高鹽有機廢水主要來(lái)源于石油化工、煤化工、精細化工、醫藥、印染、造紙和農藥等生產(chǎn)過(guò)程，還有可能包括其他廢水處理過(guò)程如納濾、反滲透、電滲析等中產(chǎn)生的濃鹽水。目前高鹽有機廢水主要采用兩種處理方式：生物法與非生物法。
生物法主要采用對活性污泥進(jìn)行逐級鹽度馴化使之逐漸適應高鹽環(huán)境的處理方式。因此培養和馴化出耐鹽含量很高的嗜鹽微生物以及開(kāi)發(fā)適用于嗜鹽微生物的生物反應器是目前研究的熱點(diǎn)與重點(diǎn)。在如何提高高鹽環(huán)境下脫氮、除磷效果以及在鹽分波動(dòng)較大的情況下，系統穩定運行等方面仍面臨巨大的挑戰。
考慮高濃有機廢水中的有機物和無(wú)機鹽對微生物有抑制生長(cháng)或毒害作用，并且并非所有的有機物都能生物降解。所以非生物在處理高鹽有機廢水有一定優(yōu)勢。
當處理高鹽廢水時(shí)，蒸發(fā)法是最有效地方法將鹽分分離出來(lái)，可采用的蒸發(fā)形式包括多效蒸發(fā)和機械蒸汽再壓縮蒸發(fā)工藝。但是當高鹽廢水中含有有機物時(shí)，勢必對蒸發(fā)產(chǎn)生影響，這就考慮蒸發(fā)技術(shù)在整個(gè)高鹽有機廢水處理中的工藝組合方式。本文主要總結了蒸發(fā)技術(shù)與廢鹽資源化、廢液焚燒、高級氧化、物化分離、分鹽處理等技術(shù)組合來(lái)處理高鹽有機廢水。
1、蒸發(fā)+后處理技術(shù)
1．1 蒸發(fā)結晶+廢鹽資源化
當蒸發(fā)結晶技術(shù)直接用于高鹽有機廢水時(shí)，結晶出來(lái)的廢鹽含有一定量的有機物，需要按危廢處理。國內廢鹽的處理方式一般為填埋處理，但此方法占用大量場(chǎng)地，而且還會(huì )對地下水資源和生態(tài)系統造成破壞;焚燒是一種可行的廢鹽處理技術(shù)，但焚燒過(guò)程中可能會(huì )存在無(wú)機鹽熔融的問(wèn)題，導致高溫耐火材料無(wú)法使用，且產(chǎn)生的煙氣內可能夾帶熔融的無(wú)機鹽會(huì )在后面的處理設備中冷卻結晶，對后續設備運行造成影響。
廢鹽資源化是通過(guò)炭化深度去除有機物實(shí)現鹽的無(wú)害化，再進(jìn)一步開(kāi)展資源化利用。炭化深度去除有機物的方法是熱解。熱解是一種在缺氧或無(wú)氧條件下的燃燒過(guò)程，是在低電極電位還原條件下的吸熱分解反應，也稱(chēng)為干餾或炭化過(guò)程(煤氣工程及焦化就是熱解過(guò)程)。熱解比焚燒的優(yōu)點(diǎn)是，可以將廢鹽中的有機物轉化為燃料氣、燃料油等儲存性能源;廢鹽中的硫、重金屬等有害成分大部分被固定在炭黑中;而且缺氧分解下，排氣量少，NOx的產(chǎn)生量也少，有利于減輕對大氣環(huán)境的二次污染。
熱解產(chǎn)物的產(chǎn)量及成分與熱解原料成分、熱解溫度、加熱速率和反應時(shí)間等參數有關(guān)。溫度是熱解過(guò)程最重要的控制參數。在較低溫度下，有機大分子裂解成較多的中小分子，油類(lèi)含量較多;溫度升高，中間產(chǎn)物發(fā)生二次裂解，C5以下分子及H2成分較多，氣體產(chǎn)量成正比增長(cháng)，各種酸、焦油、炭渣減少。另外，加熱速率較低時(shí)熱解產(chǎn)品氣體含量高;提高加熱速率，則產(chǎn)品中的水分及有機物液體的含量逐漸增多。反應時(shí)間長(cháng)，轉化率高，但處理能力降低，故應綜合考慮。
熱解方式的供熱方式有兩種，第一種是外部供給熱解所需能量，熱效率低;第二種內加熱，通過(guò)供給適量空氣使可燃物部分燃燒提供能量，熱效率高，得到普遍應用。按熱解爐的結構分為：流化床、回轉窯、多段爐三種。廢鹽熱解后，再經(jīng)過(guò)除碳，就可以資源化利用，比如作為工業(yè)用鹽(如建材添加劑)的生產(chǎn)原料，或者通過(guò)重結晶方式，得到所需要的鹽類(lèi)。
