周振江:高鹽廢水處理
高鹽廢水是指總含鹽質量分數至少1%的廢水含鹽廢水的產生途徑廣泛水量也逐年增加去除含鹽污水中的有機污染物對環境造成的影響至關重要
1高鹽廢水產生途徑
1.1海水代用排放的廢水
所謂海水代用就是將海水不進行淡化處理而直接替代某些場合使用的淡水資源
在工業上海水可以廣泛的用作鍋爐冷卻水應用到熱電核電石化冶金鋼鐵廠等行業上發達國家年海水冷卻水用量已經超過了1000億m3目前我國海水的年利用量為60多億m3青島電廠1936年就開始將海水作為工業冷卻水至今已經有60多年的歷史目前青島市電力化工紡織等行業的12家臨海企業年用海水8.37億m3天津年利用海水達到18億m3此外秦皇島熱電廠黃道熱電廠和上海石化總廠等70多家臨海火力發電核電化工石化等企業均已不同的方式直接利用海水對于印染建材制堿橡膠以及海產品加工等行業海水還可以作為工業的生產用水
城市生活用水在城市生活中海水可以替代淡水作為沖廁水目前中國香港海水沖廁的普及率高達70%以上未來計劃普及率提高到100%并因此成為世界上唯一以海水作為沖廁水的城市而在大連天津青島煙臺等城市的個別單位也有采用海水沖廁的實踐但規模較小
1.2工業生產廢水
一些行業如印染造紙化工和農藥等在生產中產生高含鹽量的有機廢水
1.3其他高鹽廢水
船舶壓艙水;廢水最小化生產中產生的污水;大型船艦上產生的生活污水
2高鹽廢水處理工藝
高濃度含鹽廢水的主要處理方法有反滲透離子交換蒸餾稀釋等處理成本比較高目前我公司正在對高含鹽有機廢水生物處理技術進行研發廢水中較高鹽濃度對生物處理有抑制作用針對利用污泥對高鹽濃度的適應性對微生物進行篩選和馴化獲得的嗜鹽菌可承受較高鹽度使生物處理高含鹽有機廢水成為現實高含鹽有機廢水生物處理技術采取的整體工藝流程為廢水首先經過調節池然后經過物化的預處理通常采用調節pH值混凝沉淀電解微電解等方法而后加入預先培養好的嗜鹽菌進行生物處理嗜鹽菌廉價來源廣可以利用許多有機物包括難降解和有毒物質作為碳源因此利用嗜鹽細菌處理高含鹽量有機廢水有廣闊的應用前景
2.1高鹽廢水工藝設計原則
作為企業基礎設施的重要組成部分和水污染控制的關鍵環節廢水處理工程的建設和運行意義重大由于廢水處理工程的建設和運行不但耗資較大而且受多種因素的制約和影響其中處理工藝方案的優化選擇對確保處理站的運行性能和降低費用最為關鍵因此有必要根據確定的標準和一般原則從整體優化的觀念出發結合設計規模廢水水質特性以及當地的實際條件和要求選擇切實可行且經濟合理的方案經全面經濟技術比較后優選出最佳的總體工藝方案和實施方式在廢水處理工程的總體工藝方案確定中將遵循以下原則
（一）處理效果穩定可靠
（二）工藝控制調節靈活
（三）工程實施切實可行
（四）運行維護管理方便
（五）投資運行費用節省
（六）整體工藝協調優化
廢水設計進水水質
| 序號 | 污染因子 | 單位 | 進水指標 |
| 1 | CODCr | mg/L | ≤125000 |
| 2 | 全鹽量 | mg/L | ≤150000 |
車間沖洗廢水設計進水水質
| 序號 | 污染因子 | 單位 | 進水指標 |
| 1 | CODCr | mg/L | ≤3500 |
| 2 | pH 值 | 無量綱 | 6-9 |
混合廢水設計進水水質
| 序號 | 污染因子 | 單位 | 進水指標 |
| 1 | CODCr | mg/L | ≤4670 |
| 2 | 全鹽量 | mg/L | ≤9000 |
設計出水水質
| 序號 | 污染因子 | 單位 | 出水指標 |
