含酚含鹽廢水處理系統(tǒng)

高含鹽廢水在化工生產(chǎn)過程中的一種，那么它的處理工藝都有哪幾種呢？隨著環(huán)保要求的越加嚴格，我們需要對各種廢水的處理工藝多加了解！下面為大家介紹高含鹽廢水的三種處理方法！

高含鹽廢水是指含有有機物和至少總?cè)芙夤腆wTDS（Total Dissolved Solid）的質(zhì)量分數(shù)大于等于3.5%的廢水，包括高鹽生活廢水和高鹽工業(yè)廢水。

主要來源于直接利用海水的工業(yè)生產(chǎn)、生活用水和食品加工廠、化工廠及石油和天然氣的采集加工等。

這些廢水中除了含有有機污染物外，還含有大量的無機鹽，如Cl-，SO42-，Na+，Ca2+等離子。這些高鹽、高有機物廢水。

若未經(jīng)處理直接排放，勢必會對水體生物、生活飲用水和工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)用水生產(chǎn)的危害。

但常規(guī)處理方法中鹽水濃度不能過高，亟待開發(fā)處理更高濃度的高鹽廢水的工藝技術(shù)。

高鹽廢水低溫多效板式蒸發(fā)濃縮脫鹽

1低溫多效蒸發(fā)濃縮結(jié)晶技術(shù)原理

低溫多效蒸發(fā)濃縮結(jié)晶系統(tǒng)，是由相互串聯(lián)的多個蒸發(fā)器組成，低溫（90℃左右）加熱蒸汽被引入效，加熱其中的料液，使料液產(chǎn)生比蒸汽溫度低的幾乎等量蒸發(fā)。產(chǎn)生的蒸汽被引入第二效作為加熱蒸汽，使第二效的料液以比效更低的溫度蒸發(fā)。這個過程一直重復(fù)到效。

效凝水返回?zé)嵩刺?，其它各效凝水匯集后作為淡化水輸出，一份的蒸汽投入，可以蒸發(fā)出多倍的水出來。同時，料液經(jīng)過由效到最末效的依次濃縮，在最末效達到過飽和而結(jié)晶析出。由此實現(xiàn)料液的固液分離。

低溫多效蒸發(fā)濃縮結(jié)晶系統(tǒng)不僅可以應(yīng)用于化工生產(chǎn)的濃縮過程和結(jié)晶過程，還可以應(yīng)用于工業(yè)含鹽廢水的蒸發(fā)濃縮結(jié)晶處理過程中。

在工業(yè)含鹽廢水的處理過程中，工業(yè)含鹽廢水進入低溫多效濃縮結(jié)晶裝置，經(jīng)過5-8效蒸發(fā)冷凝的濃縮結(jié)晶過程，分離為淡化水（淡化水可能含有微量低沸點有機物）和濃縮晶漿廢液；無機鹽和部分有機物可結(jié)晶分離出來，焚燒處理為無機鹽廢渣；不能結(jié)晶的有機物濃縮廢液可采用滾筒蒸發(fā)器，形成固態(tài)廢渣，焚燒處理；淡化水可返回生產(chǎn)系統(tǒng)替代軟化水加以利用。

其主要技術(shù)參數(shù)如下：

①淡化水含鹽量（TDS）<10ppm（可能含有微量隨蒸汽出來的低沸點有機物）

②噸淡化水蒸汽耗量=（1/效數(shù)）/90%ｔ/t

③噸淡化水電力消耗2－4 kw•h/t（依效數(shù)和裝置大小而異）

2裝置結(jié)構(gòu)方案：

⑴ 低溫多效板式蒸發(fā)器＋管式蒸發(fā)結(jié)晶器

⑵ 冷凝器:管式冷凝器

⑶ 除沫型式：每效采用“轉(zhuǎn)角式擋板+旋風(fēng)復(fù)擋+絲網(wǎng)"三級復(fù)合除沫系統(tǒng)，確保二次蒸汽（淡化水）清潔。

