一、高鹽廢水處理概述
高鹽廢水處理是現階段工業發展面臨的重大環保問題。綜合利用是解決高鹽廢水瓶頸的重要路徑。高鹽廢水回用技術的應用是取得顯著經濟效益、環境效益和社會效益的重要保障。本文基於高鹽廢水處理現狀及研究進展展開論述。
現階段，規模化處理高鹽廢水仍然存在處理效率低、運行成本高的特點，還存在很多需要突破和解決的關鍵技術問題。例如，採用正滲透法處理高鹽廢水時，正滲透膜和汲取液等核心問題仍未很好解決；如何提高反滲透處理的水量，如何延長膜件的使用壽命，如何有效防止膜汙染等問題仍需函待解決。
1、高鹽廢水簡介
高鹽廢水指來源於生活汙水和工業廢水的總含鹽量大於1%的排放廢水，含有較高的如Cl-，SO42-，Na+，Ca2+等無機離子，也含有如甘油、中低碳鏈的有機物。由於其成分複雜多樣，鹽分高，對微生物生長具有較強的抑制作用，因此該廢水處理技術難度遠比普通汙水處理要大得多。我國高鹽廢水產生數量在總廢水中達5%，每年仍以2％的速率增長。因此，高鹽廢水處理在汙水處理中有重要地位，是廢水處理研究的重點，也是難點。目前研究和常用的高鹽廢水方法有蒸發法、電解法、膜分離法、焚燒法和生物法等。高鹽廢水是指以NaCl含量計算的總鹽的質量分數大於等於1%的廢水。這類廢水除了含有有機汙染物外，還含有鈣、鎂、鈉、氯和硫酸根等大量可溶性無機鹽離子，甚至含有放射性物質。
高鹽廢水主要來源以下幾個途徑：
（1）海水：通常來源於沿海城市工業用水過程中的排水或冷卻循環水。
（2）工業生產：高鹽廢水主要來源印染、煉化、採油、製藥和製鹽等企業生產過程中產生的排水。
（3）含鹽生活汙水：主要來源於海水利用，將海水用於城市生活中的消防、衝灑道路、衝廁等不與人體直接接觸的生活雜用水。
（4）含鹽量高的地下水：有些地區的地下水中含鹽量較高，總溶解性固體含量大，例如內蒙古河套部分地區、河北平原部分淺層地下水出現微鹹水和鹹水。
2、高鹽廢水處理技術應用現狀及優缺點分析
（1）高效蒸發技術
高鹽水的高效蒸發技術一般是針對鹽分含量在4萬mg/L以上的高鹽廢水，對於鹽含量在1%～4%的低濃度高鹽水來說，高效蒸發技術具體來說主要有：多效蒸發技術、機械式蒸汽再壓縮技術。多效蒸發技術指的是同時使用多個串聯的蒸發，熱的蒸汽依次通過幾個蒸發，前一個蒸發的熱蒸汽再進入後一個蒸發，逐級蒸發，有效利用熱源，達到高鹽廢水除鹽的目的。機械式蒸汽再壓縮技術簡稱MVR技術，是一種藉助蒸汽壓縮機進行熱源有效利用的工藝，通過蒸汽的再次壓縮獲得動力，並不斷往復，以提高蒸汽的熱利用效率。高效蒸發的技術可以成功分離廢水中的鹽分和水分，然後再分別進行處理，是比較徹底的處理高鹽廢水的方法，所以，目前這種技術在煤化工和醫藥、農藥行業都有比較廣泛的應用。但是對於鹽水中的有機汙染物含量過高的鹽水，蒸發過程中非常容易產生泡沫造成衝料，同時還可能影響鹽的品質，導致出鹽夾帶過多有機物，還需要繼續處理。
（2）生物法脫鹽
此工藝主要利用的微生物氧化分解有機物。微生物能處理吸附有害的有機汙染物，高鹽廢水通過它的降解後能夠轉化大量的有機物為無機物，廢水通過淨化而再次應用於工業領域，此工藝方法具有其他物理化學處理方法不同的優勢，環保且安全性更強。微生物種類多種多樣、面對各種汙染廢水的環境能夠通過變異具有很強的適應性、且新陳代謝能力好，可以產生專一性的降解酶處理各類高鹽廢水，潛力較大。如生物接觸氧化工藝有著抗毒、耐衝擊、微生物較為穩定、具有很強的容積負荷性、能夠保持汙泥齡的優勢，作為生物脫鹽技術來說十分常用。比常規的活性汙泥處理方法的水力停留時間更短。