| 1 | COD | mg/L | ≤500 |
| 2 | pH 值 | 6~9 |
3.1 工藝流程簡圖
工藝流程簡圖｜
3.2.1預處理工藝
廢水的預處理是整個系統能否有效運行的關鍵因素之一本工程廢水由高濃度廢水和車間沖洗廢水兩種廢水由于兩種廢水水質水量情況差異較大決定對兩種廢水分別進行預處理在調節池進行混合混合后的廢水采取生化處理方法進行
圖1（廢水處理前）
3.2.1.1高濃度廢水預處理工藝
高濃度廢水CODcr及含鹽量特別高生化性較差我公司根據廢水的情況在實驗室選取了微電解芬頓臭氧氧化蒸發器蒸發等工藝對廢水進行實驗小試結果表明采取蒸發器蒸發后處理效果較好通過對一次性投資及系統的穩定運行的分析對高濃度廢水的預處理我公司推薦采取蒸發器的工藝
3.2.1.2綜合廢水預處理工藝
混合后的廢水的生化性仍然差還有部分穩定性較強難降解物質對微生物生長有抑制作用所以在生物處理工藝前必須盡可能去除或改變化學性質提高生化性以確保生化處理工藝的去除率該水的實際工程經驗我們采用了國內先進的預處理工藝
結合目前的出水水質我們制定了一套較為縝密的預處理方案在通過預處理可以最大限度的去除大分子有機物有毒物質DMF等難生物降解的物質 ｜
具體工藝說明如下
（1）DGS
利用電化學的原理產生具有強氧化的物質破壞高聚化合物結構脫除發色基團同時完成氧化還原吸附混凝等一系列過程經過本裝置處理后可以提高生化性大幅度升高BOD5使后續生化處理能夠順利進行
（2）化學氧化
Fenton試劑的實質是二價鐵離子Fe2+和過氧化氫之間的鏈反應催化生成OH自由基具有較強的氧化能力其氧化電位僅次于氟高達2.80V另外,羥基自由基具有很高的電負性或親電性,其電子親和能力達569.3kJ具有很強的加成反應特性Fenton氧化技術的優點主要有①反應啟動快反應條件溫和在常溫常壓下就可運行②設備簡單能耗小節約運行成本③Fenton試劑氧化能力強反應過程中可以將污染物無害化而且氧化劑H2O2參加反應后剩余物可以自行分解不留殘余同時鐵離子水解而產生的鐵的氫氧化物是良好的絮凝劑可優化處理結果④運行過程穩定可靠且不需要特別的維護操作簡單易行
圖2（廢水處理中）
（3）高效混凝沉淀池
高效混凝沉淀池中廢水中的細小懸浮物經與加入的混凝劑發生混凝反應并逐漸形成較大的絮體經混凝反應生成的絮體靠重力作用得以沉淀分離使廢水中的大量懸浮物和部分COD從水中去除廢水得到部分凈化在反應池內利用壓縮擴散層吸附架橋等原理使水中懸浮物等物質脫穩凝聚成大顆粒提高沉淀效果采用靜壓排泥保證排泥順暢高效混凝沉淀池廢水停留時間為2小時
3.2.2生化處理工藝
污水經過預處理后對一些有毒有害物質的去除后廢水中的污染物質仍然較高結合工程實踐經驗采取兩種廢水混合后提升至生化處理系統的方式進行處理生化系統工藝選擇如下
一UHSB
由于水中含有大分子的物質較多直接采用好氧生化處理會造成生化降低難度大動力消耗多等諸多不利影響在進行好氧處理前采用UHSB工藝可以有效的提高廢水的生化性同時可以降低好氧負荷
UHSBUpflowHydrolysisSludgeBlanket上流式水解床是我公司針對化工制藥等行業難降解廢水所開發的高效水解反應系統通過投加菌種對有機物進行降解其采用先進的布水技術保證了廢水與污泥菌種的充分混合降解并解決了常見UHSB反應器短流的缺點UHSB填料采用化工UHSB專用填料保證了菌種的高效降解可以在較短的時間和相對高的水力負荷下獲得較高的懸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處理同時可以減少污泥產量具有穩定污泥的作用特別適合用于中低濃度有機廢水的好氧處理的前處理 ｜