⑷ 真空泵為自冷式水環(huán)泵。

⑸ 系統(tǒng)控制：

裝置的溫度、壓力、液位、流量為系統(tǒng)自動控制調(diào)節(jié)。

3低溫多效濃縮結(jié)晶裝置技術(shù)特點：

工藝特點：

①該裝置采用混程給水，使相同造水噸位裝置的噸水電耗較國外工藝減少40%--50%。

②由于混程給水，廢水從高溫效依次進入低溫效，濃度逐漸升高，溫度逐漸降低。避免了國外工藝中，由低溫效向高溫效循環(huán)給水引起的在高溫效給水濃度升高，有效減輕了高溫效的結(jié)垢和腐蝕情況。

③水量在蒸發(fā)器上分布均勻，避免了現(xiàn)有裝置噴頭式給水不均勻易堵塞的缺點。

④真空系統(tǒng)采用差壓抽氣裝置，各效間準確形成設(shè)計壓差，使得裝置運行穩(wěn)定可靠。

結(jié)構(gòu)特點：

①采用抽屜式結(jié)構(gòu)，制造裝配、檢修維護方便；板式蒸發(fā)器，拆卸清洗。

②采用板式蒸發(fā)器，可實現(xiàn)廢水高倍濃縮，無機鹽可結(jié)晶分離。

③ 采用板式蒸發(fā)器，模塊化設(shè)計，便于大規(guī)模批量生產(chǎn)。造價低。

④ 裝置結(jié)構(gòu)簡單，制造工藝性好。

⑤ 裝置配套機電設(shè)備全部國產(chǎn)化。

⑥ 噸水裝置制造成本較國外公司降低30～40%。

生物法

生物處理是目前廢水處理的方法之一，它具有應(yīng)用范圍廣、適應(yīng)性強等特點。

化工廢水如染料、農(nóng)藥、醫(yī)藥中間體等含鹽較高的廢水則給生物處理帶來一定的難度。這類廢水含鹽較高，污染嚴重，必須處理才能排放。

況且，此類廢水成分復(fù)雜，不具備回收價值，采用其他處理方法成本較高，因此生物處理仍是的方法。

無機鹽類在微生物生長過程中起著促進酶反應(yīng)，維持膜平衡和調(diào)節(jié)滲透壓的重要作用。但鹽濃度過高，會對微生物的生長產(chǎn)生抑制作用。

主要抑制原因在于：

鹽濃度過高時滲透壓高，使微生物細胞脫水引起細胞原生質(zhì)分離；

高含鹽情況下因鹽析作用而使脫氫酶活性降低；

高氯離子濃度對細菌有毒害作用；

由于水的密度增加，活性污泥容易上浮流失。

為此，高含鹽廢水的生物處理需要進行稀釋，通常在低鹽濃度下(鹽濃度小于1%)運行，造成水資源的浪費，處理設(shè)施龐大、投資增加，運行費用提高。

隨著水資源的日趨緊張，國家出臺的保護水資源各項法規(guī)和收費的實施，給高含鹽廢水處理的企業(yè)帶來了負擔(dān)。

生物處理法具有經(jīng)濟、高效、無害的特點，被廣從0提高至30g/L時，在為馴化的系統(tǒng)里有機物（以COD的形式）去除率從97%降至60%，氮（N）的去除率從88%降至68%；在經(jīng)過馴化的系統(tǒng)里，當鹽的質(zhì)量濃度從5g/L提高至30g/L時，COD去除率從90%降至71%，N的去除率85%降至70%。

SBR工藝處理含鹽廢水

通過逐步提高鹽度的方法馴化出耐高鹽的活性污泥，采用序批式生物膜法(SBBR)進行模擬高鹽廢水的處理試驗，對鹽度為0和2%，COD為300 mg/L的高鹽廢水進行研究。

結(jié)果表明，在每周期12 h、曝氣量0.6 L/min、平均污泥質(zhì)量濃度2 000~3 500 mg/L、污泥齡為18 d條件下，出水COD去除率變化不大，分別為97%和93%，而相應(yīng)的出水NH4+-N去除率從93%降低到72%，表明廢水鹽度增大，對系統(tǒng)的硝化能力有較大影響。