例：兩段式接觸氧化工藝可以把廢水的含無機鹽濃度降低到2.5*104mg/L以下，能達到95%的COD去除率。厭氧技術及其改良工藝利用厭氧菌、硝化細菌、嗜鹽菌等微生物對高鹽廢水特殊的環境適應性達到降低鹽分的作用，他們能在高鹽的水域環境中維持體內的低水活度，從而達到降低高鹽廢水COD的目的。據資料瞭解，若泥齡為18日左右，嗜鹽菌在SBR反應容器中能夠達到95%的COD處理率，高於61%的氨氮處理率。但目前我國對此方法的工藝技術還不完善，技術熟練度不高，但生物法脫鹽的環保性，經濟性將在未來高鹽廢水處理中擁有很好的前景。
（3）膜處理技術
膜蒸餾是一種新型的水處理技術，其特點是無需加熱加壓，只需要在常溫常壓的條件下進行處理，其過濾材料是疏水微孔膜。採用膜蒸餾技術進行水處理時，利用被處理液體中所包含的易揮發性物質所揮發形成的氣體，在處理膜兩側形成壓力差，並透過處理膜，最終實現篩選分離的一種處理技術。與傳統回收方法相比，該方法操作簡單，一次性投資少，回收濃水的效率非常高。孫項城研究表明，膜蒸餾技術處理穩定，脫鹽率高達99%。聶瑩瑩等選擇中壓反滲透、高壓反滲透和超高壓反滲透作為高濃鹽水處理的核心工藝，並經美國陶氏ROSA軟件計算，確定了中壓反滲透、高壓反滲透和超高壓反滲透單元的結構和膜元件類型。最終確定“調節池+高效沉澱池+汽水反衝濾池+超濾+高壓反滲透+DTRO+蒸發結晶”的處理工藝。採用此係統處理後，最終可將高濃鹽水轉化為回用水、汙泥和鹽泥，實現系統零排放，系統每噸水的處理成本為23.243元。美國哥倫比亞大學研發利用“反滲透+膜蒸餾（MD）”技術對濃鹽水進行處理用以鹽的回收利用，該方案現處於實驗研究階段，分別將NaCl溶液、合成海水、高鹽水通過該工藝組合，表現出很好的穩定性，相對於傳統技術而言，出鹽品質很好，水的回收率可達到90%以上。波蘭Marian Turek等人採用“電滲析（ED）+蒸發結晶”技術，該組合工藝相對於單一的蒸發濃縮和結晶，結晶出一噸鹽的電耗從970kW·h降至500kW·h，節能效果明顯，該處理系統在ED膜和蒸發結晶之前進行了預處理，投加氫氧化鈣，去除部分硬度和硅，以利於ED膜更好的工作。
3、高鹽有機廢水未來處理技術展望
高鹽有機廢水處理主要存在物理化學法處理成本高，生物法佔地面積大等因素制約，尤其是含鹽量過高的高鹽廢水鹽度嚴重影響了生物法在高鹽度廢水處理中的應用。因此未來高鹽有機廢水處理工藝研究，主要集中在高效快捷的高鹽有機廢水處理的生物反應器及其多種方法的組合工藝。機理研究主要集中在嗜鹽菌的降鹽機理和工藝條件。
二、高鹽廢水處理工藝對比
目前，處理高鹽廢水的工藝有多效蒸發技術、生物法、SBR工藝、MBR工藝等。
1、多效蒸發結晶技術
在工業含鹽廢水的處理過程中，工業含鹽廢水進入低溫多效濃縮結晶裝置，經過5-8效蒸發冷凝的濃縮結晶過程，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晶分離出來，焚燒處理為無機鹽廢渣；不能結晶的有機物濃縮廢液可採用滾筒蒸發器，形成固態廢渣，焚燒處理；淡化水可返回生產系統替代軟化水加以利用。