1．2 蒸發(fā)濃縮+廢液焚燒
焚燒法是一種使有機廢液實(shí)現減量化、無(wú)害化和資源化的處理技術(shù)。高鹽有機廢水的焚燒是將所有可燃或需要助燃的有機廢液和廢渣，在高溫條件下，分解成無(wú)毒、無(wú)害的CO2、水等小分子物質(zhì)，有機氮化物、有機硫化物、有機氯化物等被氧化成SOx、NOx、ClO－等酸性物質(zhì)，但可以通過(guò)尾氣吸收塔等凈化處理，凈化后的氣體能夠滿(mǎn)足《大氣污染物綜合排放標準》。同時(shí)焚燒產(chǎn)生的熱量可以回收或供熱。
當高鹽有機廢水中的COD含量越高，其熱值就越高，當廢水焚燒時(shí)所外加的燃料就越少。假設煙氣出口180℃，余熱利用率65%時(shí)，當廢水中COD為350g/kg時(shí)，就可以不用外加燃料。
在蒸發(fā)過(guò)程中，有機物濃度過(guò)高容易引起蒸發(fā)裝置產(chǎn)生較多的泡沫，導致飛料產(chǎn)生，可投加消泡劑，穩定運行參數，避免飛料。
根據廢液焚燒爐的爐體特征，應用最廣泛的廢液焚燒爐可分為液體噴射型、流動(dòng)床和回轉窯三類(lèi)。
2、預處理+蒸發(fā)結晶
2．1 高級氧化+蒸發(fā)結晶
采用高級氧化技術(shù)，將高鹽有機廢水中的有機物通過(guò)氧化將其氧化成二氧化碳和水或其它小分子化合物，接著(zhù)再通過(guò)蒸發(fā)結晶技術(shù)將鹽分分離出來(lái)。常用的高級氧化技術(shù)有濕式氧化、超臨界水氧化、芬頓氧化等技術(shù)。
濕式氧化是在高溫(150～350℃)高壓(0．5～20MPa)的條件下，利用空氣或氧氣等作為氧化劑，將廢水中的有機物氧化分解為無(wú)機物或小分子有機物的過(guò)程。為降低氧化反應的溫度和壓力，又有催化濕式氧化技術(shù)，包括同相催化濕式氧化和異相催化濕式氧化。
超臨界水氧化是在超臨界水中溶解的氧氣與有機污染物發(fā)生化學(xué)反應，在超臨界水氧化過(guò)程中，有機物、空氣(或氧氣)和水在24MPa左右的壓力和400℃以上的溫度完全混合，可以成為均一相，在這種條件下，有機物自發(fā)開(kāi)始氧化反應，在絕熱條件下，所產(chǎn)生的反應溫度進(jìn)一步提高，在一定的反應時(shí)間內，使99．9%以上的有機物被迅速氧化成簡(jiǎn)單的無(wú)毒小分子化合物，碳氫化合物被氧化成為CO2和水，含氮元素的有機物生成N2等無(wú)害物質(zhì)，氯、硫等元素也被氧化，以無(wú)機鹽的形式從超臨界流體中沉積下來(lái)，超臨界流體中的水成為清潔水。
芬頓試劑法是由芬頓試劑Fe2+和H2O2組成的混合體系，通過(guò)催化分解H2O2產(chǎn)生HO•來(lái)攻擊有機物分子奪取氫，將大分子有機物降解成小分子有機物或CO2和H2O，或無(wú)機物。
2．2 物化分離+蒸發(fā)結晶
物化分離法是采用物理化學(xué)的方法將高鹽有機廢水中有機污染物從水中分離出來(lái)，不消耗過(guò)多的能量破壞其化學(xué)結構，主要方法有膜分離、萃取法、蒸餾法和吸附法等。
膜分離法是利用特殊的半透膜將廢水分開(kāi)，進(jìn)而使某些溶質(zhì)或水滲透出來(lái)的方法。對于高鹽有機廢水，常用反滲透和納濾方式使其進(jìn)一步濃縮，減少蒸發(fā)結晶的處理量。但有機物會(huì )對反滲透和納濾膜造成有機物污染或生物污染，導致膜頻繁清洗，降低在線(xiàn)率，膜壽命大大下降。對于高鹽有機廢水的膜濃縮的濃縮倍率，應對不同的濃縮倍率做投資和運行費用的運行的比較。隨著(zhù)濃縮倍率的提高，單位投資和運行成本快速上升，綜合經(jīng)濟性接近熱法工藝時(shí)，不宜繼續采取膜濃縮。