改變進水有機負荷對出水COD去除影響不大，該系統(tǒng)耐有機負荷沖擊能力較強。

高含鹽量廢水是指含有有機物和至少3. 5%的總?cè)芙夤腆w物TDS( To tal Di sso lv ed Solid)的廢水，在這些廢水中除了含有有機污染物外，還含有大量的無機鹽，如Cl- 、SO2-4 、Na+ 、Ca2+ 等離子，這些鹽的存在對常規(guī)生物處理有明顯的抑制作用。因此有必要探討在高鹽環(huán)境中仍能降解有機污染物的特殊微生物，即耐鹽微生物和嗜鹽微生物。本文主要研究的是嗜鹽菌。嗜鹽菌一般生長在鹽湖、鹽堿湖、死海、鹽場和海洋中，我國嗜鹽微生物資源十分豐富。由于嗜鹽菌具有的結(jié)構(gòu)組成、生理功能和代謝產(chǎn)物，許多學(xué)者對其在生物電子、能源開發(fā)、發(fā)酵生產(chǎn)、環(huán)境保護等領(lǐng)域開展了應(yīng)用研究。本文對嗜鹽細菌的形態(tài)、生理特性、遺傳等特性作了詳細描述，并綜述了利用其特性對高含鹽量有機工業(yè)廢水進行生物處理的應(yīng)用研究。

1嗜鹽菌的特性

1. 1嗜鹽菌的分類

根據(jù)細菌較佳生長所需的鹽濃度(一般以NaCl計)的不同，細菌可分為非嗜鹽菌、海洋細菌和嗜鹽細菌。

非嗜鹽菌是指在含鹽濃度不高于1%的介質(zhì)中能良好生長，在普通生物法的活性污泥以及在淡水和陸地生態(tài)系統(tǒng)中主要含有這種細菌。

海洋細菌，也稱弱嗜鹽菌，是指適于生長在含鹽濃度為1%～ 3%的介質(zhì)中。這種微生物既具有耐鹽菌]的特性，同時在高鹽環(huán)境中又能和嗜鹽菌共存。

嗜鹽細菌是指只有在含鹽的環(huán)境才能生長的微生物，在種屬上可分為嗜鹽桿菌屬、嗜鹽球菌屬、嗜鹽堿桿菌屬、小盒球菌屬等。按宜生長所需的鹽量，分為中度嗜鹽菌和中高嗜鹽菌。中度嗜鹽菌指在含鹽濃度為3%～ 15% 的環(huán)境中能良好生長的微生物，主要是真細菌群落。中高嗜鹽菌是指在含鹽濃度為15%～ 30% 的介質(zhì)中也能良好生長的微生物，適宜生長濃度為20%～ 25% ， 甚至在飽和濃度中也能生長。

1. 2嗜鹽菌的生態(tài)與營養(yǎng)結(jié)構(gòu)

嗜鹽菌為革蘭氏陰性菌，多為好氣化能異養(yǎng)，能利用的碳源十分廣泛，適宜于偏堿性的環(huán)境( pH為9～ 10) ;該種群具有較高的生長速率，其時代周期約為4 h;菌體多為圓形，直徑為2～ 4 mm;外觀呈紅色、紫色或淺褐色;不運動或叢鞭毛運動;這些異養(yǎng)型和自養(yǎng)型的中度和中高嗜鹽菌的特性非常適用于處理含鹽有機工業(yè)廢水。

嗜鹽菌的生長需要很復(fù)雜的營養(yǎng)結(jié)構(gòu)，一些細菌在葡萄糖、氨和無機鹽的介質(zhì)中就可生長，但大多數(shù)嗜鹽菌都需要諸如氨基酸或維生素等生長因素。在實驗室中，可利用酵母膏和蛋白質(zhì)水解產(chǎn)物提供這些生長因素。嗜鹽菌的生長隨著鹽濃度的增加，所需的營養(yǎng)構(gòu)成就越復(fù)雜。另外， 80 μg /L的鐵離子和48 mg /L的鎂離子是嗜鹽菌生長的營養(yǎng)。