低溫多效蒸發濃縮結晶系統不僅可以應用於化工生產的濃縮過程和結晶過程，還可以應用於工業含鹽廢水的蒸發濃縮結晶處理過程中。
多效蒸發流程只在第一效使用了蒸汽，故節約了蒸汽的需要量，有效地利用了二次蒸汽中的熱量，降低了生產成本，提高了經濟效益。
2、生物法
生物處理是目前廢水處理最常用的方法之一，它具有應用範圍廣、適應性強、經濟高效無害等特點。
一般情況下，常用的生物法有傳統活性汙泥法和生物接觸氧化法兩種。
（1）傳統活性汙泥法
活性汙泥法是一種汙水的好氧生物處理法，目前是處理城市汙水最廣泛使用的方法。它能從汙水中去除溶解性的和膠體狀態的可生化有機物以及能被活性汙泥吸附的懸浮固體和其他一些物質，同時也能去除一部分磷素和氮素。
活性汙泥法去除率高，適用於處理水質要求高而水質比較穩定的廢水。但是 不善於適應水質的變化，供氧不能得到充分利用；空氣供應沿池水平均分佈，造成前段氧量不足後段氧量過剩；曝氣結構龐大，佔地面積大。
（2）生物接觸氧化法
生物接觸氧化法是主要利用附著生長於某些固體物表面的微生物（即生物膜）進行有機汙水處理的方法。
生物接觸氧化法是一種浸沒生物膜法，是生物濾池和曝氣池的綜合體，兼有活性汙泥法和生物膜法的特點，在水處理過程中有很好的效果。
生物接觸氧化法有較高的容積負荷，對沖擊負荷有較強的適應能力；汙泥生成量少，運行管理簡便，操作簡單，耗能低，經濟高效；具有活性汙泥法的優點，生物活性高，淨化效果好，處理效率高，處理時間短，出水水質好而穩定；能分解其它生物處理難分解的物質，具有脫氧除磷的作用，可作為三級處理技術。
3、SBR工藝
SBR是序批式活性汙泥法( Sequencing Batch Reactor) 的縮寫，作為一種間歇運行的廢水處理工藝，近年來在國內外被引起廣泛重視和研究的一種汙水處理技術。
SBR的工作程序是由流入、反應、沉澱、排放和閒置五個程序組成。汙水在反應器中按序列、間歇地進入每個反應工序，每個SBR反應器的運行操作在時間上也是按次序排列間歇運行的。
SBR法具有以下特點：工藝簡單，佔地面積小、設備少、節省投資。理想的推流過程使生化反應推力大、處理效率高、運行方式靈活、可以除磷脫氮、汙泥活性高，沉降性能好、耐衝擊負荷，處理能力強。
雖然法SBR以上優點，但也有一定的侷限性，如進水流量大，則需要調節反應系統，從而增大投資；而對出水水質有特殊要求，如脫氮除磷等還需要對工藝進行適當改進。
4、MBR工藝
MBR是一種將高效膜分離技術與傳統活性汙泥法相結合的新型高效汙水處理工藝，它用具有獨特結構的MBR平片膜組件置於曝氣池中，經過好氧曝氣和生物處理後的水，由泵通過濾膜過濾後抽出。
MBR工藝設備緊湊，佔地少；出水水質優質穩定，有機物去除效率高；剩餘汙泥產量少 ，降低了生產成本；可去除氨氮及難降解有機物 ；易於從傳統工藝進行改造。但是，膜造價高，使膜生物反應器的基建投資高於傳統汙水處理工藝；膜汙染容易出現，給操作管理帶來不便；能耗高，工藝要求高。
5、電解工藝
在高鹽度條件下，廢水具有較高的導電性，這一特點為電化學法在高鹽度有機廢水處理方面提供了良好的發展空間。
高鹽廢水在電解池中發生一系列氧化還原反應，生成不溶於水的物質，經過沉澱(或氣浮)或直接氧化還原為無害氣體除去，從而降低COD。
