高含盐有机废水处理与回用技术
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目前，含盐废水的排放带来十分严重的环境污染，特别是工业含盐有机废水，不仅含有高浓度的盐，还含有大量的有毒、难降解有机物，对环境危害极大。根据国内外有关研究报道，近期发展起来的该类废水的处理方法主要有生物与物化组合工艺、电化学以及膜处理法等。根据盐的种类和浓度不同，盐水分离的方法有：纳滤、反渗透（RO）、多效蒸发等。以某企业高含盐有机废水为处理对象，根据其含盐量高、有机污染物浓度高的特点，结合企业实际，建立了一套三效蒸发器＋MBR＋RO相结合的废水深度处理与回用系统。采用该组合工艺不仅能实现废水达标排放，同时可实现废水的循环利用和零排放，达到节能减排的要求。通过对工程运行情况进行分析，评价了该废水处理与回用系统的有效性和稳定性。
1 、项目情况介绍
1.1 水量水质
某企业喷粉线排放的高浓度废水主要包括预脱脂、主脱脂、纳米陶瓷涂层废水换 槽及洗槽水、废水做纯水产生的RO浓水等，设计处理水量为132.4 t/d。原水水质指标：COD≤8 000 mg/L，SS≤200 mg/L，电导率≤30 000 μS/cm，pH为10～13。
经过处理后的回用水水质要求：COD≤10 mg/L，电导率≤30 μS/cm，pH为6～9。
1.2 测定指标与方法
COD：重铬酸钾法；SS：重量法；pH：玻璃电极法；电导率：电导率仪法。
1.3 工艺流程
该喷粉线高浓度废水污
染物种类包括硅酸盐、碳酸盐、表面活性剂等，含盐量极高，因此考虑将该废水收集后进行三效蒸发，冷凝液进入MBR，通过生物代谢作用去除有机物，出水经保
安过滤器和RO系统进一步深度处理后回用，为确保回用水质达到回用要求，RO系统设置为部分产水回到前面，以稀释RO进水。三效蒸发器产生的少量结晶浓缩
液经离心脱水后固废委外处置，清液循环蒸发处理。RO系统浓水回到膜生物反应器处理。具体工艺流程如图 1所示。
1.4 工艺特点
该组合工艺具有以下特点：（1）适合于高含盐有机废水的处理与回用。（2）系统运行效率高，盐分和有机物去除
率高。（3）MBR采用外压式过滤，可及时进行在线或离线清洗。（4）RO
系统采用短流程大流量设计，能有效抵抗污染，延长清洗时间。（5）系统流程短占地面积小。（6）系统自动化程度高，操作简单、管理方便。
1.5 主要设备组成和工艺参数
三效蒸发器：主要由一、二、三效蒸发器，一、二、三效分离器，水环式真空泵，一、二、三强制循环泵，出料泵，冷凝水泵等组成。 MBR系统：主要由膜组件、膜机架、膜出水泵和鼓风机、PLC 自控系统以及相应清洗加药系统组成。膜通量为10 L/（m2·h）；膜机架为不锈钢材质。 RO系统：主要由RO膜元件、高压泵、加药系统、保安过滤器和PLC自控系统等组成。
2、 工程运行结果与讨论
2.1 三效蒸发器对COD和盐分的去除
针对高盐度有机废水的特点，三效低温减压蒸发
结晶器采用列管式循环外加热工作原理，物理受热时间短、蒸发速度快、浓缩比大，节能效果显著，强制循环，提高溶液流速，对于黏度较大或容易结晶、结垢的物
料，适应性较好。三效低温减压蒸发结晶器采用强制循环与真空负压（真空度0.08 MPa）蒸发方式，以确保物料在较低温度下（65～80
℃）沸腾蒸发，该设备具有物料受热时间短、蒸发速度快、浓缩比大的特点，三效蒸发器采用三效同时蒸发，二次蒸汽得到反复使用，与普通单效蒸发器相比节约能
耗约70％。
三效蒸发器对COD、盐分去除效果如表 1所示。
表 1 三效蒸发器对COD、盐分去除效果
工况 进水COD/（mg·L -1 ） 出水COD/（mg·L -1 ） 去除率/% 进水电导率/（μS·/cm -1 ） 出水电导率/（μS·/cm -1 ） 去除率/%
1 6230 734 88.2 28241 862 96.9
2 7985 888 88.9 26426 581 97.8
3 6939 782 88.7 25397 694 97.3
4 7060 795 88.7 29751 492 98.3
5 6995 694 90.1 28561 780 97.3
6 7664 785 90.0 26978 504 98.1
由表 1可见，三效蒸发器在65～80 ℃蒸发浓缩，对大分子有机物有较高的去除效率，当原水COD为6 230～7 985
mg/L时，出水冷凝液COD为694～888