1. 3嗜鹽菌的生理特性與嗜鹽機制

嗜鹽菌之所以能夠在高鹽環(huán)境中良好生長，是因為嗜鹽菌特殊的生理結(jié)構(gòu)和細胞中所含的物質(zhì)使之需要鹽才能得以生長。嗜鹽菌的細胞內(nèi)所含的K+ 濃度是細胞外的100倍左右，而細胞外Na+ 的濃度是細胞內(nèi)的4倍，因此，嗜鹽菌應(yīng)該具有靈巧的排鈉吸鉀的生理特性，而嗜鹽細菌的紫膜( purplemembra ne)提供了這種生理功能。紫膜接受光能驅(qū)動細胞的質(zhì)子，形成電位梯度， 產(chǎn)生能量可以合成A TP，彌補在高鹽濃度(鹽濃度越高， 溶解氧越低)下底物有氧氧化所得能量的不足，為細胞濃縮K+和排斥Na+ 提供能量保證，以滿足嗜鹽菌正常的生理需要。一些細胞還含有( retinal)朊，這種朊的存在為細胞內(nèi)的質(zhì)子移動提供推動力。

中度嗜鹽菌的細胞內(nèi)除了含有K+ 、Na+ 外，還含有有機化合物(氨基酸、三甲銨乙內(nèi)酯、丙三醇等)以調(diào)節(jié)滲透壓。在調(diào)節(jié)滲透壓過程中， Na+ 并非必要的，但是嗜鹽菌的營養(yǎng)吸收、細胞質(zhì)內(nèi)pH的調(diào)節(jié)、電位的平衡都需要Na+ 的存在。嗜鹽菌的酶在高鹽環(huán)境能發(fā)揮作用是因為它們的蛋白質(zhì)組織具有的適應(yīng)性，大多數(shù)嗜鹽菌微生物的蛋白質(zhì)中含有過量的酸性氨基酸和非極性的殘余物，過量的酸性物質(zhì)需要陽離子屏蔽其附近的負電荷，否則蛋白質(zhì)會遭到破壞?？傊?，嗜鹽菌中的大多數(shù)酶的活性和穩(wěn)定性、核蛋白的穩(wěn)定性和功能的發(fā)揮以及細胞的生長都需要一定濃度的NaCl和KCl來維持。嗜鹽菌這種生長需要高鹽濃度的生理特征是在漫長的進化過程中，通過自然選擇，是細胞結(jié)構(gòu)與功能高度適應(yīng)高鹽環(huán)境的結(jié)果。

此外，大多數(shù)嗜鹽菌能合成糖(主要是蔗糖、海藻糖、甘油葡萄糖)、氨基酸等，它們成為嗜鹽菌的滲透壓調(diào)節(jié)劑，有利于穩(wěn)定和保護菌體內(nèi)酶的活性，當受到高鹽廢水沖擊時，會調(diào)節(jié)自身新陳代謝，改變遺傳基因，使其能在高鹽濃度下正常生長。

2嗜鹽菌處理含鹽有機工業(yè)廢水的研究進展

2. 1鹽對常規(guī)生化法的影響

1937年， Zo bell等通過實驗研究了鹽對處理有機廢水的影響，他們用從生活污泥、土壤和海水接種來的微生物處理含鹽廢水，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，在含鹽度為28% 介質(zhì)中三種不同來源的微生物存活率分別為0%、小于1% 、小于2% 。鹽對常規(guī)生化法的影響主要有以下四個方面：

( 1) 對出水水質(zhì)影響處理系統(tǒng)對離子的濃度變化很敏感，當系統(tǒng)突然受含高鹽廢水的沖擊時，則系統(tǒng)的有機物去除率降低、微生物呼吸速率降低、SV I增大、出水BOD5、SS升高。鹽度突增2% 就能對系統(tǒng)產(chǎn)生顯著破壞，因此，保持鹽濃度的穩(wěn)定是工程設(shè)計中主要考慮因素之一。