溶液中的氯化鈉電解時，在陽極上所生成的氯氣，有一部分溶解在溶液中發生次級反應而生成次氯酸鹽和氯酸鹽，對溶液起漂白作用。正是上述綜合的協同作用使溶液中有機汙染物得到降解。
因為電化學理論的侷限性，高耗能，電力缺乏等問題，目前電解處理高鹽廢水工藝還是處於研究階段。
6、離子交換法
離子交換是一個單元操作過程，在這個過程中，通常涉及到溶液中的離子與不溶性聚合物(含有固定陰離子或陽離子)上的反離子之間的交換反應。
採用離子交換法除鹽時，廢水首先經過陽離子交換柱，其中帶正電荷的離子(Na+等)被H+置換而滯留在交換柱內；之後，帶負電荷的離子(CI－等)在陰離子交換柱中被OH－置換，以達到除鹽的目的。
但該法一個主要問題是廢水中的固體懸浮物會堵塞樹脂而失去效果，還有就是離子交換樹脂的再生需要高昂的費用且交換下來的廢物很難處理。
7、膜分離法
膜分離技術是利用膜對混合物中各組分選擇透過性能的差異來分離、提純和濃縮目標物質的新型分離技術。
目前常用的膜技術有超濾、微濾、電滲析及反滲透。其中的超濾、微濾用於高鹽廢水的處理時，不能有效去除汙水中的鹽分，但可以有效截留懸浮固體(SS)及膠體COD；電滲析(electrodialysis)和反相滲透(RO)技術是最有效和最常用的脫鹽技術。
另外，反滲透技術還能去除部分溶解性有機物，這是其他脫鹽技術不能夠達到的，但是由於其處理成本高、操作經驗不足，反滲透技術在城市汙水處理及工業廢水處理方面的應用受到了一定限制。
而且，膜技術處理高濃度含鹽廢水時，膜易被汙染，從而導致操作過程難以正常運轉。況且噸級廢水進行膜處理成本高，企業難以承受。
三、高鹽廢水高倍率濃縮處理膜法工藝特點
下面分析幾種高鹽廢水高倍率濃縮處理膜法工藝的技術特點和應用侷限，可以根據不同水質和工況，有針對性的選擇零排放預濃縮工藝
1、NF/RO組合工藝
技術特點：無需完全軟化；NF可有效去除COD(生化出水80-90%去除率)，有效去除硬度和多價離子；產水無膠體懸浮物，可防止下游蒸發結晶系統硫酸鈉結垢；回收率高、系統穩定、CIP效率高等。
應用侷限：膜系統設計複雜，過程控制精細。
2、深度軟化預處理RO
技術特點：多級深度軟化；高pH運行可防止有機物和硅汙染；當原水TDS較低時獲得>90%的回收率；
應用侷限：化學品消耗量大，RO膜有機物汙染風險大。
3、化學沉澱+過濾+DT/ST RO
技術特點：連續在線化學沉澱；高錯流連續過濾；高錯流寬流道RO系統；系統可超高壓穩定運行。
應用侷限：化學品消耗量大，能耗高，設備投資昂貴。
4、軟化+RO+DTRO
技術特點：利用DIRO寬流道高錯流防止膜汙染；系統可超高壓穩定運行。
應用侷限：能耗高，設備投資昂貴。
兩級DTRO的工藝流程：
5、正滲透FO
技術特點：採用高濃度的提取液；依靠滲透壓差，系統可以實現特高濃度濃縮。
應用侷限：工業化不成熟，膜通量低，投資昂貴。
6、高鹽廢水的水質限制及常見解決方案
以下為高鹽廢水濃縮過程中汙染物對系統運行的限制及對應的解決方案。
公司集環境諮詢、環保新技術研發、環保設備生產、環保工程設計和環保工程施工為一站式總承包服務,公司擁有施工勞務資質、企業安全生產許可證、建築機電安裝工程專業承包三級資質、環保工程專業承包三級資質，並已獲得了ISO9001質量管理體系認證證書。