采用UHSB池具有以下優點
（1）UHSB階段的產物主要是小分子的有機物可生化性一般較好故水解池可改變原污水的可生化性從而減少反應時間和處理的能耗
（2）由于反應控制在第二階段完成前出水無厭氧發酵的不良氣味改善了處理廠的環境
（3）工藝過程和設備比較簡單便于管理和維護
圖3（廢水處理中）
（二）LS反應器
LS反應器技術在國內外已經發展成為厭氧處理的主流技術之一在LS中沒有載體污水從底部均勻進入向上流動顆粒污泥（污泥絮體）在上升的水流和氣泡作用下處于懸浮狀態反應器下部是濃度較高的污泥床上部是濃度較低的懸浮污泥層有機物在此轉化為甲烷和二氧化碳氣體在反應器的上部有三相分離器可以脫氣和使污泥沉淀回到反應器中LS的COD負荷較高反應器中污泥濃度高達100～150g/L因此COD去除效率比普通的厭氧反應器高三倍可達80%～95%雖運行負低于EGSB但其啟動時間短能間斷或季節性運行投資低運行管理簡單UASB厭氧反應器具有一下優點
（1）消耗能源少能回收沼氣確實做的廢水資源化利用
（2）處理費用便宜是好氧處理的費用十分之一
（3）處理負荷高占地少能有效地減少臭氣的產生
（4）產泥量少容易脫水
（5）對氮磷營養物需求量少
（6）能處理高濃度有機污水
（三）生物接觸氧化工藝
生物接觸氧化法是生物膜法的一種屬于好氧生化處理工藝整個系統由池體填料曝氣設備等組成好氧生化法是細菌及菌類的微生物后生動物等一類的微型動物在填料載體上生長繁殖微生物攝取污水中的有機物作為養份吸附分解污水中的有機物微生物不斷新陳代謝保持活性從而使污水得以凈化在溶解氧和食物都充足的情況下微生物繁殖十分迅速生物膜逐漸增厚溶解氧和污水中的有機物憑借擴散作用被微生物利用
當生物膜達到一定厚度時氧氣無法向生物膜內部擴散好氧菌死亡而兼性細菌和厭氧菌開始大量繁殖形成厭氧層利用死亡的好氧菌為基質并在此基礎上不斷繁殖厭氧菌經過一段時間后在數量上開始下降加上代謝氣體的逸出使生物膜大塊脫落在脫落的生物膜表面新的生物膜又重新發展起來在接觸氧化池內由于填料表面積大所以生物膜發展的每一個階段都是存在的使去除有機物的能力穩定在一個水平上接觸氧化工藝的主要優點如下
①體積負荷高處理時間短節約占地面積生物接觸氧化法的體積負荷最高可達1-2kgBOD（m3d）同樣體積的設備生物接觸氧化的處理能力高出幾倍處理效率高所以節約占地面積②生物活性高由于曝氣系統設置在填料之下不僅供氧充分而且對生物膜起到擾動作用加速生物膜的更新大大提高生物膜的活性曝氣形成的紊流使得生物膜不斷的連續的與污水中有機物接觸避免形成死角經過我們在類似工程中的檢測同樣濕重的絲狀菌生物膜其好氧速率比活性污泥法高1.8倍
③微生物濃度高一般的活性污泥法的污泥濃度為2～3g/L微生物在池中處于懸浮狀態而接觸氧化池中絕大多數微生物附著在填料上單位體積內水中和填料上的微生物濃度可達到10～20g/L由于生物接觸氧化工藝的微生物濃度高所以有利于提高容積負荷從而降低占地面積
④污泥產量低
⑤出水水質好而且穩定在進水短期發生變化時出水水質受的影響很小而且生物膜活性恢復快適合短期間斷運行的需要
⑥動力消耗低生物接觸氧化比其他活性污泥法能夠節省30%電耗
⑦運行管理方便 ｜
3.2.3深度處理工藝
BAF