萃取法是向高鹽有機廢水中加入適當的溶劑－萃取劑，作為有機廢物的良好溶劑，使有機廢物從高鹽有機廢水中分離出來(lái)的過(guò)程，萃取劑可在萃取過(guò)程中循環(huán)使用。例如用表面活性劑配置的乳化液系統可以萃取高濃度的含酚廢水，并可以回收苯酚。
蒸餾是利用高鹽有機廢水中各組分物質(zhì)間揮發(fā)度的差異，將有機污染物從廢水中分離出來(lái)。精餾塔是精餾裝置的主要設備，分離過(guò)程主要是在精餾塔內進(jìn)行的。塔內裝有若干塊塔板或一定高度的填料。
吸附法主要用于難降解或難于氧化的溶解性有機物，如鹵素、硝基取代的芳烴化合物、雜環(huán)化合物等，吸附劑以活性炭較為常見(jiàn)。當吸附過(guò)程達到平衡后，必須對其進(jìn)行脫附再生，使其重復利用。通過(guò)加熱可使吸附的有機物在高溫下氧化和分解。
2．3 分鹽技術(shù)
是否采取分鹽技術(shù)要綜合權衡投資和運行成本、結晶鹽資源化率、結晶鹽品質(zhì)三者的關(guān)系�，F在可行的分鹽工藝有直接蒸發(fā)分鹽、納濾分鹽、蒸發(fā)－冷凍分鹽等工藝。
直接蒸發(fā)分鹽工藝：根據氯化鈉和硫酸鈉在不同溫度下溶解度的差異，結合相圖，直接通過(guò)蒸發(fā)結晶方式，使大部分氯化鈉和硫酸鈉分別結晶出來(lái)，只剩余少量的母液結晶出混鹽。熱法分鹽優(yōu)勢是工藝簡(jiǎn)單，運行可靠性強，投資和運行成本低，不足之處是結晶鹽品質(zhì)略低。
納濾分鹽工藝：通過(guò)納濾裝置調整濃鹽水中氯離子和硫酸根離子的比例，再通過(guò)不同的蒸發(fā)結晶系統分別產(chǎn)出硫酸鈉和氯化鈉，減少混鹽的產(chǎn)生。膜運行可靠性不如熱法，分離效率隨著(zhù)運行時(shí)間延長(cháng)逐漸降低。
蒸發(fā)－冷凍分鹽工藝：將蒸發(fā)結晶和冷凍結晶技術(shù)有效結合，通過(guò)冷凍系統將濃鹽水中的物質(zhì)分離，提高產(chǎn)品鹽的質(zhì)量和提取率。但在冷法析硝時(shí)，只能結出十水硝，需要進(jìn)一步熱熔結晶才能得到無(wú)水硫酸鈉。
在每種鹽結晶的時(shí)候，為避免結晶器內的其它雜質(zhì)影響結晶鹽的品質(zhì)，可在結晶器出口設置淘洗裝置，降低結晶鹽對有機物的攜帶量。通過(guò)淘洗裝置，用低濃度進(jìn)水對排鹽逆流淘洗，洗脫結晶鹽表面的高濃度母液，或者說(shuō)采用低濃度進(jìn)水替代髙濃度母液，從而使結晶鹽攜帶的有機物含量大大降低。同時(shí)利用沉降速度差，沉降速度較快的NaCl和Na2SO4得以分離，輕質(zhì)雜鹽如CaSO4，CaF2，Mg(OH)2等被逆流淘洗液沖洗到結晶器循環(huán)系統，最終通過(guò)母液排放除掉雜質(zhì)。
3、結論
為促進(jìn)蒸發(fā)技術(shù)在高鹽有機廢水處理中的應用，需要在預處理技術(shù)、蒸發(fā)結晶技術(shù)和后處理技術(shù)上開(kāi)展技術(shù)研究。在預處理上，體現在高級氧化和物化分離上，減少有機物對鹽蒸發(fā)的影響;在蒸發(fā)結晶技術(shù)本身上，有復雜多元高濃度鹽水體系的結晶熱力學(xué)和動(dòng)力學(xué)研究，包括熱力學(xué)平衡相圖、結晶動(dòng)力學(xué)、重金屬和有機物變化等對結晶動(dòng)力學(xué)影響規律;在后處理上，包括氯化鈉和硫酸鈉分質(zhì)結晶技術(shù)以及回收鹽的資源化利用技術(shù)。（來(lái)源：山東鴻運工程設計有限公司，山東天力能源股份有限公司）