( 2) 對生物活性影響鹽濃度的增加將破壞生物的代謝功能和降低生物的降解動力。在含鹽3. 5%的系統(tǒng)中， 每毫克污泥降解總有機碳能力從0. 3mg /h降低到0. 12 mg /h。

( 3) 對生物種類的影響鹽度的增加，使處理系統(tǒng)中的原生動物和絲狀微生物減少，出水的懸浮物濃度一般高于100 mg /L。

( 4) 耐鹽度的極限許多文獻表明，鹽度超過3%～ 5% 的廢水不能用常規(guī)的生化法處理。

2. 2含鹽廢水處理研究進展

2. 2. 1處理系統(tǒng)中存在的耐鹽微生物

在高含鹽量環(huán)境中存在原核微生物主要是嗜鹽菌，它們的生長需要鹽分，如紅皮鹽桿菌能在12% ～30% (飽和濃度為30% )的鹽度中生長，在鹽度小于12% 的環(huán)境中不生長;當鹽度低于9%時，細胞壁開始破裂，桿菌數(shù)量逐漸減少，直到消失。其他嗜鹽菌如條倫黃桿菌、鈉鹽脫硫弧菌、鹽制品桿菌、變異微球菌、鹽脫氮付球菌等也需要在含鹽介質(zhì)中才能生長。

在高含鹽量環(huán)境中存在的原生動物的種類隨含鹽濃度的不同而有所變化，當鹽含量低于8 g /L時，有大量輪蟲、游泳性纖毛蟲、有柄纖毛蟲和其他較高級原生動物;當鹽含量在8～ 13 g /L時，還有輪蟲、游泳性纖毛蟲和個數(shù)多但不夠活躍的有柄纖毛蟲;而當鹽含量為20 g /L時，曝氣20 h后，尚存少量的低級原生動物、絲狀細菌和菌膠團，曝氣48 h 后，原生動物全部消失，只剩下菌膠團。

在含鹽環(huán)境中，也存在著一些浮游生物。在鹽含量為2～ 12 g /L環(huán)境中，浮游植物有嗜鹽舟形藻、衣藻、光甲藻、綠裸藻等，嚙蝕隱藻、尖尾藍隱藻在鹽含量2～ 6 g /L中占優(yōu)勢地位;在2、6、12 g /L三個鹽濃度梯度中，浮游動物的優(yōu)勢種演替基本趨勢為橈足類→輪蟲(有時是原生動物)→橈足類和游仆蟲。

2. 2. 2國內(nèi)外處理含鹽廢水的研究進展

2. 2. 2. 1實驗性研究

為了使適鹽微生物能在含鹽廢水處理中廣泛應(yīng)用，國內(nèi)外學(xué)者對此進行了大量的研究。1995年阿聯(lián)酋U. A. E. 大學(xué)的Hamoda 等使用活性污泥混合反應(yīng)器分別對不含鹽廢水、含鹽量10、30 g /L的廢水在不同泥齡( 3～ 20 d)和不同有機負荷( CO DCr0. 5～ 2. 0 kg V SS· d)條件下進行平行對照實驗，結(jié)果發(fā)現(xiàn)鹽度對未經(jīng)馴化的活性污泥系統(tǒng)產(chǎn)生明顯的抑制影響，但經(jīng)過一段時間馴化后，系統(tǒng)的活性污泥濃度增加，并顯著改變了活性污泥中微生物種群的組成，而且對TOC的去除率均達到96%以上。