BAF是二十世紀八十年代后期開發的一種污水處理新工藝現已經廣泛應用于廢水的深度處理BAF對污水的凈化除了主要依靠濾料上的生物膜外濾層內還截留了大量類似活性污泥的懸浮生物對污染物質也具有吸附降解作用水流方向多采用上向流式即池底進水池頂出水有的也用下向流式上向流式采用穿孔管池底配水鋼筋混凝土濾板及濾頭則安裝于池的頂部以阻擋濾料流失并收集出水下向流式采用大阻力配水系統輕質多孔濾料粒徑小比表面積大容積負荷可以很高濾池面積可大大縮小
BAF因其技術的先進性和實用性在近幾年以被廣泛應用于污水深度處理BAF
是一種高效生物反應器它的最大特點是使用了一種新型粒狀濾料在其表面生長有生物膜污水自下向上流過濾料池底則提供曝氣使污水中的有機物得到吸附截留和生物分解BAF內微生物量大活性高出水水質好性能穩定BAF作為污水深度處理工藝經BAF后的出水完全能夠達到所要求的出水水質標準其作用主要是進一步降解水中有機污染物和氨氮確保水質全時穩定達標
圖4（廢水處理后）
BAF與生物接觸氧化和活性污泥法相比具有以下優點
（1）生物相豐富生物量大（為活性污泥系統的5～20倍）可以適應復雜水質適合處理低濃度污水且由于其以上特點該工藝在低溫的冬季依然能保持良好的處理效果
（2）脫氮效果好出水優異由于該工藝使用的附著式生物處理模式而非活性污泥法的懸浮式這樣保證了像亞硝化單胞菌屬硝化肝菌屬及反硝化菌等比增長速率低的細菌在反應器中穩定生長而不隨污水流出反應器實踐已證明曝氣生物濾池工藝是脫氮效果最好且最經濟的工藝該工藝結合了生化處理與物化吸附過濾出水效果極佳
（3）運行成本低節省投資獨特的工藝設計讓氧的利用率大大提高從而顯著降低了污水處理最大的費用支出鼓風曝氣電耗且該工藝效率高集生化池與濾池于一體節省基建投資
（4）維護管理方便抗水質水量沖擊負荷能力強不易發生故障不會出現污泥絲狀膨脹停機檢修后二次啟動速度快只需一周便可正常運行
（5）產生污泥少由于污泥齡長生物膜自身氧化產生生于污泥量大大減少而且由于附著系統中有很多富營養水平動物它們攝食細菌這也是BAF污泥產量少的重要原因生物濾池產生污泥比活性污泥法少25%～30%
BAF工藝也存在一定的不足主要是其對進水有較高的要求第一為保證合理的運行周期BAF一般要求其進水SS濃度低于60mg/L以下第二BAF的水頭損失較大一般每級BAF水頭損失為1～2m因而所需的總提升高度大第三BAF對進水COD濃度有要求進水COD濃度宜控制在1000mg/L以下否則產生污泥較多濾池容易堵塞因此適用于深度處理
針對BAF的不足我公司在進行BAF的設計上進行了諸多的改進運行效果良好
圖5（廢水處理后回用）
3.2.4污泥處理工藝
本工程中所產生的沉渣和剩余污泥全部進入濃縮池進行濃縮然后經脫水后泥餅外運填埋處理
3.3 去除率預測
主要處理單元污染物去除率表
| 控制指標 | CODCrmg/L | ||
| 高濃度廢水預處理工藝 | 蒸發器 | 進水 | 125000 |
| 出水 | 45000 | ||
| 去除率 | ≥35% | ||
| 綜合廢水處理工藝 | 調節池兩種廢水混合 | 進水 | 4670 |
| 出水 | - | ||
| 去除率 | - | ||
| DGS池+氧化池+混凝沉淀池 | 進水 | 4670 | |
| 出水 | 4004 | ||
| 去除率 | ≥10% | ||
| UHSB+LS反應器 | 進水 | 4004 | |
| 出水 | 1670 | ||
| 去除率 | 1670 | ||
隨著水資源的日趨緊張國家出臺的保護水資源各項法規和收費的實施給高含鹽廢水處理的企業帶來了負擔作為專業從事環保的企業和個人不斷開發新的高鹽廢水處理技術更是任重而道遠