mg/L，对有机物的去除率达到88.2％～90.1％，这是因为大部分有机物均在浓缩液中，只有小部分低沸点的挥发性小分子有机物随冷凝液流出的缘故
〔1〕。三效蒸发器对盐分也有较高的去除效率，当原水电导率在25 397～29 751 μS/cm时，出水电导率在492～862 μS/cm。
2.2 MBR对COD的去除
MBR为膜分离技术与生物处理技术有机结合的新型态废水处理系统。以膜组件取代传统生物处理技术末
端二沉池，在生物反应器中保持高活性污泥浓度，提高生物处理有机负荷，从而减少污水处理设施占地面积，并通过保持低污泥负荷减少剩余污泥量。利用沉浸于好
氧生物池内的膜组件截留槽内的活性污泥与大分子有机物。膜生物反应器系统内活性污泥（MLSS）浓度稳定在8 000～10 000
mg/L，有利于生化反应的进行。MBR能够高效截留污泥，实现污泥停留时间与水力停留时间的分离，保持较高的污泥浓度，丰富污泥中微生物种类，同时截留
大分子污染物，延长生化作用时间，表现出优良的COD去除能力〔2，3〕。
MBR对有机物的去除效果如图 2所示。
由图 2可见，当进水COD为694～888 mg/L时，出水COD为32～47 mg/L，对有机物的去除率达到94.3％～95.6％，这是因为冷凝液中的小分子有机物大部分属于易生物降解的物质。
2.3 RO系统对COD和盐分的去除
RO采用反渗透抗污染膜，在上述三效蒸发器和MBR可将大部分污染物的浓度降低到可接受的范围，RO 可进一步提高出水水质，脱除大部分的盐分，以满足生产工艺用水水质要求〔4〕。
RO系统对COD、电导率去除效果如表 2所示。
表 2 RO系统对COD、电导率去除效果
工况 进水COD/（mg·L -1 ） 出水COD/（mg·L -1 ） 去除率/% 进水电导率/（μS·/cm -1 ） 出水电导率/（μS·/cm -1 ） 去除率/%
1 34 8.3 75.6 1752 24.8 98.6
2 47 8.7 81.5 1644 26.1 98.4
3 42 7.3 82.6 1732 19.2 98.9
4 35 6.2 82.3 1539 17.2 98.9
5 32 5.8 81.9 1598 14.9 99.1
6 45 6.2 86.2 1647 16.5 99
由表 2可见，当进水COD为32～47 mg/L时，出水COD为5.8～8.7
mg/L，对有机物的去除率达到75.6％～86.2％，这是因为RO系统对不同分子质量的有机物去除程度是不同的，对于相对分子质量在200以上的有机
物可以完全去除，而相对分子质量小于200的有机物可以去除一部分。 RO系统进水电导率在1 539～1 752
μS/cm时，出水电导率在14.9～26.1 μS/cm，表明RO系统对离子有很好的截留作用，脱盐效果明显。
2.4 工程应用情况
该废水处理及回用设备自2011年3月正式投入实际应用以来，各处理工艺段运行情况如表 3所示。
表 3 各处理工艺段水质情况
项目 COD/（mg·L -1 ） SS/（mg·L -1 ） 电导率/（μS·/cm -1 ） pH
高浓度废水 ≤8000 ≤200 ≤30000 10~13
三效蒸发器出水 ≤1000 ≤40 ≤1000 7~9
MBR出水 ≤50 ≤5 ≤2000 6~9
RO系统出水 ≤10 ≤1 ≤30 6~9
由表 3可见，出水水质完全可以达到该企业生产工艺用水水质要求，废水回用率达到100％，实现了废水零排放，该企业每天节省了130余t新鲜自来水，节能减排效果明显。
3 结论
（1）三效蒸发器在真空度为0.08 MPa、温度 65～80 ℃条件下蒸发浓缩，对大分子有机物有较高的去除效率，当原水COD为6 230～7 985 mg/L时，出水冷凝液COD为694～888 mg/L，对有机物的去除率达到88.2％～90.1％。
（2）MBR对有机物的去除效率较高，当进水COD为694～888 mg/L时，出水COD为32～47 mg/L，对有机物的去除率达到94.3％～95.6％。
（3）RO系统对废水中的污染物具有很强的截留能力，当进水COD为32～47 mg/L时，出水COD为5.8～8.7 mg/L，对有机物的去除率达到75.6％～86.2％，进水电导率为1 539～1 752 μS/cm时，出水电导率为14.9～26.1 μS/cm。
（4） 采用三效蒸发器、MBR与RO组合工艺，对高含盐有机废水进行深度处理，出水水质可满足企业生产工艺用水水质要求，并达到零排放的目的。
