处理高含盐有机废水成为现实。高含盐有机废水生物处理技术采取的整体工艺流程为：废水首先经过调节池，然后经过物化的预处理(通常采用调节pH值、混凝、沉淀、电解、微电解等方法)，而后加入预先培养好的嗜盐菌进行生物处理。嗜盐菌廉价，来源广，可以利用许多有机物(包括难降解和有毒物质)作为碳源，因此，利用嗜盐细菌处理高含盐量有机废水有广阔的应用前景。
2.1高盐废水工艺设计原则
作为企业基础设施的重要组成部分和水污染控制的关键环节，废水处理工程的建设和运行意义重大。由于废水处理工程的建设和运行不但耗资较大，而且受多种因素的制约和影响，其中处理工艺方案的优化选择对确保处理站的运行性能和降低费用最为关键，因此有必要根据确定的标准和一般原则，从整体优化的观念出发，结合设计规模、废水水质特性以及当地的实际条件和要求，选择切实可行且经济合理的方案，经全面经济技术比较后优选出最佳的总体工艺方案和实施方式。在废水处理工程的总体工艺方案确定中，将遵循以下原则：
（一）处理效果稳定可靠
（二）工艺控制调节灵活
（三）工程实施切实可行
（四）运行维护管理方便
（五）投资运行费用节省
（六）整体工艺协调优化
废水设计进水水质
|
序号 |
污染因子 |
单位 |
进水指标 |
|
1 |
CODCr | mg/L | ≤125000 |
|
2 |
全盐量 | mg/L |
≤150000 |
车间冲洗废水设计进水水质
|
序号 |
污染因子 | 单位 | 进水指标 |
| 1 | CODCr | mg/L | ≤3500 |
| 2 | pH 值 | 无量纲 |
6-9 |
混合废水设计进水水质
|
序号 |
污染因子 | 单位 | 进水指标 |
| 1 | CODCr | mg/L | ≤4670 |
| 2 | 全盐量 | mg/L |
≤9000 |
设计出水水质
|
序号 |
污染因子 | 单位 | 出水指标 |
| 1 | COD | mg/L | ≤500 |
| 2 | pH 值 |
6~9 |
3.1 工艺流程简图
3.2.1预处理工艺
废水的预处理是整个系统能否有效运行的关键因素之一。本工程废水由高浓度废水和车间冲洗废水两种废水，由于两种废水水质水量情况差异较大，决定对两种废水分别进行预处理在调节池进行混合，混合后的废水采取生化处理方法进行。
图1（废水处理前）
3.2.1.1高浓度废水预处理工艺
高浓度废水CODcr及含盐量特别高，生化性较差，我公司根据废水的情况在实验室选取了微电解、芬顿、臭氧氧化、蒸发器蒸发等工艺对废水进行实验，小试结果表明采取蒸发器蒸发后处理效果较好，通过对一次性投资及系统的稳定运行的分析对高浓度废水的预处理我公司推荐采取蒸发器的工艺。
3.2.1.2综合废水预处理工艺
混合后的废水的生化性仍然差，还有部分稳定性较强，难降解物质对微生物生长有抑制作用，所以在生物处理工艺前必须尽可能去除或改变化学性质，提高生化性，以确保生化处理工艺的去除率。该水的实际工程经验，我们采用了国内先进的预处理工艺。
结合目前的出水水质我们制定了一套较为缜密的预处理方案，在通过预处理可以最大限度的去除大分子有机物、有毒物质、DMF等难生物降解的物质。
具体工艺说明如下：
（1）DGS
利用电化学的原理产生具有强氧化的物质，破坏高聚化合物结构，脱除发色基团，同时完成氧化、还原、吸附、混凝等一系列过程。经过本装置处理后可以提高生化性，大幅度升高BOD5，使后续生化处理能够顺利进行。
（2）化学氧化
Fenton试剂的实质是二价铁离子(Fe2+)和过氧化氢之间的链反应催化生成OH自由基，具有较强的氧化能力，其氧化电位仅次于氟，高达2.80V，另外,羟基自由基具有很高的电负性或亲电性,其电子亲和能力达569.3kJ具有很强的加成反应特性。Fenton氧化技术的优点主要有：①反应启动快，反应条件温和，在常温常压下就可运行。②设备简单，能耗小，节约运行成本。③Fenton试剂氧化能力强，反应过程中可以将污染物无害化，而且氧化剂H2O2参加反应后剩余物可以自行分解，不留残余，同时铁离子水解而产生的铁的氢氧化物是良好的絮凝剂，可优化处理结果。④运行过程稳定可靠，且不需要特别的维护，操作简单易行。
图2（废水处理中）
（3）高效混凝沉淀池