Wo olard等從大鹽湖的土壤中篩選的嗜鹽菌在SBR反應(yīng)器中處理模擬含酚(約100 mg /L)油田廢水，含鹽量14%。經(jīng)過7個月的連續(xù)運行，出水的酚濃度小于0. 1 mg /L， DOC濃度小于10 mg /L，懸浮物濃度小于50 mg /L。而利用序批式生物膜反應(yīng)器處理含鹽量15% 的含酚(約100 mg /L)廢水，處理后出水酚含量低于5 mg /L，單位載體表面的生物膜量為3. 86 g (干物質(zhì)) ，生物膜厚度達到126μm。從生活污泥中接種的菌種經(jīng)馴化，對含鹽量6% ～ 8%的廢水的TOC 去除率達到80% ;對于含鹽量為12%的廢水TOC去除率能達到43% 。

Dalmacija等指出，利用活性污泥處理廢水過程中，高含鹽量(約29 g /L)和高水力負荷(大于1. 5d- 1 )將會使處理系統(tǒng)的污泥減少、有機物去除率降低、出水懸浮物升高。他們通過試驗證明，向曝氣池中投加200 g /L的活性炭會明顯改善處理系統(tǒng)的功能和出水水質(zhì)，污泥容積指數(shù)約為60 mg /L，出水懸浮物和CODCr分別為20 mg /L和50 mg /L?；钚蕴康淖饔檬俏讲糠钟袡C物和固定微生物，在活性炭表面形成生物膜，使系統(tǒng)的處理效果得到顯著的提高。

此外， Kargi等利用間歇生物反應(yīng)器進行了自配水樣實驗，研究了鹽的抑制作用和動力學(xué)常數(shù);Ludzack等開展了用傳統(tǒng)活性污泥工藝處理含鹽廢水的效率研究。國內(nèi)學(xué)者也在這方面進行了大量的研究， 安林等討論了鹽對二段接觸氧化法處理廢水的影響;楊健用SBR法處理含鹽含油發(fā)酵工業(yè)廢水;梁展輝等]對高鹽度有機廢水進行吹脫和冷卻預(yù)處理后，再利用SBBR(序批式生物膜反應(yīng)器)處理，都取得了良好的效果。

2. 2. 2. 2實際工程應(yīng)用

美國密蘇里州的一個制藥廠排放生產(chǎn)廢水390m3 /d，含鹽量7. 4% ， CODCr為7400 mg /L，主要處理單元有ZenoGem系統(tǒng)→活性污泥系統(tǒng)→厭氧處理系統(tǒng)→ SBR反應(yīng)器，出水水質(zhì)達到國家排放標準。

一個生產(chǎn)聯(lián)氨產(chǎn)品的化工廠所排出的生產(chǎn)廢水，含鹽量為10% ，處理工藝流程為集水井→中和反應(yīng)池→厭氧池→活性污泥流化床(流化床中以炭作為生物載體)。在流化床中形成的污泥濃度為傳統(tǒng)活性污泥的25倍，聯(lián)氨和TO C的去除率能分別達到80%和50% ，但系統(tǒng)的處理效果不是很穩(wěn)定。墨西哥的一個制藥廠排出的高含鹽量的生產(chǎn)廢水有兩種治理方案。一種是將廢水單獨用一個生化系統(tǒng)處理，另一方案是將廢水先通過一個蒸發(fā)設(shè)備，去除部分的鹽，然后將廢水排到該地區(qū)的污水處理系統(tǒng)。他們認為從技術(shù)角度考慮，兩種方案都可行，但從經(jīng)濟角度考慮，后者比前者更具經(jīng)濟效益，因此，選擇了第二種方案作為該廢水的處理方法。

3結(jié)論

國內(nèi)外大量的研究實驗證明了一些特殊微生物在高鹽環(huán)境中照樣能降解有機污染物，因此，利用生物系統(tǒng)處理高含鹽量有機工業(yè)廢水技術(shù)上是可行的，但在實際工程中，利用生化法直接處理(指不經(jīng)過稀釋和預(yù)先提取鹽)高含鹽量生產(chǎn)廢水的應(yīng)用還遠遠不夠廣泛，要使生化法在含鹽有機廢水處理中真正得到廣泛的應(yīng)用，還需要作很多更深入的研究。