高效混凝沉淀池中，废水中的细小悬浮物经与加入的混凝剂发生混凝反应并逐渐形成较大的絮体，经混凝反应生成的絮体，靠重力作用得以沉淀分离，使废水中的大量悬浮物和部分COD从水中去除，废水得到部分净化。在反应池内利用压缩扩散层、吸附架桥等原理使水中悬浮物等物质脱稳，凝聚成大颗粒，提高沉淀效果；采用静压排泥，保证排泥顺畅。高效混凝沉淀池废水停留时间为2小时。
3.2.2生化处理工艺
污水经过预处理后，对一些有毒有害物质的去除后，废水中的污染物质仍然较高，结合工程实践经验采取两种废水混合后提升至生化处理系统的方式进行处理，生化系统工艺选择如下：
(一)UHSB
由于水中含有大分子的物质较多，直接采用好氧生化处理，会造成生化降低难度大，动力消耗多等诸多不利影响，在进行好氧处理前采用UHSB工艺可以有效的提高废水的生化性，同时可以降低好氧负荷。
UHSB(UpflowHydrolysisSludgeBlanket)上流式水解床是我公司针对化工、制药等行业难降解废水所开发的高效水解反应系统，通过投加菌种对有机物进行降解，其采用先进的布水技术保证了废水与污泥菌种的充分混合降解，并解决了常见UHSB反应器短流的缺点，UHSB填料采用化工UHSB专用填料，保证了菌种的高效降解，可以在较短的时间和相对高的水力负荷下获得较高的悬浮物去除率，并且可以改善和提高原水的可生化性，以利于好氧处理。同时可以减少污泥产量，具有稳定污泥的作用，特别适合用于中、低浓度有机废水的好氧处理的前处理。
采用UHSB池具有以下优点：
（1）UHSB阶段的产物主要是小分子的有机物，可生化性一般较好，故水解池可改变原污水的可生化性，从而减少反应时间和处理的能耗；
（2）由于反应控制在第二阶段完成前，出水无厌氧发酵的不良气味，改善了处理厂的环境；
（3）工艺过程和设备比较简单，便于管理和维护
图3（废水处理中）
（二）LS反应器
LS反应器技术在国内外已经发展成为厌氧处理的主流技术之一，在LS中没有载体，污水从底部均匀进入，向上流动，颗粒污泥（污泥絮体）在上升的水流和气泡作用下处于悬浮状态。反应器下部是浓度较高的污泥床，上部是浓度较低的悬浮污泥层，有机物在此转化为甲烷和二氧化碳气体。在反应器的上部有三相分离器，可以脱气和使污泥沉淀回到反应器中。LS的COD负荷较高，反应器中污泥浓度高达100～150g/L，因此COD去除效率比普通的厌氧反应器高三倍，可达80%～95%。虽运行负低于EGSB，但其启动时间短，能间断或季节性运行，投资低，运行管理简单。UASB厌氧反应器具有一下优点：
（1）消耗能源少，能回收沼气，确实做的废水资源化利用。
（2）处理费用便宜，是好氧处理的费用十分之一。
（3）处理负荷高，占地少，能有效地减少臭气的产生。
（4）产泥量少，容易脱水。
（5）对氮、磷营养物需求量少。
（6）能处理高浓度有机污水。
（三）生物接触氧化工艺
生物接触氧化法是生物膜法的一种，属于好氧生化处理工艺。整个系统由池体、填料、曝气设备等组成。好氧生化法是细菌及菌类的微生物、后生动物等一类的微型动物在填料载体上生长繁殖，微生物摄取污水中的有机物作为养份，吸附分解污水中的有机物，微生物不断新陈代谢，保持活性，从而使污水得以净化。在溶解氧和食物都充足的情况下，微生物繁殖十分迅速，生物膜逐渐增厚，溶解氧和污水中的有机物凭借扩散作用，被微生物利用。
当生物膜达到一定厚度时，氧气无法向生物膜内部扩散，好氧菌死亡，而兼性细菌和厌氧菌开始大量繁殖，形成厌氧层，利用死亡的好氧菌为基质，并在此基础上不断繁殖厌氧菌，经过一段时间后在数量上开始下降，加上代谢气体的逸出，使生物膜大块脱落。在脱落的生物膜表面新的生物膜又重新发展起来，在接触氧化池内，由于填料表面积大，所以生物膜发展的每一个阶段都是存在的，使去除有机物的能力稳定在一个水平上。接触氧化工艺的主要优点如下：
①体积负荷高，处理时间短，节约占地面积。生物接触氧化法的体积负荷最高可达1-2kgBOD（m3·d）。同样体积的设备，生物接触氧化的处理能力高出几倍，处理效率高，所以节约占地面积。②生物活性高。由于曝气系统设置在填料之下，不仅供氧充分而且对生物膜起到扰动作用，加速生物膜的更新，大大提高生物膜的活性。曝气形成的紊流使得生物膜不断的连续的与污水中有机物接触，避免形成死角。经过我们在类似工程中的检测，同样湿重的丝状菌生物膜，其好氧速率比活性污泥法高1.8倍。
③微生物浓度高，一般的活性污泥法的污泥浓度为2～3g/L，微生物在池中处于悬浮状态；而接触氧化池中绝大多数微生物附着在填料上，单位体积内水中和填料上的微生物浓度可达到10～20g/L。由于生物接触氧化工艺的微生物浓度高，所以有利于提高容积负荷，从而降低占地面积。
④污泥产量低。
⑤出水水质好而且稳定。在进水短期发生变化时，出水水质受的影响很小，而且生物膜活性恢复快，适合短期间断运行的需要。
⑥动力消耗低。生物接触氧化比其他活性污泥法能够节省30%电耗。
⑦运行管理方便。
3.2.3深度处理工艺
BAF
BAF是二十世纪八十年代后期开发的一种污水处理新工艺，现已经广泛应用于废水的深度处理。BAF对污水的净化除了主要依靠滤料上的生物膜外，滤层内还截留了大量类似活性污泥的悬浮生物，对污染物质也具有吸附、降解作用。水流方向多采用上向流式，即池底进水池顶出水，有的也用下向流式。上向流式采用穿孔管池底配水，钢筋混凝土滤板及滤头则安装于池的顶部，以阻挡滤料流失并收集出水。下向流式采用大阻力配水系统。轻质多孔滤料粒径小、比表面积大，容积负荷可以很高，滤池面积可大大缩小。
BAF因其技术的先进性和实用性，在近几年以被广泛应用于污水深度处理。BAF
是一种高效生物反应器，它的最大特点是使用了一种新型粒状滤料，在其表面生长有生物膜，污水自下向上流过滤料，池底则提供曝气，使污水中的有机物得到吸附、截留和生物分解。BAF内微生物量大，活性高、出水水质好、性能稳定。BAF作为污水深度处理工艺，经BAF后的出水，完全能够达到所要求的出水水质标准。其作用主要是进一步降解水中有机污染物和氨氮，确保水质全时稳定达标。
图4（废水处理后）
BAF与生物接触氧化和活性污泥法相比，具有以下优点：
（1）生物相丰富、生物量大（为活性污泥系统的5～20倍），可以适应复杂水质，适合处理低浓度污水。且由于其以上特点该工艺在低温的冬季依然能保持良好的处理效果。
（2）脱氮效果好，出水优异。由于该工艺使用的附着式生物处理模式而非活性污泥法的悬浮式，这样保证了像亚硝化单胞菌属、硝化肝菌属及反硝化菌等比增长速率低的细菌在反应器中稳定生长而不随污水流出反应器。实践已证明，曝气生物滤池工艺是脱氮效果最好且最经济的工艺。该工艺结合了生化处理与物化吸附过滤，出水效果极佳。
（3）运行成本低，节省投资。独特的工艺设计，让氧的利用率大大提高，从而显著降低了污水处理最大的费用支出——鼓风曝气电耗。且该工艺效率高，集生化池与滤池于一体，节省基建投资。
（4）维护管理方便。抗水质、水量冲击负荷能力强，不易发生故障。不会出现污泥丝状膨胀。停机检修后二次启动速度快，只需一周便可正常运行。
（5）产生污泥少。由于污泥龄长，生物膜自身氧化，产生生于污泥量大大减少。而且，由于附着系统中有很多富营养水平动物，它们摄食细菌，这也是BAF污泥产量少的重要原因。生物滤池产生污泥比活性污泥法少25%～30%。
BAF工艺也存在一定的不足。主要是其对进水有较高的要求。第一，为保证合理的运行周期，BAF一般要求其进水SS浓度低于60mg/L以下；第二，BAF的水头损失较大，一般每级BAF水头损失为1～2m，因而所需的总提升高度大；第三，BAF对进水COD浓度有要求，进水COD浓度宜控制在1000mg/L以下，否则产生污泥较多，滤池容易堵塞，因此适用于深度处理。
针对BAF的不足我公司在进行BAF的设计上进行了诸多的改进，运行效果良好。
图5（废水处理后回用）
3.2.4污泥处理工艺
本工程中，所产生的沉渣和剩余污泥全部进入浓缩池进行浓缩，然后经脱水后，泥饼外运填埋处理。
3.3去除率预测
主要处理单元污染物去除率表
| 控制指标 | CODCr(mg/L) | ||
| 高浓度废水预处理工艺 | 蒸发器 | 进水 | 125000 |
| 出水 | 45000 | ||
| 去除率 | ≥35% | ||
| 综合废水处理工艺 | 调节池(两种废水混合) | 进水 | 4670 |
| 出水 | - | ||
| 去除率 | - | ||
| DGS池+氧化池+混凝沉淀池 | 进水 | 4670 | |
| 出水 | 4004 | ||
| 去除率 | ≥10% | ||
| UHSB+LS反应器 | 进水 | 4004 | |
| 出水 | 1670 | ||
| 去除率 | 1670 | ||
随着水资源的日趋紧张，国家出台的保护水资源各项法规和收费的实施，给高含盐废水处理的企业带来了负担，作为专业从事环保的企业和个人，不断开发新的高盐废水处理技术更是任重而道远。
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